变压吸附设计说明

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psa变压吸附

变压吸附(PSA)技术是近3多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。

变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。

变压吸附气体分离工艺过程的实现主要是依靠吸附剂在吸附过程中所具有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同,而是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。

利用吸附剂的第一个特性,实现了对混合气体中某些组分的分离、提纯;利用吸附剂的第二个性质,实现吸附剂在低温高压下吸附、在高温低压下解吸再生。

一.基本原理任何一种吸附对于同一被吸附气体(吸附质)来说,在吸附平衡情况下,温度越低,压力越高,吸附量越大。

反之,温度越高,压力越低,则吸附量越小。

因此,气体的吸附分离方法,通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。

如果压力不变,在常温或低温的情况下吸附,用高温解吸的方法,称为变温吸附(简称TSA)。

显然,变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。

变温吸附操作是在低温(常温)吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行,由于吸附剂的比热容较大,热导率(导热系数)较小,升温和降温都需要较长的时间,操作上比较麻烦,因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。

如果温度不变,在加压的情况下吸附,用减压(抽真空)或常压解吸的方法,称为变压吸附。

变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小,吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大,故可将其看成等温过程,它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行,在较高压力下吸附,在较低压力下解吸。

变压吸附既然沿着吸附等温线进行,从静态吸附平衡来看,吸附等温线的斜率对它的是影响很大的。

吸附常常是在压力环境下进行的,变压吸附提出了加压和减压相结合的方法,它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。

在等温的情况下,利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。

吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加,并随着压力的降低而减少,同时在减压(降至常压或抽真空)过程中,放出被吸附的气体,使吸附剂再生,外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。

变压吸附

瓦斯提浓中的变压吸附及吸附材料一、变压吸附简介变压吸附(PSA)是利用气体各组分在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离。

根据吸附剂对混合气中各种组分吸附能力的不同，通过选择合适的吸附剂就可以达到对混合气进行分离提纯的目的。

同一吸附剂对同种气体的吸附量，还随吸附压力的变化而变化：压力越高，吸附量越大。

利用这一特性，可以使吸附剂在高压下吸附，然后通过降压使吸附剂上吸附的气体解吸下来，既实现解析气体的富集，又使吸附剂再生，达到循环利用的目的。

图1 变压吸附过程示意图（常压解吸）变压吸附过程中，主要包括升压过程（A→B），吸附过程（B→C），顺放过程（C→D），逆放过程（D→F）。

二、变压吸附在瓦斯提浓中的应用煤矿瓦斯中的主要成分为CH4、O2及N2，提浓瓦斯即是将CH4与O2、N2有效的分离。

我国《煤矿安全规程》规定,煤层气利用时甲烷体积分数不得低于30%。

而实际上大多数煤矿瓦斯甲烷含量低于30%,因而对此类瓦斯的利用应首先进行甲烷富集,使甲烷含量达到40%后再进行变压吸附脱氧。

图2 变压吸附法提浓煤矿瓦斯的工艺流程框图。

如图2，对于甲烷含量在20%~40%的瓦斯,先采用低压(0.2 MPa)下的变压吸附,将甲烷量富集提高至40%以上,再将富集后的瓦斯升压到0.6 MPa后进行脱氧,而对于甲烷含量大于40%的瓦斯则直接进入脱氧工艺,瓦斯脱氧后进行甲烷浓缩,最终生产压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)。

三、吸附剂及吸附材料由上述知，瓦斯提浓时需要两种类型吸附剂。

● 瓦斯富集甲烷专用吸附剂图3 甲烷富集专用吸附剂的吸附等温线 ● 脱氧专用吸附剂图4 脱氧专用吸附剂在298 K 时的吸附等温线瓦斯气中变压吸附剂最早是釆用斜发沸石分子筛，其分离效果较好；近年来也有采用沸石分子筛对CH 4/N 2分离的报道。

但由于其亲水性强,价格高于碳质吸附剂,用于变压吸附适用性不理想。

实验十三、变压吸附

中北大学化工要求编制数据记录表格，并记录相应的压力、氧含量、吸附脱附转换时间等数据。
2. 对数据进行整理，分别绘制出氮的纯度与压力、吸附脱附转换时间的关系曲线。
中北大学化工原理课程组
思考题
1. 变压为什么能使空气中的氮氧分离？ 2. 能用于变压吸附的吸附质有哪些？ 3. 变压吸附在使用时应注意哪些条件？ 4. 氮氧分离为什么要控制吸附、脱附转换时间，
附
氮气
罐
储
罐
2
4
5
6
1空气压缩机 2过滤器 3空气储罐 4分子筛罐 5氮气储罐 6 流量计 7 测氧仪
中北大学化工原理课程组
设备参数
①空气压缩机 ②空气过滤罐 ③空气储罐 ④分子筛吸附罐 ⑤氮气储罐 ⑥流量计 ⑦测氧仪 ⑧自动阀门 ⑨自动控制箱
中北大学化工原理课程组
实验步骤
1. 按说明书启动空气压缩机，并调整好空气压力范围，即开机压力与停机压力，并开动空气压缩机使之达到要求的压力（3～8kg/cm2）。
中北大学化工原理课程组
基本原理
根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类。
（1）物理吸附或称范德华吸附：它是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果，因其分子间结合力较弱，故容易脱附，如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。
实验十三变压吸附
一、实验目的二、基本原理三、实验流程四、设备参数五、实验步骤六、实验报告要求七、思考题
中北大学化工原理课程组
实验目的
1.更深刻的理解吸附理论，掌握所学理论知识，并与实践相结合。

