变压吸附气体分离技术 四川天一科技股份有限公司
变压吸附技术
变压吸附技术摘要：变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用，已逐步成为一种主要的气体分离技术。
它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。
简单介绍了变压吸附分离技术的特点，重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术目前所达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面)，并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。
l前言变压吸附(PreureSwingAdorption，PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。
该技术于l962年实现工业规模的制氢。
进入70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展，装置数量剧增，规模不断增大，使用范围越来越广，工艺不断完善，成本不断下降，逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。
变压吸附技术在我国的工业应用也有十几年历史。
我国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的，于l982年建于上海吴淞化肥厂，用于从合成氨弛放气中回收氢气。
目前，该院已推广各种PSA工业装置600多套，装置规模从数m3/h到60000m3/h，可以从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。
在国内，变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域：1．氢气的提纯；2．二氧化碳的提纯，可直接生产食品级二氧化碳；3．一氧化碳的提纯；4．变换气脱除二氧化碳；5.天然气的净化；6．空气分离制氧；7．空气分离制氮；8．瓦斯气浓缩甲烷；9．浓缩和提纯乙烯。
在H2的分离和提纯领域，特别是中小规模制氢，PSA分离技术已占主要地位，一些传统的H2制备及分离方法，如低温法、电解法等，已逐渐被PSA等气体分离技术所取代。
PSA法从合成氨变换气中脱除CO2技术，可使小合成氨厂改变其单一的产品结构，增加液氨产量，降低能耗和操作成本。
PSA分离提纯CO技术为Cl化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。
变压吸附：从气体中“淘金”
变压吸附：从气体中“淘金”变压吸附作为气体分离提纯的高新技术之一，因其环保、安全、节能而在传统产业提升、变污染为资源及改善人们生活等方面潜力巨大。
其中变压吸附技术在聚氯乙烯（PVC）尾气的净化回收、煤层气制氢及空分制氧等领域的应用，在近日召开的全国变压吸附技术网新技术交流会上尤其引人关注。
PVC尾气净化PVC装置排放尾气中的氯乙烯，若被人体呼吸后，会引起不同器官及组织的急慢性中毒，国际有关组织已把氯乙烯确认为致癌物质。
国内现有近100家PVC生产厂，几乎都存在尾气排放问题，以一个中等PVC生产厂为例，每年就排放氯乙烯1300吨。
如何对PVC 尾气进行净化回收，成为业界共同面临的环保难题。
四川天一科技股份有限公司抓住这一环保难题，组织科研人员采用变压吸附分离技术净化回收氯乙烯尾气。
他们研制的对氯乙烯和乙炔的吸附容量大、选择性好、组分间分离系数大的专用吸附剂，在回收氯乙烯的同时也可回收尾气中的乙炔。
现场测线实验证明，经过变压吸附处理后的回收气中氯乙烯和乙炔的回收率均大于99.9%，净化后排放尾气中氯乙烯的含量小于36mg/m3，乙炔含量小于120mg/m3，达到国际标准。
目前，该技术成果已在山西太化集团、广西南宁化工公司等企业进行工业应用，技术经济指标全部达到设计要求，装置运行不到一年时间就全部收回了投资。
煤层气制氢煤层气是富含甲烷的气体，也是一种清洁燃料。
在煤炭开采过程中，为保证安全生产，我国从井下大量抽放煤层气。
但受技术所限，得到的煤层气浓度仅为30%～60%，民用数量有限，发电效率又低，因此抽出来的煤层气大都排入大气，污染环境又浪费资源。
