1、潿洲作業(yè)區(qū)W12-1油田 閆士玉 2015.09.10,破冰！我們身邊的原理 -分子篩脫水原理,為那些默默工作者獻上深深的敬意！,2,3,分子篩簡介,潿洲終端,1932年，McBain提出了“分子篩”的概念。分子篩是指具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當?shù)囊活愇镔|(zhì)。分子篩的應(yīng)用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等。 常用分子篩為結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小（通常為0.32 nm）的孔道和空腔體系，因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的流體分子的能力。,3,4,常見分子篩裝置,天然氣脫水,儀表風脫水,制氮

2、機,4,5,如何將簡單事情復(fù)雜化,分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，它的孔穴直徑大小均勻，這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部，并對極性分子和不飽和分子具有優(yōu)先吸附能力，因而能把極性程度不同，飽和程度不同，分子大小不同及沸點不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱分子篩。,高大上，神奇！或說神秘！,關(guān)鍵詞：吸附、極性、篩分,不懂！要得就是你不懂！,5,6,腦袋進水的“悖論”,常見分子直徑（納米） H2 0.289 NO 0.317 CO2 0.33 Ar 0.34 氧氣 0.346 氮氣 0.364 CO 0.376 CH4 0.38 C2H

3、4 0.39 水 0.40,水分子比氮、氧大！,分子篩是0.3納米孔隙,怎么脫水，篩掉大分子？,6,7,腦袋進水的“悖論”,常見分子直徑（納米） H2 0.289 NO 0.317 CO2 0.33 Ar 0.34 O2 0.346 N2 0.364 CO 0.376 CH4 0.38 C2H4 0.39 水 0.40,氧氣分子比氮氣分子?。?怎么脫氧？篩掉小分子,神奇的“極性”、吸附？,7,打破堅冰,氣體分子動力學直徑表2，水分子直徑0.270.32nm,網(wǎng)上搜索水分子的直徑，多數(shù)給出的是410-10m；是指液態(tài)水的分子直徑，可以度娘下水分子團簇，很奇妙的水！,分子篩是脫掉“小分子”,8,分

4、子篩結(jié)構(gòu),所謂“篩”，是指篩選。分子篩填料是一種蜂巢式結(jié)構(gòu)，能夠允許小于其孔徑的分鐘在蜂巢機構(gòu)內(nèi)貯存，讓這些小直徑的分子均勻分布在蜂巢內(nèi)，而大直徑分子無法進入；至于極性選擇吸附，就仁者見仁智者見智了,9,道爾頓分壓定律,氣體的特性是能夠均勻地布滿它所占有的全部空間，因此，在任何容器的氣體混合物中只要不發(fā)生化學變化，就像單獨存在的氣體一樣，每一種氣體都是均勻地分布在整個容器之中。在恒溫時，各組分氣體占據(jù)與混合氣體相同體積時對容器所產(chǎn)生的壓強，叫做該組分的分壓?；旌蠚怏w中某組分氣體對器壁所施加的壓力叫做該組分氣體的分壓。1801年，英國科學家J.Dalton通過實驗觀察提出：混合氣體的總壓等于混合

5、氣體中各組分氣體的分壓之和，某組分氣體的分壓大小則等于其單獨占有與氣體混合物相同體積時所產(chǎn)生的壓強。,10,看山不是山，看水不是水,干 燥 塔,對于氧氣和氮氣，其容積為：10-填料=0.1方,以分子篩脫除壓縮空氣中水為例，假設(shè)干燥塔罐體容積為10方，里面裝滿填料,對于水氣分子，其容積為：10-填料蜂巢壁厚=9方,11,看山是山，看水是水,0分鐘：分子篩低壓再生完畢，開始加壓,1分鐘：對于氮氧，0.1方容積很快加壓完畢；對于水氣需要80分鐘加壓，此時只加壓到1/80，即一個大氣壓下水氣分壓的8/80,2-10分鐘：氮氧進多少出多少；水氣分壓慢慢上升，一部分水分子貯存在蜂巢空隙內(nèi)，一部分水分子排出

6、。分子篩出口水氣分壓隨時間慢慢上升到8*10/80。干燥塔出口氣體中水氣分子百分比降低，水氣分壓低于進口分壓！與正常大氣壓沖水氣分壓相同。,出,進,新鮮空氣被壓縮機加壓，水氣分壓增加8倍,11-19分鐘：分子篩常壓再生，水氣分子分壓與大氣相同（實際是更低，用干燥氣吹掃的),12,明修棧道，暗度陳倉,出,進,由此可見，大氣經(jīng)過壓縮機壓縮后，水氣分壓增加8倍，隨著溫度降低會有部分氣態(tài)水液化。 分子篩進出口氮氧分壓沒有變化，而經(jīng)過分子篩后，高壓氣體中水氣分壓低于常壓下水氣分壓。常溫常壓下空氣中的水氣不會凝結(jié)，此時也不會凝結(jié)成液體。,利用體積的不同造成時間差！,分子篩分離效果不好，如何從兩個紅字上著手解決？,13,破冰，需要思考的問題,1. 更換填料時是否