变压吸附操作手册

变压吸附（PSA）制氢装置操作运行说明书第一章前言本装置是采用变压吸附（PSA）法从富氢气体中回收或提取氢气。

改变操作条件可生产不同纯度的氢气，氢气最高纯度可达99.999％以上。

本装置采用气相吸附工艺，因此，原料气不含有任何液体或固体。

在启动和运转这套装置之前，要求操作人员透彻地阅读本操作运行说明书，因为不适当的操作会导致运行性能低劣和吸附剂的损坏。

本说明书中涉及到的压力均为表压，组分浓度均为摩尔百分数，流量除专门标注外均为标准状态下的流量。

第二章工艺说明本装置为五塔PSA制氢装置，它的关键部分由五个吸附塔（以下简称A、B、C、D、E塔）和33个气动阀组成。

另外，为提高氢气回收率和氢气纯度，本系统配备了两台真空泵（一开一备）和一台真空缓冲罐；在系统出口管道上装有一台压力调节阀，用以调节、稳定系统操作压力。

解析气直接通过消声阻火器放入大气或输入燃料系统作燃料。

一、工作原理和过程实施本装置采用变压吸附（PSA）分离气体的工艺，从甲醇重整气（包括各种含氢气体）中提取氢气。

其原理是利用所采取的吸附剂对不同吸附质的选择吸附和吸附剂对吸附质的吸附容量随压力变化而有差异的特性，在吸附剂选择吸附条件下，将原料气在压力下通过吸附床层，高压吸附除去原料中杂质组分，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。

小分子的氢气不被吸附而通过吸附床层,达到氢和杂质组分的分离, 得到产品氢气。

整个操作过程是在环境温度下进行。

吸附剂的再生是通过三个基本步骤来完成的:1.吸附塔压力降至低压首先是顺着吸附的方向进行降压（以下简称均压），此时有一部分吸附剂仍处于吸附状态；２.逆向放压逆向放压时，被吸附的杂质部分从吸附剂中解吸，并被排出吸附塔；３.升压吸附塔升压至吸附压力，以准备再次对原料气进行分离。

本装置采用五塔三次均压变压吸附过程，即每个吸附塔在一次循环中均需要经历吸附（Ａ）、一次均压（1ED）、二次均压（2ED）、三次均压（3ED）、逆向放压（D）、真空解吸（V）、一次升压（3ER）、二次升压（2ER）、三次升压（1ER）以及最终升压（FR）等十个步骤。

变压吸附制氮装置的设计

变压吸附制氮装置的设计一、设备简介变压吸附制氮装置是一种通过组合吸附剂来分离氮气和氧气的装置。

它的原理是通过变压吸附剂的吸附和脱附特性，将氧气和其他杂质分离出来，从而制取高纯度的氮气。

该装置由压缩空气系统、氮气系统、控制系统和其他辅助系统组成。

二、装置设计1.压缩空气系统：压缩空气系统包括空气压缩机、冷却器、干燥器和过滤器等设备。

空气压缩机用于将空气压缩至设定压力，冷却器用于降低压缩空气的温度，干燥器用于去除压缩空气中的水分，过滤器用于去除压缩空气中的固体颗粒物。

2.吸附系统：吸附系统是变压吸附制氮装置的核心部分，主要包括吸附剂、吸附塔和换向阀等设备。

吸附剂是一种可以吸附氧气和其他杂质的材料，常用的吸附剂有分子筛和活性炭。

吸附塔是用于装填吸附剂的容器，换向阀用于控制吸附塔的工作状态。

3.氮气系统：氮气系统主要包括气体储存罐、氮气干燥器和氮气净化器等设备。

气体储存罐用于储存制取的氮气，氮气干燥器用于去除氮气中的水分，氮气净化器用于去除氮气中的其他杂质。

4.控制系统：控制系统是用于对整个装置进行自动控制的设备，包括传感器、控制器和执行器等部件。

传感器用于检测装置的各种参数，控制器用于根据传感器的反馈信号来控制设备的工作状态，执行器用于执行控制器的指令。

三、装置工作流程1.进气阶段：在进气阶段，空气经过空气压缩机被压缩至一定压力，并经过冷却器降低温度，然后进入吸附塔。

其中一座吸附塔处于工作状态，另一座吸附塔处于再生状态。

2.吸附阶段：在吸附阶段，进入工作状态的吸附塔中的吸附剂开始吸附氧气和其他杂质，而再生状态的吸附塔中的吸附剂开始脱附，将之前吸附的氧气和其他杂质释放出来。

3.换向阶段：在换向阶段，换向阀将工作状态和再生状态的吸附塔进行切换，使之交替工作。

这样，当一座吸附塔吸附饱和后，另一座吸附塔开始工作，确保了装置的连续工作。

4.出气阶段：在出气阶段，制取的高纯度氮气从工作状态的吸附塔中流出，并经过氮气干燥器和氮气净化器进入气体储存罐进行储存，待使用时再通过气体供给系统供给到需要的领域。

变压吸附实验..

