变压吸附原理.docx

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1、变压吸附原理Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998变压吸附原理在吸附平衡状况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高， 则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。在空气压力上升时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量格外小。变压吸附设备主要由 A、B 二只装有碳分子筛的吸附塔和掌握系统组成。当压缩空气从下至上通过 A 塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当 A 塔内分子筛吸附饱和时便切换到 B 塔进展上述吸附过程并

2、同时对 A 塔分子筛进展再生。所谓再生，马上吸附塔内气体排至大气从而使压力快速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程，整个吸附，再生过程为 120 秒。然气制氢由自然气蒸汽转化制转化气和提纯氢气(H2)两局部组成，压缩并后自然气与水蒸汽混合后，在镍催化剂的作用下于 820950将自然气物质转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气，转化气可以通过变换将一氧化碳(CO)变换为氢气(H2)，成为变换气，然后，转化气或者变换气通过过程，得到高纯度的氢气(H2)。自然气制氢气也是一个比较传统的技术，以前常用于大规模的氢气供给场合， 例如 5000m

3、3/h 以上的氢气供给量。我们依据中国氢气用户分散而且规模较小的特点，开发了低投资和低消耗的自然气蒸汽转化制氢技术，格外适合中小规模的氢气需求场合。在自然气丰富的地区，自然气制氢是最好的选择。我公司已经为国内和国外用户建设了这类装置和转让了技术。典型装置自然气股份吉林油田分公司自然气制氢装置自然气制氢的主要技术：自然气蒸汽一段转化技术，适合中小规模的制氢。自然气蒸汽一段转化串接纯氧二段转化技术，适合于中大规模的制氢。自然气两段换热式转化技术，适合中等规模的制氢技术。自然气局部氧化制氢，适合大规模的制氢。焦炉气局部氧化制氢，适合焦炉气资源丰富的地区。产品特点氢气规模：200100,000m3/h

4、 氢气纯度：99%氢气压力：适用领域：双氧水、山梨醇、TDI、MDI、苯胺加氢等精细化工或医药中间体 加氢过程，炼油厂加氢过程等。技术特点承受独特的热能回收技术，将转化炉的热效率提高;设计优良的废热锅炉，为制氢装置的长周期运转，供给牢靠的保障; 专有的转化炉烟气流淌方式，燃料气的消耗更低。无扰动切换吸附塔的提纯氢气大大提高了系统的牢靠性。技术原理1 自然气的蒸汽转化自然气的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将自然气转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气。这一过程为吸热过程故需外供热量，转化所需的热量由转化炉辐射段燃烧燃料气供给。在镍催化剂存在下其主要反响如

5、下：CH4+H2OCO+3H2+Q CO+H2OCO2+H2+Q2 变压吸附循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。在过程中吸附器内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，在工业装置上可以承受的方法有：1) 降低吸附器压力(泄压)？2) 对吸附器抽真空？3) 用产品组分冲洗转化炉示意图变压吸附分别技术及其在粉末冶金行业中的应用摘 要： 简洁介绍了变压吸附气体分高技术的工艺特点、技术进展和在我国的应用状况，对变压吸附各种不同的工艺在粉末冶金生产过程中的应用进展了展

6、望，估量该技术在粉末冶金行业将舍得到快速推广，为生产厂家带来良好的经济效益，促进粉末冶金技术的进步。在很多粉末制备和烧结过程中气氛对产品质量影响很大。因此必需对气氛进展掌握。如适宜的烧结气氛可以防治和削减四周环境对烧结产品的有害反响。排除有害杂质，维持或转变烧结材料中的有用成分，从而保证烧结顺当进展和产品质量稳定。随着粉末冶金技术的进展和粉末冶金制品性能的提高，对粉末制备和烧结气氛的要求将会更加严格。为了能便利有效地掌握气氛组成，离不开气体的制备、分别和提纯工艺。合理的分别提纯工艺，可以简化工艺操作、降低产品本钱、提高产品质量，以及促进粉末冶金技术的应用和进展。变压吸附(Pressure sw

7、ing adsorption，PSA)工艺是近十几年来飞速进展的一种非低温法气体分别和提纯技术，与传统的气体分别工艺相比，具有投资小、能耗低、工艺简洁、自动化程度高、操作便利牢靠、产品质量高等优点，已在化 工、石油炼制、冶金、采矿、电子、食品、科研、航天、医药、环保等方面得到了广泛的应用。粉末冶金过程中涉及的很多气体，如 H2、N2、O2、CH4、CO、CO2 等，都可以利用变压吸附技术进展分别或提纯。可以估量，随着粉末冶金行业的进展和对变压吸附技术的了解，这种型的气体分别工艺将在粉末冶金行业得到广泛推广和应用。1 变压吸附气体分别和提纯技术1.1 工艺过程变压吸附(PSA)是利用气体各组分在

