变压吸附技术浅析
变压吸附技术
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变压吸附技术
变压吸附技术是一种用于分离和回收低浓度混合气体的有效技术,它克服了传统吸附技术的气体分离效率低的缺点,可以有效地提高气体分离效率。
它的工作原理是将一定数量的吸附剂放入容器中,通过调节压力来改变混合气体的分布,从而达到分离和回收低浓度混合气体的目的。
变压吸附技术的优势在于它可以有效地改变混合气体的分布,从而提高气体分离效率。
此外,变压吸附技术还具有可控性强、操作简单、成本低和环保友好等优势,可以有效地减少污染物的排放量,提高能源利用率,从而降低生产成本。
变压吸附技术应用广泛,在工业生产中可以用来回收气态化合物,如乙烯、氢气、甲烷等;在燃料电池中可以用来回收水分子;在冶金工业中可以用来回收氩气、氮气等;在精细化工中可以用来回收乙醇、氯乙烯、氯丙烯等。
变压吸附技术是一种有效的气体回收技术,它可以有效地提高气体分离效率,改善生产环境,减少污染物的排放量,降低能源消耗,从而降低生产成本,值得广泛应用。
变压吸附技术浅析
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变压吸附技术浅析摘要介绍变压吸附技术,以及其的广泛应用、工艺改进和展望未来发展方向。
关键词变压吸附;气体分离;工艺改进;有机气体变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。
步入90年代后,在世界能源危机日益严重的国际环境下,变压吸附技术也得到了更为广泛的关注,已成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。
目前有数千套变压吸附装置在世界各地运行,用于各类气体的分离、提纯和工业气体的净化。
如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯,天然气、乙炔气体的净化,空气分离制氧气和制氮气,废气的综合利用等。
如同所有的新兴技术一样,伴随着变压吸附分离的技术进步,特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新,环保、节能和节约的优点愈显突出,变压吸附分离技术正在加速占领工业气体分离的市场。
1变压吸附介绍1.1 变压吸附概念变压吸附( pressure swing adsorption, PSA) 是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺,其主要的工业应用包括: a) 气体干燥; b) 溶剂蒸汽回收; c) 空气分馏; d) 分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢; e) 分离垃圾埯埋废气中的二氧化碳和甲烷; f) 一氧化碳和氢的分离; g ) 异链烷烃分离; h) 酒精脱水。
全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。
实际上,上述所列的a~d 领域中,变压吸附已成为规定的分离工艺,并且适用范围很大,从个人医用的空气中分离90% 的O2到甲烷转化炉排放气中分离99. 999%以上的氢均可适用。
变压吸附分离气体的概念比较简单。
在一定的压力下,将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触,吸附能力强的组分被选择性吸附在吸附剂上,吸附能力弱的组分富集在吸附气中排出。
然后降低压力,被吸附的组分从吸附剂中解吸出来,吸附剂得到再生,解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分,一般解吸时没有外部加热。
这个概念定义有许多不同的术语。
变压吸附制氢原理
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变压吸附制氢原理变压吸附制氢是一种利用吸附剂吸附氢气的技术,通过改变压力来实现吸附和解吸的过程,从而实现高效制氢的方法。
这种技术在氢能源领域具有重要的应用前景,因此其原理和工作机理值得深入了解和研究。
首先,我们来看一下变压吸附制氢的原理。
在这种技术中,吸附剂扮演着至关重要的角色。
吸附剂通常是一种多孔材料,具有较大的比表面积和一定的孔径大小,这样可以提供足够的吸附位点来吸附氢气分子。
当氢气与吸附剂接触时,由于吸附剂表面的特殊性质,氢气分子会被吸附到吸附剂表面上,形成一个稳定的吸附层。
这个过程是一个物理吸附过程,不会引起氢气分子的化学变化。
接下来,通过改变压力来实现吸附和解吸的过程。
在吸附阶段,通过增加压力,可以促使氢气分子被吸附到吸附剂表面上;而在解吸阶段,通过降低压力,可以使吸附在吸附剂表面上的氢气分子重新进入气相。
这样,就实现了氢气的吸附和解吸过程。
通过循环利用这一过程,可以实现高效制氢。
在变压吸附制氢的过程中,压力的变化是至关重要的。
通过合理地控制压力的变化规律,可以实现吸附和解吸过程的高效进行,从而提高制氢的效率。
此外,选择合适的吸附剂对于实现高效制氢也是非常重要的。
吸附剂的选择应考虑其比表面积、孔径大小、化学稳定性等因素,以确保其具有良好的吸附性能和循环稳定性。