西南化工研究设计院的专家们对此提出，将煤层气转化为氢气产品，即利用煤层气中的氧与甲烷的燃烧反应热，使甲烷与水蒸气发生转化反应，得到含氢、一氧化碳、二氧化碳和氮的混合气，然后通过变压吸附一次除去所有杂质而得纯氢。
用煤层气制氢，既可为氢石油化工、化工、冶金、电子、食品、机械、轻工、能源等行业提供廉价的氢源，也解决了煤层气排放造成的环境问题。
变压吸附技术的进步及其在石化工业的应用(精)
变压吸附技术的进步及其在石化工业的应用李克兵!陈健古共伟(四川天一科技股份有限公司成都!"#$$%摘要变压吸附(&’(*’(+,-./012’34-2.,简称&+0技术是一种用于混合气体分离及净化的高新技术,自该技术工业化以来得到快速发展,已成为一种主要的气体分离净化技术,在工业气体分离领域得到广泛应用。
本文叙述了&+0技术的基本原理及特点,介绍了近年来&+0技术的进展情况,重点阐述了该技术应用于从炼油厂重整氢、催化干气、轻油转化气中提纯氢气的工艺方法及特点。
!变压吸附技术的发展变压吸附(&’(*’(+,-./012’34-2.,简称&+0是一种用于混合气体的分离及净化技术。
其基本原理是运用多孔性固体材料(吸附剂对混合气中各气体组分选择性吸附及各组分在吸附剂上的吸附容量随压力的变化而呈现差异的特性实现混合气体的分离或提纯。
四川天一科技股份有限公司(西南院于5#年代初在国内率先从事变压吸附技术的研究工作,自6#年代初该技术工业化以来,在吸附剂、工艺、控制、阀门等诸多方面做了大量的改进工作。
尤其进入7#年代中期,随着大型化变压吸附装置的不断推广,该技术得以迅猛发展,主要体现在以下几个方面:"8"吸附剂性能不断提高吸附剂性能的好坏,直接影响&+0装置的投资高低、消耗大小及操作稳定与否。
近年来,各研究单位和吸附剂生产厂家投入大量人力及财力进行吸附剂性能的改进工作,力求赶上世界上发达国家生产的吸附剂同等水平,使得吸附剂性能不断提高。
主要表现在吸附剂的吸附量提高、分离系数增加、再生更容易及吸附剂强度增加等方面。
针对炼油和石化行业富氢混合气(如重整尾气、催化干气,加氢尾气等中烃类组分多且含有9%:等高碳烃组分的特点,四川天一科技股份有限公司专门成立了处理这类气体的吸附剂研制攻关小组。
经过大量的实验,终于研制出应用&+0技术一步除去炼油厂混合气除氢气以外所有杂质的专用吸附剂9;0<$$7。
吸附分离技术的应用
吸附分离技术的应用-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII吸附分离技术的应用陈健古共伟郜豫川四川天一科技股份有限公司 610225吸附分离的应用丰富多彩，广泛应用于石油化工、化工、医药、冶金和电子等工业部门，用于气体分离、干燥及空气净化、废水处理等环保领域。
吸附分离技术可以实现常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从各种气体中分离回收氢气、CO2、CO、甲烷、乙烯等。
一、吸附分离在空气净化上的应用吸附分离在空气净化领域有广泛的应用。
如空气干燥、臭气和酸气脱除及回收、清除挥发性有机物等。
1.1空气干燥空气中通常含有一定水分，而这种水分在很多场合是有害的，必须被除去。
吸附法是除去空气中水分最常用的方法之一。
硅胶和活性氧化铝是通用的干燥剂，分子筛在某些场合也被用作干燥剂。
在一些应用场合吸附剂不需要再生，但在另一些场合则需要再生重复使用。
非再生（一次性使用）的吸附剂被用作包装干燥剂、双层(dual pane)窗户中的干燥剂、制冷和空调系统中的干燥剂等。
硅胶是包装中最常用的作为干燥剂的吸附剂。
吸附剂在很多场合上的应用是需要再生的，因为吸附剂的成本太高而不允许一次性使用。
再生可以采用变温吸附（TSA）和变压吸附（PSA）两种方式。
为了防止热交换器在低温下冻结堵塞，作为深冷法空分装置原料的空气必须有是无水和无CO2的，空气必须进行干燥和净化，这里吸附剂作用的是13X分子筛。
作为吸附法常温分离氧氮原料的空气也需干燥，干燥剂可用活性氧化铝等。
PSA最初的一个工业使用是气体干燥，采用两床Skarstrom循环工艺。
该循环使用吸附、逆向放压、逆向冲洗和顺向升压过程，生产水分含量小于1ppm 的干燥空气流。
约一半的仪表空气干燥器使用类似的PSA循环。
1.2脱除无机污染物工业生产中产生大量的CO2、SO2和NO x等酸性有害气体，它们会引起温室效应、酸雨等现象，破坏地球和人们的生活环境。
四川天一科技股份有限公司.