8、吸附剂上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化的原理，通过周期性的压力变化实现气体的分别。吸附剂对不同气体的吸附特性是不同的。利用吸附剂对混合气中各种组分吸附力量的不同，通过选择适宜的吸附剂就可以到达对混合气进展分别提纯的目的。同一吸附剂对同种气体的吸附量，还随吸附压力和温度的变化而变化：压力越高，吸附量越大；温度越高，吸附量越小。利用这一特性，可以使吸附剂在高压或低温下吸附，然后通过降压或升温使吸附剂上吸附的气体解吸下来，使吸附剂再生，到达循环利用的目的。利用温度的变化使吸附剂吸附或再生的工艺过程称为变温吸附，利用压力的变化使吸附剂吸附或再生的工艺过程称为变压吸附。特点变压吸附气体分别技术作为非

9、低温法的代表，工业应用领域快速进展，并进一步向大型化进展。与其他气体分别技术相比，变压吸附技术具有以下特点： (1)能耗低，这是由于 PSA 工艺所要求的压力较低，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗，在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗；(2)产品纯度高且可敏捷调整，如 PSA 制氢，产品纯度可达 99999，并且可依据工艺需要随便调整氢的纯度，调整后对整套装置的操作几乎没有影响； (3)工艺流程简洁，可实现多种气体的分别、对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受力量，无需简单的预处理工序；(4) 装置有计算机掌握，自动化纯度高，操作便利，开停车简洁快速，通常开车05h 左右就可以生产出

10、合格产品；(5) 装置调整力量强，操作弹性大，在 30120的负荷内开车，工艺调整不大；(6) 投资小，操作费用低，维护简洁、使用寿命长；(7) 环境效益好，除原料气的特性外，PSA 装置的运行不会造成的环境污染、几乎无“三废”产生。1.3 争论进展PSA 技术的广泛应用，促进了 PSA 技术的快速进展。近年 PSA 技术的进展主要表达在以下几个方面。(1) PSA 工艺日臻完善 承受抽空工艺，极大地提高了产品的回收率；承受多床层多种吸附剂装填方式，取消了某些气源的预处理及后处理工序，削减了投资和消耗。(2) PSA 适用气源更加广泛 PSA 技术所用气源可以达几十种，以前某些不能使用的因产品

11、组分含量太低或杂质组分极难解吸的气源，因 PSA 技术的提高，使其可以回收利用。目前以各种工业废气为原料提纯氢气的 PSA 装置仅国内就有二百多套投入使用。(3) 产品回收率逐步提高 现在 PSA 制氢的收率最高可达 95以上。(4) 吸附剂吸附分别性能不断提高 表现在吸附剂的吸附量提高、分别系数的提高、杂质组分吸附前沿的降低、再生比较简洁、吸附剂强度的提高等几个方面给 PSA 工艺的改进供给了充分的空间。(5) 程序掌握阀的改进 程控阀是 PSA 装置实现正常运转、牢靠工作的关键设备，对程控阀的要求远较一般阀门高。四川天一科技股份针对 PSA 工艺的不同要求，研制开发了如高性能提升阀、适用于

12、低压差大通径的双偏心和三偏心蝶阀、规律导向阀、组合阀、单向阀、波浪管截止阀、四通球阀、管道阀、凹凸选自动阀等多种适用 PSA 工艺的专用程控阀、获得多项专利。阀门密封寿命可达 60 万次以上，整体寿命可以大于 15 年。(6) 计算机专家诊断系统的应用 PSA 装置程序掌握阀门多，开关频繁，对自动化纯度要求较高。四川天一科技股份开发研制的“计算机专家诊断处理系统”，使 PSA 装置的掌握水平到达世界一流水平。应用该系统后，当 PSA 装置局部消灭故障后，可以通过检测故障信息，准时准确地判定故障缘由、故障范围和影响程度，快速将故障部位隔离出去，并利用剩余完好设备，组成的工艺流程，启动相应掌握程序