逆放过程(D- E):
D时刻，塔底排气阀开启，逆着输出产品的方向降低压力, 直至变压吸附过程的最低压力 P1(通常为大气压力，低于大气压为真空变压吸附)。床内大部分吸留的杂质随气流排出器外, 床内杂质吸留量为 Q2。
冲洗过程(E-F):
逆放过程结束后，吸附床仍有杂质吸留量Q2。为使这部分杂质尽可能解吸, 通过（常开状态）工艺阀，使邻塔上部的产品气在压差作用力自上而下对本塔吸附床进行逆向冲洗。由于产品气等效杂质分压很低，使床内杂质不断解吸并随冲洗气流带出吸附床。经一定时间冲洗后, 床内杂质吸留量降低到Q1 时，F时刻过程终止。至此, 吸附床完成了一个吸附—解吸再生过程。
变压吸on)
QV7
QV8
电磁阀与气动阀对应关系
DV1 DV2 DV3 DV4
QV5 QV3 QV6 QV4
QV1 QV2 QV5 QV6 QV4 QV3 QV8 QV7
DV5
QV1
QV2
理想吸附循环分析
饱和吸附线
升压过程(A- B):
经顺向升压后的吸附塔处于中间压力 P2, 床内杂质吸留量为 Q1。 A点时刻进气阀开启,床内压力迅速升压到吸附压力 P3;过程迅速, 床内杂质吸留量 Q1 基本不变(B 点)。
顺放过程(C-D)及顺向升压（F-A）
C时刻，塔顶阀开启,沿着输出产品的方向降低压力, 流出的气体仍为产品组分, 用于其它吸附床顺向升压(对应塔塔底阀联动开启)。在此过程中, 随床内压力不断下降, 吸附剂上的杂质被不断解吸, 解吸的杂质又继续被床上部的那部分未饱和吸附剂吸附, 因此杂质并未离开吸附床, 床内杂质吸留量 Q3 不变。当吸附床降压到 D 点时, 床内吸附剂全部（理想状态）被杂质占用, 压力为 P2。顺向升压（F-A）与之相似,顺向升压的气源来自其它塔的顺向降压过程,顺升的作用在于尽量维持、提高产品气的纯度。两塔的顺放和顺升是对偶，工程上也统称均压过程。

变压吸附制氢工艺技术说明(21页)

将工艺流程设定为如下流程
分别简述其流程如下 z
(1)
压缩工序
压缩工厅由 2 台 CI 开 l 备 ) 三级往复式压缩机组成。由于本装置的原料气中的，
茶含量非常低(仅为 5mg/Nm勺，所以，即使到了压缩三段也不会在三级冷却器中出现
茶结晶堵塞管道的问题。因此，来自界区外的焦炉煤气首先经压缩机的级加压至~
在变压吸附气体分离装置常用的几种吸附剂中，活性氧化铝类属于对水杳强亲和
力的固体，
干燥。
般采用三水合侣或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，主要用于气体的
硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅，它是胶态二氧化硅球形控子的刚
性连续网络，一般是由硅酸饷溶液和无机殴混合来制备的，硅胶不仅对水有极强的亲
附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的绝大部分杂质，获得纯度大于 99.9% 的
粗氢气，从塔顶排出送净化工序。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段某
停止吸附，转入再生过程。
位置时，
吸附剂的再生过程依次如下
a 均压阵压过程这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完
品氢
il\
O .02 MPa 解吸气
4
3)
装置工艺流程描述
本装置中焦炉煤气组成复杂且产品氢纯度要求高，因而本装置工艺流程由压缩工
序、预处理工序、变压吸附工序和净化工序组成。由于原料气中的硫\茶及焦油含量很低，所以在考虑工艺流程设计时，为节省用户的投资额同时又能保证装置的正常运行，
0.22MPa(G) ，然后进入压缩机第二和第三级压缩至~ 1.7讯。a(G)后进入后续预处理系

变压吸附设计

一、关于吸附剂的算法：(以易吸附组分为准)Q F(C out－C in)=n×V R×q×ΔP×3600/t其中Q F为进口体积流量Nm3/hC out为易吸组分进口浓度C in为易吸组分出口浓度n为总塔数，V R为单塔吸附剂体积吨q为吸附剂对易吸组分吸附容量Nm3/吨ΔP最后一次均压与吹扫或抽真空之间的压差t为总循环时间，t0为单塔循环时间，t=n×t0，故上式变为：Q F(C out－C in)=n×V R×q×ΔP ×3600 /（n×t0）即Q F(C out－C in)=V R×q×ΔP ×3600/t0由上式可看出，PSA装置的处理能力即要分离的易吸组分总量Q F(C out－C in)只与单塔的吸附剂量V R和吸附容量q、解吸压差ΔP和单塔循环时间t0有关，对同一装置来说，吸附容量q变化不大，要想加量，只能缩短循环时间，以增加循环数次，提高吸附剂利用次数或者增大ΔP以提高吸附剂吸量。