（58.8kcal/molDME），绝热温升达 500-1050℃。如不能有效移走热量，则合成甲
醇的催化活性中心将被破坏而导致失活。因而必须使用换热式反应器。而无论是固
定床还是浆态床，由于反应器效率低，大型化均有一定问题。
3
4）未找到同时对两个反应均有较好催化作用，且稳定性好的催化剂。这是技术突 破的关键。现使用的复合型催化剂两种活性中心相互干扰，甲醇催化活性中心易被 氧化而失活，催化剂使用寿命短。 5）分离能耗高：吸收液大量循环，脱除CO2需冷媒，DME粗产品浓度低、精馏分离 蒸汽消耗高。
合成合成气一步法的主要特点在于反应的优势，合成甲醇反应和甲醇脱水反
应在一个反应器中完成。反应平反应衡常数大，合成气单程转化率高，达 40.0%-
75.0%。国外开发合成气一步法有代表性的公司有：丹麦 Topsφe（气相法）、美
国 APCI（浆态床）和日本 NKK 公司（浆态床），但都只是作了中试，未见工业化
四川天一科技股份有限公司
二甲醚的生产方法浅析
汤洪 李淑芳 孙炳 杨先忠 （四川天一科技股份有限公司 四川 成都 邮编 610225）
摘要：本文介绍目前国内外可使用的若干种二甲醚的生产方法，包括合成气一步法、甲醇法 （液相法和气相法），对这些生产方法各方面进行定性分析，并对各种方法的优劣做定量比 较。 关键词 ： 二甲醚 生产方法 甲醇脱水 气相法 合成气
3CO + 3H2 == CH3OCH3 + CO2
分子量
46.07 44.01
原料利用率 51%
对比甲醇脱水法：
合成甲醇
2CO + 4H2 === 2CH3OH
原料利用率接近 100%
甲醇脱水
2CH3OH == H3COCH3 + H2O
变压吸附技术制取高纯度一氧化碳
管 英 富等 ： 变压 吸 附技 术 制取 高纯度 一氧 化碳
４ ９
变压 吸附技 术制取高纯度一氧化碳
管英 富 ， 邓祖 向 宋长 江 ，
（ 四川 天 一 科 技 股 份 有 限公 司 ， １． 四川 成 都 ６ ２ ； ０ ５ １ ２
２． 西 河 池 化 工股 份 有 限公 司 ， 西 河 池 ５ ７ ０ ） 广 广 ４ ７ ０
高 ， 停 车 方 便 ， 行 费用 低 ， 开 运 环境 友好 ， 设 备 腐 无
蚀 ， Ｏ生产 成本 低 、 Ｃ 纯度 高 等优 点 ， 别适 合 从 Ｃ 特 Ｏ 含量 低 的原料 中 回收 Ｃ ｛Ｉ因而受 到广 泛重 视 。 Ｏ￣， 先将 Ｃ Ｈ ０ 以及 硫化 物 等组 份脱 除 ， 进 Ｏ和 再 行 变压 吸 附 Ｃ Ｏ分 离操 作 ，其关 键 在 于 具 有 高 Ｃ Ｏ 选择 吸 附性 的吸 附剂 。早期 采用 ５ Ａ分子 筛 ， Ｃ 对 Ｏ
摘 要 ： 过 对 吸 附等 温 线 的 测 定 和模 拟试 验 的 研 究 ， 得 了 从 煤 造 气 和 焦 炭 造 气 中 提 纯 Ｃ 的 变 压 吸 附 方 法 ， 应 用 到 工 通 获 Ｏ 并
业 装 置 中 。工 业 生 产 获 得 的 产 品 Ｃ Ｏ可 满 足 各 种 化 工 生 产 需 要 ， 分 指 标 满 足 高 纯 级 Ｃ 的标 准 ， 获 得 达标 的 高纯 级 Ｃ 产 部 Ｏ 要 Ｏ
广 中心 专 门研制 的 Ｅ —１ 附仪 上进行 。 Ａ Ｉ吸
１ ． 变压 吸附特 征 ２
变 压吸 附提 纯 Ｃ 由两 段工 序构 成 ，第一 段 脱 ０ 除 Ｃ Ｈ Ｏ是 成 熟 技 术 ，不作 为本 文 的 研 究 内 Ｏ和 容 。这 里主 要研究 第 二段 的变 压 吸附提 纯 Ｃ 的过 Ｏ
国家级重大科技成果
CNA195
CO 提纯专用
CNA225
CO2 分离专用
CNA210 脱除 CO2 (高密度)
CNA227 不饱和烃类脱除(大孔)
CNAห้องสมุดไป่ตู้28
微量硫化物脱除
CNA229
高级烃类脱除
CNA836 烟道气 NOX 脱除专用 CNA235 烟道气硫化物脱除专用
CNA313 烃类及 CO2 脱除专用
变压吸附专用吸附分公司（厂）
变压吸附专用程控阀门厂
2019/9/16