13、，维持系统连续运行，此时可以对故障部位进展修理。当故障处理好后，可自动或手动将装置恢复到原流程运行，极大地提高了 PSA 装置的抗干扰力量和运行的牢靠性、安全性。1.4 在我国的应用现状变压吸附在我国起步较晚，但进展速度却很快，四川天一科技股份(西南化工争论设计院)最早在国内将 PSA 技术实现工业化，已经推广各种工业装置六百多套，使我国的变压吸附技术在很多方面处于国际领先地位。目前，我国变压吸附技术的应用领域有：氢气的提纯、二氧化碳的提纯(可直接生产食品级二氧化碳)、一氧化碳的提纯、变换气脱除二氧化碳、自然气的净化、空气分别制氧、空气分别制氮、瓦斯气浓缩甲烷、浓缩和提纯乙烯、气体枯燥、气体脱

14、硫等等。1.4.1 氢气的分别提纯由于制备氢气的原料气种类很多，组成变化很大，有很多不同的提纯工艺。表操作压力/MPa315 或更高1 对常用的分别提纯氢气的方法进展了简洁的比较。表 1 几种氢气纯化技术比较工程膜分别变压吸附深冷分别规模/Nm3h-1100100001001000005000100000氢纯度/V%8099999099氢回收率/%75858095最高 98压力降/MPa原料氢最小含量/V%原料的预处理高，原料产品压力比为 2630需预处理152015可不预处理需预处理含量的 30%操作弹性/%201001010050100投资低低较高能耗低低较高操作难易简洁简洁较难产品中的

15、CO 原料气中 CO10g/g几百g/g氢气的分别提纯是 PSA 技术最早实现工业化的领域。我国第一套 PSA 工业装置就是由西南化工争论院开发设计，1982 年建于上海吴淞化肥厂的从合成氨弛放气回收氢气装置。从合成氨弛放气中回收氢气是合成氨厂普遍承受的节能措施。目前有两百多套从各种工业废气中提纯氢气的 PSA 装置投入使用。冶金工业早期的氢气均由电解法供给，但钢厂有丰富的含氢气源(如焦炉煤气)，用 PSA 法从焦炉气中提氢耗电约hm3，而电解法制氢耗电为 67kwhm3。目前，我国几大钢铁企业纷纷承受 PSA 技术取代电解法制氢。石油炼制过程需要大量的氢气，同时石油加工过程中又产生大量的含氢

16、尾气(如加氢裂化尾气、催化重整副产气、回炼渣油的催化裂化干气等)，均可承受 PSA 技术回收利用。14，2 变换气脱碳利用变压吸附可以脱出原料气中的 CO2。目前，PSA 脱碳装置最大的处理量可达 50000m3/h 以上，在我国已有近 70 套各种规模的 PSA 脱碳装置。CO 的分别提纯一氧化碳是 C1 化学的根底原料气，但提纯方法不多，以往国内承受精馏法或COSORB 法提纯 CO。但这两种方法的预处理系统简单，设备多，投资大，操作本钱高，效果不抱负。四川天一科技股份开发的 PSA 分别提纯 CO 工艺，其投资仅为 COSORB 法的 65，生产本钱为 60，能耗为 68，使我国 CO

17、的分别技术到达国际领先水平。该工艺目前已推广应用 16 套，CO 产量可达 3000m3/h。黄磷尾气、转炉气、高炉气等气源中都含有大量的 CO，是 PSA 提纯CO 的抱负气源，也可以来用 PSA 工艺将高炉气热值提高用作工业燃气。变压吸附空分制氧气、氮气PSA 空分制氧、制氮工艺，因其投资少、能耗低、操作便利，在中、小规模领域内有取代传统低温空分装置的趋势。PSA 制氧的氧气纯度可达 9995，而 PSA 制氧的能耗却逐年下降，对于氧气纯度为 93-955，产量为 1000m3/h 的 PSA 制氧装置，其单位电耗为042kwhm3。PSA 制氮可承受沸石分子筛(ZMS)和碳分子筛(CMS

18、)为吸附剂。承受 ZMS 的工艺从抽空脱附得到产品氮，可得到 9999以上的高纯氮。承受 CMS 的工艺简洁，单位能耗低，能一步得到 995的氮气。二氧化碳的分别提纯PSA 分别提纯 CO2 技术于 1986 年实现工业化。可以从多种含 O02 气源中分别提纯 CO2，满足 CO2 的多种工业用途。146 PSA 在其他领域的应用PSA 可用于自然气的净化。自然气中常含有的 053的烃类杂质常常影响以自然气为原料的化工产品质量。承受 PSA 净化工艺，可以将烃类杂质脱除到100x10-6 以下，是一种抱负的净化方法。PSA 用于煤矿瓦斯气浓缩，将煤矿瓦斯气中甲烷浓缩，提高其热值到达城市煤气的水