二、关于分离系数分离系数定义：弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比如根据物料算出两组分分离系统中以下数据：1、弱吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出弱吸附组分放空量2、强吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出强吸附组分放空量比如制氧算出：氮总放空量为8430 Nm3，通过塔压及空隙算出784 Nm3；氧总放空量为385 Nm3，通过塔压及空隙算出196 Nm3则分离系数为：(196/385)/(784/8430)=5.47另：如为两组分系统:则塔内床层死空间弱组分残余量即为：V1*0.65*C1*ΔP塔内床层吸附剂吸附弱组分量即为：V1*（1－0.65）*τ*ΔP*C1三、压力与电耗一览表四、过热蒸汽区域描述蒸汽在温度高于饱和蒸汽温度的状态。

变压吸附流程说明

变压吸附流程说明4.1工艺过程简述本装置VPSA过程,以一个吸附塔T0101A为例,简述如下：a. 吸附过程（A）压力为1.7～1.9Mpa的变换气自装置外来，首先进入原料气气水分离器中分离掉其中夹带的液滴，经FIRQ-0101计量后进入VPSA系统。

打开程控阀KS0101A、KS0102A，变换气自塔底进入T0101A （同时有2个吸附塔处于吸附状态）内。

在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的H2O、CO2等组分被吸附下来，未被吸附的氢氮气及一氧化碳等从塔顶流出，经压力调节系统PICA-0101稳压该工序。

当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。

吸附床开始转入再生过程。

b. 顺放-1过程（P1）这是在吸附过程结束后,吸附塔内的气体与产品气非常接近,打开程控阀KS0103A、KS0110，缓慢打开随动调节阀HV0102顺着吸附方向将吸附塔内的气体流向产品气管道的过程,该过程不仅回收了吸附塔内有效气体,同时也降低了吸附塔内压力,相当于增加一次均压降。

c．均压降压过程（1D～10D）这是在顺放-1过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢氮气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔或到均压罐的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间有效气体的过程，本流程共包括10次均压降压过程以保证有效气体的充分回收。

d.顺放-2过程（P2）这是在均压降过程结束后，打开程控阀KS0106a，KS0114顺着吸附方向，将吸附塔内含量较高的有效气体放入煤气气柜的过程，该过程充分回收了吸附塔内有效气体，不仅降低工厂消耗，而且对工厂系统物料平衡和动力平衡有利。

E．逆放过程（D）这是在顺放-2过程结束后，打开程控阀KS0107a逆着吸附方向进行减压，使被吸附的CO2减压解吸出来的过程。

f. 真空过程（V）这是在逆放过程结束后，打开程控阀KS0108a逆着吸附方向对吸附塔抽真空，进一步降低压力，使被吸附的CO2完全解吸出来的过程。

变压吸附原理及应用

变压吸附原理及应用变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种广泛应用于气体分离和纯化过程中的技术。