四川天一科技股份有限公司
变压吸附技术交流
国家变压吸附研究推广中心模拟实验室
2019/9/16
四川天一科技股份有限公司
PSA的技术的关键材料
变压吸附技术交流
吸附剂
2019/9/16
四川天一科技股份有限公司
变压吸附技术交流
变压吸附技术的关键材料－吸附剂
2、C1化工技术研究开发和有机化工总厂 碳一化学、精细化学品两大系列10多个品种。
3、催化剂研究开发和催化剂总厂 30多个品种的系列催化剂产品
2019/9/16
四川天一科技股份有限公司
年代
发展进程
变压吸附技术交流
1972 年 西南化工研究设计院在国内率先进行 PSA 技术工业应用的研究
国外 PSA 技术飞速发展，应用领域扩大，装置向大型化方向发展，成为氢气的主要分离提 80 年代 纯方法。UOP 和 Linde 公司的 PSA 技术进入中国，整个八十年代，我国大型的 PSA 技术
2019/9/16
四川天一科技股份有限公司
吸附剂种类
变压吸附技术交流
专用分子筛
专用活性炭
其它专用吸附剂
我国建造世界最大的变压吸附制纯氢装置
我国建造世界最大的变压吸附制纯氢装置
王秋娥
【期刊名称】《低温与特气》
【年(卷),期】2005(23)4
【摘要】以西南化工研究设计院为主组建的四川天一科技股份有限公司的变压吸附气体分离（PSA）制氢技术，6月22日在神华集团“煤制油”工程国际竞标中中标。
这是世界上最大的PSA制氢工业化装置，标志着我国PSA技术已达世界先进水平。
【总页数】1页(P6-6)
【关键词】世界先进水平;工业化装置;变压吸附;西南化工研究设计院;PSA技术;纯氢;建造;股份有限公司;制氢技术
【作者】王秋娥
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.2;TP242.3
【相关文献】
1.变压吸附制氢装置吸附剂粉化原因分析及解决方案 [J], 何银宝;特布新
2.世界最大变压吸附制氢装置建成 [J],
3.甲醇制氢装置中"6-1-3"变压吸附提氢工艺的应用 [J], 冉慧丽
4.世界最大变压吸咐制氢装置建成 [J],
5.我建造世界最大变压吸附制纯氢装置 [J],
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9 9 ％ ～ 9 9 ． 9 9 9 ％ 的氢 气
o P S A 法浓缩 乙 烯技术 ： 可从 含乙烯的混 合气 (如 石化 行业 的催化裂 化干气 等) 中浓
缩回收乙烯 ，
C H 大干 6 0％ !。
O P S A 法提纯 C O 技术 ： 可 从 水煤 气 、 半水煤 气 、 铜洗再 生 气 、 转炉 气 、 高炉气 、 德 士 古 炉 气 、 黄 磷 尾 气 等 多种 含 C O 气 源 中提 纯 纯 度 为 9 6 ％ ～ 9 9 ． 9 ％ 的 C O
公 司 可 向 各 企 业 提 供 以 下 P S A 成套技 术 及 装置
o P S A 法提 纯氢 气技术 ： 可 从 石 化 行 业 的催 化 裂 化 干 气 、 炼 油 厂 重 整 气 中提 纯 9 9 ． 9 9
％ 的氢气 ，
还 可 从 甲醇 裂 解 气 、
水煤气 、
电解 富 产气 等 多种 含氢 气 源 中提 纯 纯 度为
目前 ， 我公
司 的变压 吸 附技 术 已 在石 化 、
化工 、
冶金 、
环保 、
食品 、
电子 、
航空 等行业 得到广泛 应 用 ，
装 置 遍 及 全 国 2 0 多个 省 市 自治 区 ，
并销售 国外 。 装置 规模和技 术水平均达 到 国 际先进水平 。
天科股份的 P S A 技术 19 85 年 、
并通 过 国 家有关部 门和 中国 科学 院
高 双 “
”
沦证 认 定 的高新技 术企 业 ，
于 2 0 0 1 年 1 月在上 交所上 市 。
公 司下 属 的变压 吸 附分
离工
珥
研
究所是专业 从事变压
吸
附 (简称
P
S
A
)气体 分离技 术的研
究 、
工 程技 术开 发 、
工 程设计 、