19、平，使瓦斯气变废为宝。PSA 还可用于乙烯浓缩、尾气净化、气体枯燥、脱硫脱氮等各领域。2 变压吸附技术在粉末冶金行业应用展望2.1 变压吸附枯燥工艺酌应用在一些金属粉末制备过程中，必需对气氛中的水分含量进展掌握，有时要求还格外高。例如在氢复原法制取钨粉时，氢气的湿度对钨粉的颗粒、复原程度都有影响，氢气人炉前必需充分枯燥脱水以削减炉内水蒸气浓度。对于活性较高的金属 Be、A1、Si、Zr、V、Cr、Mn 及含有这些元素的合金如不锈钢、高速钢、钢结硬质合金、钻合金等，在烧结时，气氛中即使含有极微量的水或氧都是不允许的，这些金属极易生成难复原的氧化膜而阻碍烧结过 程。因此，烧结时必需用严格脱水的氢气

20、或惰性气体。气体枯燥的方法有很多种，如深冷法、溶剂吸取法、化学法等利用吸附刑吸附脱水是比较常用的一种方法，变温吸附法和变压吸附法都可以到达很高的脱水深度，可以依据工艺特点进展选择。变压吸附脱水时工艺比较简洁，无需加热和冷却，脱水深度最高可达常压露点-60-70。该技术格外适合于原料气中水含量不很高且具有肯定压力的场合。2.2 变压吸附氢气提纯工艺的应用氢气是粉末制备时常用的一种优良的复原剂, 所得产品质量较好。如用氢复原法制取的铁粉较固体碳复原法制取的铁粉更纯，且本钱较低。又如承受气相化学沉积法由气态卤化物制取难熔化合物粉末和各种碳化物、硼化物、硅化物、氮化物涂层时，氢气既是复原剂又是气体载体

21、。氢气还常常用作制备粉末或烧结时的保护气。可见，氢气的质量对生成工艺和产品质量有很大影响。承受变压吸附氢气分别和提纯技术，可以格外便利地从含氢原料气中分别或提纯氢气，所得氢气纯度可以在 9099999之间敏捷掌握；在提纯氢气同时无需额外措施，可以直接将产品氢中水分脱至常压露点60左右。对于无廉价含氢气源且需氢量不很大的场合，承受变压吸附技术与氨裂解或甲醇裂解技术相结合，可以得到廉价的氢气，整套工艺投资小、操作简洁，经济效益格外明显，已在国内多家工厂得到应用。利用变压吸附对原料气要求不高的优点，还可以利用很多工艺尾气和废气提纯氢气，变废为宝，所得氢气本钱很低，既具有经济效益，又满足了环保要求。2

22、.3 变压吸附空分工艺的应用氧气和氮气在粉末冶金行业的应用场合格外多。以烧结过程为例，依据不同工艺，需掌握不同的烧结气氛。有时需要氧化气氛，如用于贵金属的烧结、氧化物弥散材料的内氧化烧结、铁或铜基零件的预氧化活化烧结等常承受纯氧、空气和水蒸汽等作为烧结气氛。在惰性或中性气氛中，常用 N2、Ar、CO2 等掌握气相组成，用于活性金属或高纯金属的烧。N2 还用于掌握烧结不锈钢及含Cr 钢时的氮化气氛。变压吸附空分技术最适合于这种对氧、氮纯度要求不很高、用量不很大的场合。在中小规模空分领域，变压吸附空分工艺比低温工艺投资小、本钱低而且当产品纯度要求不高时，这种优势更加明显。变压吸附制氧时产品纯度在5

23、095时效益较好，在制氮时氮气纯度在 96995时最为合理。因此，在粉末冶金领域中，可以充分发挥变压吸附空分技术的优势。2.4 其他变压吸附提纯工艺的应用在粉末冶金过程中，常涉及到的气体还有 CO、CO2、CH4 等。CO 是常用的一种复原剂。掌握烧结气氛中 COCO2、CH4/H2 等组分的比例，可以转变气氛的碳势，来掌握渗碳或股碳反响的进展。变压吸附技术可以比较简洁地对这些气体组分进展脱除或提纯，如变压吸附脱碳工艺可以将 CO2 脱除到 02乃至百万分之一级，而变压吸附提纯 CO2 工艺又可将 CO2 提纯到食品级；变压吸附提纯 CO 工艺，可以将 CO 提纯到 98 左右，同时，该技术还