它基于气体分子在固体吸附剂表面的吸附和解吸特性，通过改变操作压力来实现对不同成分的气体分离。

1.吸附：气体混合物从底部通入吸附器中，与固体吸附剂表面发生物理或化学吸附。

不同成分的气体因为与吸附剂表面的相互作用力不同，吸附量也不同。

2.压力升降：在吸附阶段结束后，通过减小吸附器内的压力，或者提高吸附剂旁边压力，使固体吸附剂解吸已吸附的气体。

3.解吸：通过调整操作压力，使吸附剂中的气体解吸，并从顶部排出。

4.冲洗：在解吸阶段结束后，通过用较高压力的逆流气体冲洗吸附剂，去除残留的吸附物。

5.循环：经过冲洗的吸附剂可再次用于下一周期。

变压吸附的原理与质量平衡、动力学平衡、传质平衡等理论相结合，通过选择合适的吸附剂、适当的操作压力和温度，可以实现对多种气体的高效分离和纯化。

以下是几种常见的变压吸附应用：1.气体纯化：变压吸附常用于天然气处理、空分设备、气体瓶装等过程中，用于去除杂质气体，提高纯度。

例如，通过选择合适的吸附剂，可以从天然气中去除二氧化碳、水分等不希望的成分，提高天然气的质量。

2.氧氮分离：变压吸附广泛用于氧氮分离过程中，如从空气中制备高纯度氧气。

通过选择具有选择性吸附特性的吸附剂，可以实现对氧气和氮气的分离。

3.氢气纯化：变压吸附可以用于氢气纯化过程中，如从合成气中去除杂质气体。

通过选择具有较高吸附选择性的吸附剂，可以实现对碳氧化物、二氧化碳等杂质气体的去除，提高氢气纯度。

4.气体储存：变压吸附也可以用于气体储存和储运过程中，如储存高纯度氢气、罐装工业气体等。

通过控制适当的操作压力和许用压力，可以实现对气体的稳定储存和快速释放。

5.有机溶剂回收：变压吸附可以用于有机溶剂回收过程中，如从废气中回收溶剂，减少环境污染和资源浪费。

通过选择适当的吸附剂和优化操作条件，可以高效回收溶剂，提高工业生产的可持续性。

变压吸附的基本原理

变压吸附的基本原理变压吸附技术是一种流程分离技术，广泛应用于气体混合物中有毒气体的纯化和分离，具有高分离效果和低能耗的特点。

其基本原理是利用不同气体在不同压力下与吸附剂之间相互作用力的差异，使不同气体在吸附剂表面的相对分布发生变化，实现气体的分离。

1.吸附剂选择：变压吸附过程依赖于吸附剂，吸附剂应具有高吸附容量和较高的选择性，能够与目标气体发生较强的静电作用力或分子间作用力。

常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。

2.吸附平衡：吸附剂在一定温度下与气体接触后，会达到一定的吸附平衡。

在吸附平衡状态下，气体分子以一定的速率从气相吸附到吸附剂表面，同时从吸附剂表面解吸进入气相。

吸附平衡的建立要经过一定的时间。

3.吸附等温线：吸附过程中，吸附剂与气体之间的吸附量随着气体压力、温度的变化而变化，表现为一条曲线，称为吸附等温线。

吸附等温线的形状主要受吸附剂和气体性质的影响。

4.变压过程：变压吸附过程中，当气体压力从低压逐渐增加到高压时，吸附剂表面的吸附物质分布也会发生变化。

在低压下，吸附剂上的吸附物质主要是低亲和力的气体，而在高压下则主要是高亲和力的气体。

在变压吸附过程中，一般通过两个吸附塔进行操作，分为吸附和解吸两个步骤。

在吸附阶段，原料气体在较低压力下与吸附剂接触，选择性地吸附其中的目标组分。

而在解吸阶段，通过减小吸附塔的压力，使吸附剂表面的吸附组分从表面解吸进入气相，以达到脱附的目的。

两个吸附塔轮流进行吸附和解吸操作，以实现连续的气体纯化过程。

总的来说，变压吸附的基本原理是通过调节气体压力，利用吸附剂对不同气体的选择性吸附特性，实现气体分离与纯化。

这种技术具有操作简便、能耗低、分离效果好等优势，在化工、环保等领域得到广泛应用。

变压吸附工作基本原理

变压吸附工作基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种常用于气体分离或制备过程中的吸附技术。

其基本原理是利用吸附剂对混合气中的物质分子进行吸附和解吸，从而实现对气体组分的分离或纯化。

一、变压吸附工作原理：1.吸附剂选择：吸附剂是实现变压吸附分离的关键。

吸附剂通常是具有较高表面积和孔隙度的多孔介质，如活性炭、分子筛等。

吸附剂的表面上存在着一定的吸附位点，可以吸附物质分子。

2.吸附：将混合气体通过吸附剂床层，吸附剂床层中的吸附剂对混合气中的组分进行吸附。

吸附过程通常是物理吸附，即吸附剂表面对物质分子产生吸引力，使其附着在表面上。

3.解吸：当吸附剂饱和时，需要对吸附剂进行再生，将已吸附的物质分子从吸附剂上解吸出来。

解吸过程可以通过降低吸附剂表面的吸附位点上的压力或增加温度来实现。

4.变压吸附循环：变压吸附通常通过变压来实现吸附和解吸的循环。

首先，将混合气体通过吸附剂床层进行吸附，将目标组分吸附在吸附剂上，然后通过减压或增加温度的方式解吸目标组分，使其从吸附剂上解吸出来，此时吸附剂可以再次被用于吸附新的混合气体。

二、变压吸附工作流程：1.吸附过程：混合气体从吸附剂床层的一端进入，经过吸附剂床层时，吸附剂对其中的目标组分进行吸附，非目标组分通过吸附剂床层，最终从另一端出口排放。

2.脱附过程：当吸附剂饱和时，需要进行解吸或再生。

通常采用变压或变温的方式来实现脱附，即将吸附剂中的压力降低或温度升高，使吸附在吸附剂上的目标组分解吸出来。

3.再生过程：脱附的目标组分通过减压或增加温度输送到吸附剂床层的另一部分或其他吸附剂床层中，以供进一步吸附。

原吸附剂床层通过回收吸附剂后，可以进行再生，使其重新用于吸附。

4.循环过程：利用不同压力、温度条件交替进行吸附和解吸或再生，实现吸附剂循环使用，从而实现对混合气体的分离和纯化。

三、变压吸附技术的应用：变压吸附技术广泛应用于气体的分离和纯化，常见的应用包括：1.氧氮分离：变压吸附可以快速分离空气中的氧气和氮气，用于制备高纯度氧气。

PSA变压吸附制氮设备说明书

PSA变压吸附制氮设备说明书
1、概述
ZSN型变压吸附氮气设备采用优质碳分子筛为吸附剂，利用PSA变压吸附原理，直接从压缩空气中获取氮气。

整机设备操作简单，自动化程度高，配备不合格氮气自动排空装置，可实现无人运行。

2、工作原理
在一定压力下，由于动力学效应，氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子气相富集，达到氧氮分离的目的。

由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显的差异，降低压力即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，以便碳分子筛再生，得到重复循环使用。

