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文献综述

一、选题背景

吸附操作在化工、轻工、炼油、冶金和环保等领域有着广泛的应用。如气体中水分懂得脱除，，溶剂的回收，水溶液或有机溶液的脱色、脱臭，有机烷烃的分离，芳烃的精制等。固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附，其中被吸附的物质称为吸附质，固体物质称为吸附剂。[1]而吸附塔是一种用活性碳吸附生产中产生的有机废气的装置，是针对各种有机废气进行治理,净化,排放。

当吸附塔的吸附周期、数量和结构以及吸附剂类型确定，吸附塔工艺计算步骤：（i）计算一个吸附周期的含水量；（ii）通过制造厂提供的数据确定分子筛的有效湿含量；（iii）计算出1台吸附塔所需分子筛数量；（ix）确定空塔流速，实际空塔流速要小于允许空塔流速；（x）计算床层实际透过时间，要大于或等于事先确定的吸附周期；（xi）计算气体流过床层的压降是否合理；（xii）吸附塔加热和冷却过程计算。[2]

吸附塔的制造工艺包括：(a)设计参数、结构与主要受压元件；(b)椭圆封头、壳体的冷加工与检验要求；(c)焊接；(d)热处理；(e)液压试验；(f)设备的防腐。[3]吸附塔在运行过程中容易出现吸附剂粉化泄漏的问题，其原因较为复杂，有设计工艺、制作安装及吸附剂填料方式等因素，其中入口分布器部件的安装质量尤为重要。[4]焊后质量检验包括无损检测、力学性能检验，而力学性能检验包括硬度测定、拉伸试验、弯曲试验冲击试验、耐压试验。[5]

吸附塔主要由筒体、椭圆形封头、顶部人孔、底部接管法兰及内件组成。其中入口分布器采用锥形筛板结构形式，铺设两层规格不同的丝网。[6]吸附塔为分段到货设备,由设备制造方在现场将其组焊成整体，因带环形分配室的中心管无法从设备顶部的装料孔进入设备，中心管的安装将与设备现场组焊进行交叉作业。吸附塔现场封顶前，将中心管裙座底环及裙座吊装进设备内部并备下封头处安装就位，同时将中心管临时安装并固定在中心管裙座上，待吸附塔现场组焊、热处理、水压试验结束后，进行中心管的找正、现场焊缝的焊接及床层的安装工作。吸附附塔及中心管的结构简图见图1-1。[7]

图1-1

二、吸附塔的技术发展[8]

近年来我国变压吸附技术在基础研究、吸附工艺、吸附剂、工程技术、应用领域等方面取得很大的进展。

吸附过程基础研究：为吸附分离过程服务的基础研究历来是国家自然科学基金支持项目，其主要任务是：研究吸附材料表面性质与多相间物质传递的规律，侧重于多孔介质材料物理结构和表面化学性质对气体分子吸附容量、吸附选择性、吸附扩散速率、吸附质释放（再生）和两相间的质量传递的影响规律和理论，为形成新型的气体能源贮存、气体分离或大气污染治理技术奠定科学基础。吸附机理研究指明吸附研究的方向，储氢研究的实践生动地阐明了机理研究的重要性。在金属氢化物储氢多年未取得重要突破时，碳纳米管成为储氢研究的热点。天津大学周理、吴嘉全等人应用超临界温度气体的吸附机理，通过增大吸附剂比表面积扩大了氮气和甲烷的平衡吸附量差异，这对我国抽采煤层气的甲烷浓缩技术起到了有力的推动[9]。