24、可以用于对含 CO 气体的回收。总之，在粉末冶金过程中，如能合理利用变压吸附气体分别和提纯技术，制备各种高品质的气体以满足生产的需要，将会显着提高粉末冶金产品质量，提高粉末冶金技术水平，带来良好的经济效益。3 结 语在粉末冶金生产过程中，对气体质量有比较高的要求，气氛的掌握对粉末制品的质量有比较大的影响。但由于气体制备和提纯工艺的限制在肯定程度上对粉末冶金技术的进展产生了不利影响。兴的变压吸附气体分别和提纯技术， 具有投资小、能耗低、操作安全、产品质量高等突出优点，大大降低了气体制备和提纯的本钱，在很多行业得到了广泛的推广。变压吸附气体分别和提纯技术，将成为各生产厂家首选的气体分别提纯技术之一

25、，其应用前景格外宽阔。浅析膜分别和变压吸附技术在甲醇生产中的应用周奕亮，何绍辉(天邦膜技术国家：工程争论中心有限责任公司，辽宁大连 116023)甲醇是重要的有机化工原料。在甲醇生产过程中，合成甲醇受化学平衡的限制。甲醇的一次反响转化率很低，为提高转化率，必需把未反响的气体进展循环。在循环过程中，一些不参与反响的惰性气体，如N2、CH4、Ar 等会在循环气中累积，从而降低反响物的分压和转化率。为此，必需将局部惰性气体排放出去，以降低其含量。在排放惰性气体的同时，H2、CO2、CO 等有效气体也会随之放空。承受气体分别技术将该局部有效气体分别回收，可产生可观的经济效益和社会社益。1 气体分别方法

26、简述目前，实现工业化的气体分别技术可分为三大主流技术：深冷法(cryogenic)、变压吸附法(PSA)和膜分别法(MembraneSeparation)。每种工艺都有其独特的特点并适用于不同的状况。(1) 深冷分别是传统的气体分别工艺，它利用进料组分的沸点温差到达分别效果。其特点是：产品回收率高，分别纯度高，但投资较大，运行能耗高，多适用于大规模、多组分的气体同时回收的场合，在甲醇放空气回收中较少承受。(2) PSA 分别法是利用分子筛对不同种类气体在某一时间内吸附容量的差异，结合加压吸附、减压脱附的非连续循环过程实现气体分别。其特点是：产品气纯度高、生产的氢气根本上不降压，但解析气通常为常

27、压或负压，回收率相对较低。(3) 膜分别技术是一种进展的高技术，它是利用混合气体在通过高分子膜时不同的渗透速率而到达连续分别的目的。与传统的分别技术相比，膜分别技术具有无材料损耗、投资少、占地少，能耗低、免维护、操作便利等优点，气体的回收率高，但产品纯度受到限制。2PSA 在甲醇中的应用变压吸附这一概念由于 1942 年在德国申请专利提出。20 世纪 60 年月在世界处于能源危机的状况下，美国联合碳化物公司(UCC)首先承受变压吸附技术从含氢废气中回收氢气，1966 年第 1 套PSA 回收氢气的工业装置投入运行。70 年月以后，变压吸附技术获得了快速进展，工艺不断完善，使用范围越来越广，装置

28、数量剧增，装置规模不断增大。变压吸附技术在我国的应用已有 20 多年的历史，我国第 1 套 PSA 工业装置是西南化工争论院设计的，在1982 年建于上海，用于从合成氨放空气中回收氢气。目前该装置推广使用已超过 500 套，其中应用于甲醇放空气回收的有十几套。局部使用厂家见表 1。PSA 回收甲醇合成放空气具有如下特点。(1) 由于原料气压力较高，可直接进入PSA 装置，同时得到较高压力的产品氢气。假设同时回收 CO2，需将解析气压缩后再进展吸附分别，要消耗局部压缩功。(2) 产品氢气能耗高，并可依据需要随时调整氢气纯度(98)。不但可以满足产品返回合成循环需要，还可以满足厂家外销氢气或其他加

29、氢装置需要。(3) 装置操作由计算机掌握，自动化程度高，但操作相对较为简单。装置对程序掌握阀和分子筛的质量要求严格，但目前计算机专家诊断系统的开发应用，使装置能自动诊断故障，自动切换吸附塔，装置的牢靠性进一步提高。(4) 装置投资建设周期和运行费用比深冷法低，但比膜分别方法高。3 膜分别技术用于回收甲醇合成放空气气体膜分别技术始于 20 世纪 40 年月。20 世纪 60 年月Loeb 和 Sourirajan 研制出第 1 张具有高脱盐率和高透水量的醋酸纤维素非对称膜，由此开创了膜技术的纪元。膜法气体分别技术真正实现大规模的工业化应用是以美国孟山都(Monsanto)公司在 1979 年开发