采用两个吸附塔流程，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替，连续产生高品质氮气。

3、主要技术参数
3.1 ZSN-60E型氮气设备主要技术参数
4工艺配置与工作流程
4.1设备清单及流程图见附页。

4.2主要工序
4.2.1除水
为保证氮气的露点以满足用户对成品氮气含水量的要求，在系统中配置冷冻式压缩空气干燥机，以除去压缩空气中夹带的水分。

4.2.2除油
进口气体微量油累积会导致氮气设备碳分子筛表面油的吸附，为保证其性能充分发挥，要求进气含油量不得大于0.5mg/m3.
4.2.3储气
分压缩空气储气与成品氮气储气，以保证给氮气设备供气、成品氮气输出气量的稳定。

4.2.4制氮
制氮系统有两只吸附塔，吸附塔中填充碳分子筛，一塔吸附氧，制取氮气，另一只塔解吸再生，排出上次吸附在碳分子筛表面的氧，每次吸附时间为60秒，切换前两只吸附塔同时均压，是压力相等，然后切换吸附塔，如此循环交替，连续产品高品质氮气。

4.2.5氮气分析
氮气浓度通过氮气分析仪氧电极将气体中氧浓度转换成电信号，经减法器换算。

变压吸附技术

变压吸附技术变压吸附技术是一种涉及吸附剂的分子工程技术，可以改变吸附剂表面立体结构，并最大化吸附剂的有效空间来提高吸附剂的吸附性能。

它主要应用于吸附有机物、金属离子、放射性离子、颗粒物质等污染物的净化和回收中。

下面主要介绍变压吸附技术的基本原理和应用。

一、变压吸附技术的基本原理变压吸附技术的基本原理是，有机物分子以多种形式（如核酸对配体、双层结构长链醇）与吸附剂表面上的官能团结合，从而形成立体复合体，以改善吸附剂的有效空间，放大吸附剂的表面结构，从而提高吸附剂的吸附性能。

具体而言，变压吸附技术可以在保持吸附剂原有表面结构基础上，通过调节吸附剂与有机物分子的配体和结合强度，以及吸附剂表面的电性负载，来改变其立体结构，扩大吸附剂的有效空间，使其与有机物的作用力更强，从而提高其吸附性能。

变压吸附技术的研究主要集中在吸附剂表面活性中，包括表面官能团和结构和功能之间的关系，以及它们如何影响吸附反应的热力学和动力学过程等，使其能够改变吸附剂的立体结构，并有效地吸附有机物。

二、变压吸附技术的应用变压吸附技术可用于吸附有机物、金属离子、放射性离子、颗粒物质等污染物的净化和回收，是一种非常有效的净化技术。

（1）变压吸附技术应用于有机物的净化中变压吸附技术可用于改善吸附剂表面活性，从而提高对有机物的吸附率，从而净化有机物污染物。

该技术可广泛应用于水处理、空气净化等行业。

（2）变压吸附技术应用于金属离子的回收中变压吸附技术可以改善吸附剂表面活性，提高对金属离子的吸附性能，从而有效地回收金属离子，如铁、铜、铝、钛等。

它可以用于高纯度的金属回收，从而提高金属的收率。

（3）变压吸附技术应用于放射性离子的净化中变压吸附技术也可以改善吸附剂的表面活性，提高对放射性离子的吸附性能，从而有效地净化放射性离子，如钠、钙、铷等。

这种技术可以在食品、医疗、环境、工业等放射性离子污染处理中应用。

三、结论变压吸附技术是一种改变吸附剂立体结构的分子工程技术，可以提高吸附剂的吸附性能，从而应用于有机物、金属离子、放射性离子、颗粒物质等污染物的净化和回收中。

变压吸附指导书

四、实验指导1、变压吸附实验原理吸附是一个复杂过程，存在着化学和物理吸附现象，而变压吸附则是纯物理吸附，整个过程均无化学吸附现象存在。

众所周知，当气体与多孔的固体吸附剂（如活性炭类）接触，因固体表面分子与内部分子不同，具有剩余的表面自由力场或称表面引力场，因此使气相中的可被吸附的组分分子碰撞到固体表面后即被吸附。

当吸附于固体表面分子数量逐渐增加，并将要被覆盖时，吸附剂表面的再吸附能力下降，即失去吸附能力，此时以达到吸附平衡。

变压吸附是在较高压力进行吸附，在较低压力下使吸附的组分解吸出来。

从图1吸附等温线可看出，吸附量与分压的关系，升压吸附量增加，而降压可使吸附分子解吸，但解吸不完全，故用抽空方法得到脱附解吸并使吸附剂再生。

图1、变压吸附的基本过程（常压解吸）吸附－解吸的压力变换为反复循环过程，但解吸条件不同，可以有不同结果，可通过图2（a）、（b）得到解释。

当被处理的吸附混合物中有强吸附物和弱吸附物存在时，强吸附物被吸附，而弱吸附物被强吸附物取代而排出，在吸附剂未能达到吸附平衡时，弱吸附物可不断排出，并且被提纯。

（1）常压解吸1）升压过程（A－B）经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压力P1，床层内杂质物质吸附量为Q1（A点），在此条件下让其他塔的吸附出口气体进入该塔，使塔内压升至吸附压力P3，此时床内杂质的吸附量Q1不变（B点）。

2）吸附过程（B－C）在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分，吸附床内杂质组分的吸附量逐步增加，当达到规定的吸附量Q3时（C点），停止进入原料气，吸附终止，此时吸附床上部仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂。