工 程 承 包的机构 。
O
PS A
法提纯食品
‘J王C O ，
技术
：
CO，纯度 99 ． 5％～
99 99％ ．
o
P S A 法脱 除变换气 中的 C O ： 技术 ： H ： 提 取 率 大 于 9 9 ． 5 ％
C
，
O ： 含量
小于
0
．
2％
o
PS A
法脱碳同时提纯
c
O ，
双
高技术
：
净化气 CO ：小于 0 ． 2 ％；
产品 C O ：纯 度大于 9 8 ． 5％，
国家变压 吸附技术研 究推广中心
所长 ： 郜豫川 地 址 ： 四 川I 省 成 都市 外 南 机 场 路 4 4 5 信 箱 电话 ： 0 2 8 — 8 5 9 6 1 8 7 3 传真 ： 0 2 8 - 8 5 8 8 4 5 0 2 ； 8 5 8 8 19 0 9 E — m a il ： p s a q x @ t i a n k e ． C 0 111
与尿 素生产装置 配 套
o P S A 法脱 除天 然气 中 C ： 以上 烃 类组分 技术 ： 可 使 天 然 气 中 C ： 以上 烃 类 含量 降 至 万 分之 一 以下
O
PS A
法 回 收垃 圾填 埋 气 中的 甲烷 技术 ：
C H 纯度为 8 5 ～ 。
95％
o P S A 法净化 回收氯 乙 烯技术 ： 可 从 含 氯 乙 烯 尾 气 中净化 氯 乙 烯 、 乙 炔 ， 同时 回 收氯
o
方便 、
快捷 、
低 能耗的变压 吸 附制氮机和制氧机 ：
特点 是启动 快 ，
二 十分钟可以出
合 格 氮 气 (氮 气 纯 度 9 8 ％ ～ 9 9 ． 9 9 9 ％ )或 氧 气 ( 氧气 含 量 2 5 ％ 。 9 3 ％ ) ； 装 置 自动 化 程
度高 ， 可 以实现 尢 人操 作 ； 噪音低 、 无 污 染
19 9 8 年两次荣获 国家科技进步奖一
等奖 ， 19 8 9 年列 入 国家重 点推广计划 ， 并先 后获得如
专利号 0 0
l
32036
X
．
、
97
1 07738 X 00
．
、
1
1306 7
6
．
等 多项 国 家 专 利 。
我 公 司变压 吸 附分 离工 程研 究所 为
“ 国家变压 吸 附
技 术研 究推广 中心 ” 的技 术依 托单 位 。 本公 司 是 I S O 9 0 0 1 国 际 质 量 体 系认 证 企 业 。
联 系人 ： 石 江
邮编 ： 6 10 2 2 5
商务部 ：
85964 84 3 、
85 8 8 17 7 1
H t t p ： ，，N p 洲 ． t i a n k e ． C O rn
蓝星 化工 有限责任公 司 15 0 0 m ’ (标 ) ／h 变 压 吸 附提 纯 C O 装 置
o 干 法 脱硫 技术 ： 可 将 原 料 气 中 1 ％ 以 上 的硫 含 量 脱 至 l m g ／m 。 以 下
。 高性能程控 阀 、 脱硫 剂 、 脱萘剂
燕 山 石 油 化 工 有 限 公 司 3 0 0 0 0 m ’(标 )／h 变压 吸 附催化裂 化干气 回 收乙烯装置
山 西 二三维 集 团 股 份 有 限 公 司 14 5 0 0 m 。(标 )／h 变 压 度 ：氯 乙 烯可 控 制 在
36 m
g
／m
’ 以下 、
乙 炔 可 控 制 在 1 5 0 m g ／m 。
以下 ， 达 到 国 家排放 标 准
其他 技 术产品
。 干 法脱萘技术 ： 脱 荼 精 度可 达 到每标 准立 方 米 几 毫 克 ， 经 过 特殊精 脱萘处 理 ， 脱萘 精 度 可 以小于 1 m g ／m ’
IS 0 9 0 0 1 国 际 质量 体 系认 证 企 业
r 11
刁卞
又
压
吸
附
气
体
分
离
技
术
L一
四 川天一 科技 股 份 有限 公 司
四 川I 天 一 科 技 股 份 有 限 公 司 (天 科 股 份 ， 股 票 代 码 6 0 0 3 7 8 ) 是 以 重 点 科 研 院 所 西 南 化 工 研 究 设计 院 的 优 质 资 产 为 主 而 设立 ，