30、的Prism 中空纤维氮氢膜分别器为标志，从今，气体膜分别技术进入了工业化应用的阶段。我国气体膜分别技术争论始于 1982 年。1988 年中国科学院大连化学物理争论所研制成功我国第 1 台中空纤维氮氢膜分别器，经与上海吴泾化工厂的 Prism 装置性能比照试验，结果说明我国研制的分别器到达国外 20 世纪 80 年月中期水平。承受膜分别技术，氢的回收率与纯度都在 90以上，经过二级膜法分别，可使氢气纯度提高到 99以上。目前国内使用该技术的合成氨企业已超过 200 家。气体膜分别技术的原理是在肯定的压力条件下，利用不同种类气体在有机高分子膜中具有不同的渗透速率，从而将混合气体的特点组分进展分

31、别和提浓。目前在哈尔滨气化厂、河南义马气化厂、河南郑化肥厂、驻马店中原气化集团、山西化肥厂等一些甲醇厂都承受或打算承受膜分别装置用于回收甲醇合成放空气。膜分别法回收甲醇合成放空气具有如下特点。(1) 将放空气中的少量甲醇先进展吸取或低温分别后，以放空气自身压力为推动力进展放空气的回收， 不需额外动力，通常做燃料的排放气(尾气)无压降。回收的有效气体(渗透气)的压力降低。(2) 在回收 H2，排放N2、Ar、CH4 等惰性气体的同时也能回收大局部 CO2、CO 气体，因此在满足放空惰性气体的前提下，有用的气体(H2、CO、CO2)的总回收率比较高。(3) 接近常温操作，装置中无运动部件，属静态操

32、作，几乎不消耗其他材料和能源，不产生的物质， 对环境友好。(4) 分别效率高，装置规模小，投资少，占地面积通常仅有几十平方米。掌握局部少，适于连续生产， 且开停车格外便利。(5) 膜分别器件的组合性强，格外简洁进展扩建。它可以依据实际的工况条件，适当增加或削减膜组件，以扩大或减小生产力量。(6) 回收气体(渗透气)中 H2 的回收率高，但产品纯度受到限制。4PSA 与膜分别回收甲醇放空气比较以某甲醇厂为例，放空气压力 MPa，温度30，其组分见表 2。分别承受膜分别与 PSA 技术来回收此放空气，并将回收气返回 MPa 压缩机入口，将空气(瓦斯气)送到压缩机入口。膜分别技术承受一级膜分别，将大

33、局部氢气和局部 CO2、CO 回收，回收气压力为，尾气压力为。承受 PSA 技术来回收 H2、CO2、CO，由于 CO2、CO 为解析气，需增加 2 台压缩机，分别将 CO2、CO 压缩到 MPa，将尾气压缩到。 2 种分别方法各组分的回收状况见表 3，技术经济比较见表 4。表 3、表 4 比照结果说明：(1)膜分别技术有效气体总回收率为，PSA 为；膜分别技术惰性气体的排放率为，PSA 为。(2)膜分别技术压缩回收气体的能耗为 368kW；PSA 压缩 CO2、CO 能耗为 392kW，压缩尾气能耗为 101kW。(3)膜分别技术的操作弹性大，操作和维护简洁，并且投资少、占地面积小、操作人员

34、少，对甲醇放空气中有效气体回收率高，是更为简洁易行的方法。5 结语(1) 虽然膜分别技术回收的气体纯度受到限制，但对于某些工业过程，特别是合成气的处理，包括回收、调比等不需要更高气体纯度的场合，更适宜使用膜分别技术。(2) 目前膜分别技术已在合成氨放空气的回收中得到广泛应用，但在甲醇合成放空气回收中的应用才刚刚起步，随着甲醇行业的蓬勃进展，膜分别技术这种兴的气体分别方法，依靠其简洁、节能、高效的特点必将得到更广泛的应用。前言贵州化肥厂有限责任公司合成系统自 2023 年 5 月 26 日建成投产后，因脱碳装置承受 GV 双塔再生工艺，主要存在问题是蒸汽消耗高，吨氨耗蒸汽吨以上；再生局部腐蚀大，