3）顺放过程（C－D）沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍然是产品组分，这部分气体用于其他吸附床升压或冲洗。

在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被吸附床上部未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内杂质吸附量Q3不变。

变压吸附设计说明

变压吸附设计说明内蒙古宜化化工有限公司30万吨/年聚氯乙烯变压吸附装置（工程号：KY9304）工艺设计说明书设计阶段：施工图图号：KY9304-30-01天津渤海化工集团规划设计院中国天津2009年06月编制：方玉云09.6 校核：陶建设09.6 审核：许淑萍09.6 目录1概述 (6)1.1设计概况 (6)1.2原料、产品及副产品 (7)1.3公用工程参数及消耗量 (9)1.4 生产制度和劳动定员 (10)2 工艺 (12)2.1 概述 (12)2.2工艺原理 (12)2.3工艺流程叙述 (13)2.4设备选型说明 (14)2.5能源利用 (14)2.6主要控制指标 (15)2.7装置布置 (16)2.8吸附剂的装填及数量 (18)2.9消耗定额 (18)3管道设计 (20)3.1概述 (20)3.2变压吸附装置工艺管道特性 (20)3.3设计遵循的标准规范 (20)3.4管道及管道器材的选用 (21)3.5吸附剂装填注意事项 (22)3.6管道施工及验收 (22)3.7管架设计 (24)3.8静电接地与跨接 (24)3.9程控阀安装方向 (24)4防腐设计 (26)4.1设计范围 (26)4.2涂料选型 (26)4.3施工要求 (26)5绝热设计 (28)5.1概述 (28)5.2施工要求 (28)1概述1.1设计概况1.1.1设计依据1.1.1.1内蒙宜化（甲方）与四川开元科技有限公司（乙方）签订的《内蒙古宜化化工有限公司30万吨/年聚氯乙烯变压吸附装置》合同及技术附件；1.1.1.2业主提供的气象、水文及地质概况、布置区域等设计基础资料。

1.1.2设计原则1.1.2.1采用先进、可靠的变压吸附气体分离技术，技术方案力求新近可靠，既要体现技术先进的优势，又要切实解决好工程放大和工程配套问题。

1.1.2.2贯彻“五化”（一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化）原则。

1.1.2.3依托工厂现有设施，充分发掘工厂潜力，以节省投资，缩短建设周期，创造尽可能好的经济效益和社会效益。

东莞水星公司变压吸附制氧装置设计说明书Word

东莞市水星环保科技有限公司变压吸附制氧装置工艺设计说明书工程代号：2006-04-21工程设计项目：VPSA-O2-HX-390型图号： HYHX0604—30—01工程名称：H X-390型真空变压吸附制富氧装置成都华西化工研究所四川· 成都二 0 0六年七月参加编制人员：项目经理：王华金工艺：王华金设备：王华金土建条件：王华金控制及仪表：尹家平电气：谭晓兵配管：孙艳液压泵站：王永红目录第一章序言………………………………………………………………………………….…第一节设计依据…………………………………………………………………………….第二节装置概况、原料、产品及副产物……………………………………………………第三节设计的基础数据………………………………………………………………………第四节设计范围及分工………………………………………………………………………第五节公用工程参数及消耗量………………………………………………………………第六节生产制度和劳动定员…………………………………………………………………第二章工艺设计………………………………………………………………………………第一节工艺原理及生产方法………………………………………………………………….第二节工艺流程………………………………………………………………………………第三节工艺控制及主要工艺指标……………………………………………………………第四节主要定型设备选型……………………………………………………………………第五节吸附剂规格及数量……………………………………………………………………第六节分析控制仪表选型…………………………………………………………………….第七节消耗定额………………………………………………………………………………第三章工程设计………………………………………………………………………………第一节界区总图设计………………………………………………………………………..第二节设备布置及管道布置设计…………………………………………………………..第三节化工设备设计………………………………………………………………………第四节自控仪表设计……………………………………………………………………….第五节配管设计…………………………………………………………………………….第六节土建工程设计………………………………………………………………………第七节电气工程设计………………………………………………………………………第八节给排水设计…………………………………………………………………………第九节采暖通风设计………………………………………………………………………第四章环境保护及“三废”治理…………………………………………………………..第一节概述……………………………………………………………………………..第二节主要环保资料……………………………………………………………………第三节“三废”处理方法………………………………………………………………...第五章劳动安全及工业卫生………………………………………………………………..第一节概述……………………………………………………………………………..第二节生产过程中的有害物质…………………………………………………………第三节设计中所考虑的安全设施………………………………………………………第六章消防…………………………………………………………………………………..第七章施工要求及说明……………………………………………………………………..第一节设备安装及验收………………………………………………………………..第二节管道安装及验收………………………………………………………………..第三节自控仪表安装及验收…………………………………………………………..第四节管道试压与试漏………………………………………………………………..第五节管道吹扫…………………………………………………………………………第六节氧气管道及管件脱脂……………………………………………………………..第七节安全阀校验………………………………………………………………………第八节设备与管道的着色与注字……………………………………………………….第九节吸附剂的装填…………………………………………………………………….第一章序言第一节设计依据一．东莞市水星环保科技有限公司与成都华西化工科技股份有限公司共同签署的《HX-390型VPSA制富氧装置商务合同》。

变压吸附制氮装置的设计知识

变压吸附制氮装置的设计知识变压吸附制氮装置的设计知识近五六年来，随着国内变压吸附制氮技术的不断成熟，其使用领域也不断扩大，从开始的煤炭系统的井下氮封灭火、机电系统的氮氛气热处理、化工系统的原料加工提纯氮封保护，到食品工业的食品果品保鲜、啤酒业的替补二氧化碳气的不足等，并皆受到了用户的欢迎。

为了让更多的用户了解变压吸附制氮技术并使用变压吸附制氮装置，本篇就变压吸附制氮装置的设计、调试中出现的故障及使用中须注意的问题作一简述。

1变压吸附制氮装置的工作原理变压吸附制氮装置的设计依据是变压吸附理论。

吸附的基体为各类吸附剂，如：铝胶、硅胶、活性炭及分子筛。

在变压吸附制氮装置当中，吸附剂大多采用各类分子筛(沸石分子筛、碳分子筛)，各类分子筛有其吸附的特定选择性，如制氮吸氧常采用3A碳分子筛，而吸附H20、C02多选用13X沸石分子筛。

变压吸附制氮装置的工作原理：洁净的带压空气(氧氮混合气)通过某种碳分子筛，其中的大部分氧气及剩余的微量水分被分子筛吸附，氮气则未能被吸附而排放出来，此为吸附制氮阶段。

而在压力减低为大气压或负压下，分子筛吸附氧的能力下降则解析出其在受压状态下所吸附的氧、水，此为解析再生(制氧)阶段。

解析后的分子筛又可以进行下一周期的吸附制氮阶段，循环反复，从而得到一定纯度氮气，同时得到一定纯度的富氧空气。

其装置模块图见图1。

2设计根据变压吸附技术，按照不同用户的不同需要，设计制造出多种不同技术性能参数的变压吸附制氮装置。

下面以石化系统某厂用于加氢白油工程的200m3／h、纯度99.9%的制氮装置为例(工艺流程见图2)，对有关方面进行简单论述。

2.1装置主要技术参数氮气产鱼：200m3／h(20℃、0.1MPa绝压)；氮气纯度：99.9%(含氧量小于0.1%)；氮气供应压力：0.6MPa。

2.2分子筛的选择及量的确定根据以往的经验、各分子筛的实验数据及装置所要求的技术参数，该装置选用德国BP公司的最新185型碳分子筛，其某工况下的性能数据：(1)整体密度：610~630g／1；(2)平均颗粒直径：2.3~2.5mm；(3)PSA产氮量：99.9%N2时，大于115m3／h·t；(4)PSA 提取率：大于27%N2／空气。

变压吸附工艺原理

变压吸附工艺原理变压吸附工艺原理本装置采用变压吸附技术回收氯乙烯分馏尾气中的氯乙烯和乙炔，同时使净化后气体达标排放。

所谓变压吸附就是利用吸附剂对混合气体中不同组份吸附容量的差异且对同一组份的吸附量随压力变化而呈现差异的特性吸附剂在加压时选择吸附原料气中的氯乙烯和乙炔等吸附能力交强的组份，吸附能力交弱的组份如氢气和氮气等作为净化气由吸附塔出口排出，排放至大气或输出到后续工段。

减压（逆向放压及抽真空）时吸附的氯乙烯和乙炔得到解吸、解吸气经解吸气缓冲罐混合后返回PVC生产系统，同时吸附剂获得再生。

工艺过程实施：本装置的主工艺流程为5—1—3VP工艺，即5个吸附塔在任意时刻有1塔进料3次均压带顺放抽空及冲洗解吸工艺，每个吸附塔在一次循环中需要经历吸附、顺向放压1、顺向放压2、压力均衡1降、压力均衡2降、压力均衡3降、逆向放压、抽空及抽空冲洗、压力均衡3升、压力均衡2升、压力均衡1升及最终压力等十二个步骤。

工艺流程（变压吸附）：自尾气冷凝器防空的尾气在一定压力和温度下进入本装置界区，先经原料气加热器加热至20——40℃，然后竟流量计计量后经管道和程控阀1进入吸附塔。

尾气中的氯乙烯和乙炔气体被吸附剂吸留下来，净化气则从程控阀2排出，通过管道吸附压力调节阀、流量计计量后输出外界进入防空总管。

本装置解吸气作为产品气分两部分排出，第一部分是吸附塔逆向放压的排出气体，该部分气体经程控阀6排出吸附塔，通过管道、程控阀进入解吸气缓冲罐A、经调节阀进入解吸气缓冲罐B和抽空气混均后进入鼓风机升压后输出到后续系统；另一部分为真空解吸气，经程控阀3及管道有真空泵A、B抽出，经真空泵后冷却器冷却后进入缓冲罐B，和来自解吸气缓冲罐A的逆放气混合后进入鼓风机升压，升压后气体经管道、程控阀、止回阀输出界区外进入氯乙烯生产系统。

变压吸附法回收精馏尾气中的氯乙烯一、原料气自全凝器及低塔顶的尾气，经尾气冷凝器回收部分氯乙烯，其余气体即为变压吸附系统的原料气。