35、开车一年后常常因腐蚀泄漏造成系统停车；吸取力量差，生产负荷在 55000 Nm3 /h 的工况下，蒸汽用量稍有削减易引起吸取塔出口CO 超标；运转设备多，调整较简单，生产操作繁琐；化工原材料消耗及电耗2高；一年运行费用在 800 万元以上。严峻制约我厂合成系统高负荷长周期安全经济运行，为了扭转这一被动局面，公司经调研后打算承受成都天立化工科技的变压吸附脱碳PSA工艺取代 GV 脱碳双塔再生工艺，于 2023 年3 月份建成投产。本文对变压吸附脱碳PSA装置运行作如下总结：1 变压吸附脱碳的工作原理变压吸附的工作原理是利用吸附剂对吸附质在不同的分压下对被分别的气体混合物组分有选择吸附的特性,加压

36、吸附脱除原料气中的杂质组分,减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此,承受多个吸附床循环地变动所组合的各吸附床压力,就可以到达连续分别气体混合物的目的。2 装置概况变压吸附装分初脱段和精脱段，粗脱段和精脱段都承受 11 塔，三塔吸附六次均降流程。利用精脱段逆放气作为粗脱段的吹扫气和二段气升压气，以保护吸附剂及回收局部有效气体，精脱段抽真空以保证吸附剂的再生。3 工艺方块示意图4 运行参数设计参数变换气组成VHNCOCOCHH O2224252%15%26% %饱和处理气量 70000Nm3 /h净化气中 CO 含量 %2中间气中 CO 含量 812%干、 吸附压力：粗脱2净化、吸附温度： 20

37、40实际运行参数变换气组成VHNCO222%24%COCHH O42%饱和处理力量 70000 Nm3/h净化气中 CO 含量 %联醇2中间气 CO 含量 1013% 吸附压力：粗脱2净化吸附温度 325 运行状况变压吸附在运行过程中，对系统负荷的变化适应性强，操作简洁、只需依据负荷变化状况对循环时间作适当调整即可，氢回收率98%氮回收率97%， 对稳定系统、降低消耗起到了重要奉献，在运行过程中易消灭如下故障，对系统稳定安全运行、吸除剂使用寿命造成威逼，现就我厂消灭的状况表达如下、供同行参考：电磁阀卡死现象变压吸附脱流装置自 2023 年 3 月份投运自 2023 年 8 月份这段时间，主要表

38、现在电磁阀卡死后程控阀无法动作，引起串气，严峻时不得不作紧急停车处理，更换电磁阀。其缘由是油系统管道设备有杂质，含有铁屑的液压油进入电磁阀后卡死油活塞，导致程式控阀不动作，所以要保证电磁阀的敏捷运行，必需保证油路及油质的干净，我厂是承受油过滤机长期对液压油进展过滤。自2023 年 8 月份以后根本没有消灭电磁阀卡死的状况，保证了系统长周期高负荷稳定运行。杜绝液体带进吸附塔2023 年 6 月 17 日 2:04 全厂低电压跳车，因油泵跳车后电器连锁未复位， 油泵未准时开启，油压降到以下后，导致程控阀失控引起串气放空，三段气在4 分钟内泄为常压，同时变脱泵未跳车仍在运行，此过程中将硫泡沫及部份溶

39、液带进吸附塔，造成了粗脱吸附剂的粉化失活，为了防止类此事故再次发生， 经会同天应公司协商后，打算不开变脱，用变脱塔作为分别器，确保变换气不带液。吸附剂脱硫效果良好自 2023 年 8 月份停变脱后，入吸附塔 H S 含量都在 400650mg/ Nm3 经变2压吸附脱除后 H S Nm3，保证了联醇对 H S 的要求，我厂联醇装置自 2023 年 422月份投产以来，运行自今甲醇合成触媒活性良好。H S 对吸附剂没有明显不良影2响。吸附剂的更换方法我厂粗脱吸附剂失活后，循环时间缩短了 200 秒，气体损失明显增大，于2023 年 3 月份对原粗脱吸附剂进展更换，签于吸附塔的特别构造，无卸料孔，

40、 为了将吸除塔内的吸附剂清理干净，我们承受真空抽吸的方法将吸附剂抽出， 即加工两个容积为 3m3 的分别器，配管至真空泵进口，塔内用软管连接抽吸， 当一个容器抽满后换另一个容器，共用一个星期将粗脱 11 个塔内硅胶和氧化铝抽吸干净。程控阀卡死问题程控阀使用时间长后，少部份程控阀会消灭卡死现象，主要缘由是油活塞环磨损后密封不好导致程控阀无法动作；另一方面是油活塞密封围绕死油活塞导致程控阀无法动作，此种状况只有更换阀门或拆开程控阀油缸更换活塞环或密封填料，需要提前预备备件。程控阀报警程控阀报警有三种状况，1阀检故障、此种状况是阀检线路接触不良所致，要求仪表工检查路线即可处理。2程控阀内阀检感应磁铁

41、脱落或是失去磁性所致。此种状况在开车状态下无法处理，对程控阀的安全运行不够成威胁，只有在停车后拆油缸重装磁铁才能解决。3程控阀阀检电源短路，一般有两种缘由，一是阀检电源接线盒进水短路，二是线路绝缘不好造成短路， 阀检电源短路假设处理不准时，将造成掌握系统电源空开过流跳闸，电磁阀在没有电信号的状况下系统程控阀开启混乱造成串气而停车。所以当阀检报警后要马上查明缘由并加以处理，切不行掉以轻心。油管漏油后的处理方法在 11 塔运行状况下可将油管泄漏的塔在吸附状况的压力下切除运行，将进回油阀关死就可折油管处理油漏点。假设有一个塔已经因故障切除运行即只有十塔运行，此时假设又有塔油管漏油需切塔处理漏点，而运

42、行程序又没有九塔运行的程序，可将故障切除塔的电磁阀信号电源与电磁阀分开，使电磁阀不能带电，在此种状态下将故障切除塔投入系统以满足运行程度的需要，而该塔不参与吸附气体，再将油管泄漏塔切除处理漏点，此种状况下虽然是十塔运行，但实际只有九塔运行，根本上不用减负荷，但运行时间不益过长，应尽快将漏点处理完后投入运行，将故障塔切除停运。避开吸附塔串气放空当吸附塔因电磁阀或程控卡死，或因程序混乱引起串气放空，在短时间内有大量气体通过吸附塔易造成塔内丝网因吸附剂翻腾将网丝撕碎，造成吸附剂跨踏堵塞管道引起停车。6 完毕语变压吸附脱碳按吸附剂使用期七年算年运行费用为 50 万元，与 GV 脱碳相比每年节约运行费用

43、 700 多万元，三年即可收回本钱。变压吸附脱碳的投运为我厂氨合成系统稳产高产长周期经济运行打下了坚实的根底，随着变压吸附脱碳PSA技术的进一步成熟及在使用中阅历的不段丰富，必将在氮肥行业得到广泛的使用而在节能降耗上作出重要奉献。变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用戴 四 厦门市建坤实业进展公司，福建 厦门 361012摘 要：介绍了变压吸附PSA技术的根本原理及其应用于焦炉煤气提氢的Sysiv 和 Bergbau PSA 制氢典型工艺。指出 PSA 技术是近年国内外进展最快、技术最成熟、本钱最低的煤气制氢方法，在国内焦炉煤气制氢中最具进展前途，应大力推广应用。焦炉煤气中含有丰富的氢气,约占 5

44、5%体积比,目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料,贵重的氢气资源被铺张掉。另一方面,轧钢、化工合成工业又需高纯度氢气来作为冷轧钢板保护气及合成化工根本原料。制取氢气的传统方法为电解水或氨裂解,该法因本钱高、投资大,难以推广应用。为解决氢气来源并探究其最合理经济的制取方法,各国都在不懈争论着。1978 年美国 UCC 公司建成 了世界上第一套焦炉煤气制氢的工业 PSA 装置,1984 年实现了工业化,之后该技术得到了快速推广应用。1985 年宝钢引进了焦炉煤气 PSA 制氢技术装置，之后西南化工争论院、鞍山热能争论院在吸取争论根底上分别在武钢、鞍钢、攀钢及本钢建成了1000Nm3/h 和 500N

45、m3/h 的 PSA 制氢装置。随着轧钢产品对质量的要求提高，对氢气的质量和数量要求必定提高，同时，随着自然气的民用开发，焦炉煤气尤其是其中 H 提取和利用应着手思考、争论，而 PSA 技术因其工艺格外简洁、产2品纯度高%以上)、本钱低已经成为且将来仍必将成为制氢的一种主导方法。1 变压吸附的根本原理变压吸附技术是以吸附剂多孔固体物质内部外表对气体分子的物理吸附为根底，利用吸附剂在一样压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加吸附组分、减压下吸附量削减解吸组分的特性， 将原料气在压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不易吸附而通过吸附剂床层，到达氢和杂质组分的分别。然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以利于再次进展杂质的吸附分别。具体变压吸附过程见图 1、图 2。图 1 变压吸附过程示意图常压解吸 图 2