总的来说,变压吸附制氢是一种利用吸附剂吸附氢气的技术,通过改变压力来实现吸附和解吸的过程,从而实现高效制氢的方法。
这种技术在氢能源领域具有重要的应用前景,对于实现清洁能源的发展具有重要意义。
希望通过对变压吸附制氢原理的深入了解,可以推动这一技术的进一步发展和应用,为清洁能源领域的发展贡献力量。
变压式吸附法
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变压式吸附法
变压吸附法是一种利用吸附材料对气体组分不同的吸附能力而将气体选择性分离的方法。
吸附剂填充在吸附床上,当混合气体通入吸附床时,部分气体组分会被吸附,而剩余气体组分则会通过吸附床。
相比于其他气体,氢气属于弱吸附分子,因此变压吸附法在化工领域被广泛应用,例如回收PTA加氢还原反应放空气体中的氢气,能将氢气提纯至99.5%。
另外,变压吸附法还被用于电解食盐水氢气提纯。
由于变压吸附法具有能耗低、工艺流程简单、自动化程度高、操作方便、常温下可连续运行等显著特点,因此被认为是最具有发展前景的瓦斯富集分离技术。
变压吸附法
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变压吸附法
变压吸附法(Pressure Swing Adsorption, PSA)是催化过程中比较常用的一种技术,是气体分离技术中非常重要的一部分,把混合气体分解成单个成分,在原料供应、化学反应、制造过程、产品分离中都有重要作用。
它主要通过装有三歉分吸收塔的真空系统,利用能够与不同组分吸附有不同程度的物质进行立体分离,主要用来分离含氮气体和氮质混合气中的二氧化碳以及其它重要的物质,如氨气和氢气。
变压吸附的原理是将需要分离的混合气体进入到吸附塔内,在此过程中通过塔内不断变化的压力和吸附剂的选择性吸附作用,从而达到将混合气体中的几种成分分离的目的。
一般来说,变压吸附的装置一般以三支吸附塔组成,包括预吸附塔、释放附塔和回收附塔。
在变压吸附装置运行过程中,三支吸附塔不断进行着换气、反渗、吸附、释放等步骤,来实现不同组成成分的分离,将吸附在固体表面上的分子再释放出来,从而实现对原混合气体的分离。
由于仅靠压力的变化就能实现混合气体的分离,可大大降低油压、气体流量和电力消耗,使变压吸附技术有着广泛应用。
目前变压吸附技术已经应用于化学、电子、能源、食品、制药等诸多行业,广泛用于空气净化、污染控制等技术领域。
变压吸附技术在空气净化时不仅可以将可怕的有毒气体吸附,而且还有一定的多功能性,可以将空气中的各种微生物、挥发性有机化合物以及悬浮粒等全部净化。
变压吸附技术还可以用于污染控制,其最基本的作用就是吸附多种有机物或挥发性有机气体,从而减少污染物对环境的污染。
浅谈变压吸附制氮技术及其应用
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浅谈变压吸附制氮技术及其应用摘要:随着科学技术的发展,变压吸附技术逐步引入制氮过程,并发挥着越来越重要的作用。
本文重点阐述了变压吸附制氮技术要点和应用,并结合工作经验对其发展方向进行了分析,希望能为同行研究人士带来参考价值。
关键词:变压吸附;制氮技术;应用引言氮气在化工生产中的应用越来越普遍,如易燃易爆物料的惰性保护、特殊物料的防氧化、储罐及容器的冲氮排氧、化纤、精细化工、石油化工等过程,氮气浓度要求一般在98%以上。
工业上大规模制氮装置一般是利用传统的深冷法。
该法是把空气深冷液化,利用氧和氮的沸点不同,进行精馏分离提取,特点是制氮量大,氮气纯度高,但工艺流程较复杂,设备制造、安装、调试等要求高,投资多,设备占地面积大,适用于大规模集中制氮的场合。
一、变压吸附制氮技术的原理变压吸附技术,简称PSA。
变压吸附制氮技术的原理,简单来说,就是利用吸附剂于不同压力的吸附容量不同而实现不同气体的吸附,从而实现氮、氧分离。
也就是说利用吸附剂对于气体分子的物理吸附作用,通过调节压力大小从而实现对物系的有效分离。
当气体分子经过固体表面时,因固体表面分子作用,气体分子会聚集于固体表面,致使固体表面气体分子浓度加大,此为吸附过程;若将压力减小,固体表面气体分子就会得到释放,重新返回气体当中,此时吸附剂就得到重生,可实现持续吸附作用。
二、变压吸附制氮技术的类型变压吸附制氮技术的分型主要以吸附剂为标准,主要有碳分子筛制氮技术和沸石分子筛制氮技术。
碳分子筛,简称CMS,是一种非极性速度分离性吸附材料,其生产原料为煤,并利用纸张进行粘结,通过一定加工而形成活性炭。
活性炭表面拥有大量微孔晶体,可作为一种半永久吸附剂来使用。
在利用活性炭作为制氮过程的吸附剂时,因碳分子筛上的氧气其扩散速度相比于氮气来说要快得多,因此碳分子筛可吸收大量氧气,最终留下多数氮气通过碳分子筛自吸附塔流出,从而得到所需高浓度气体——氮气。
沸石,简称ZMS,是一种硅铝酸盐晶体,具普通晶体结构及特征。
氢气提纯膜分离与变压吸附技术浅析
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氢气提纯膜分离与变压吸附技术浅析随着我国国民经济的不断发展,人们生活水平的提高,对于石油的消耗量急剧上升,因此我国需要从中东进口原油,但是受到原油价格的影响,导致原油中的硫、酸、氮的含量较高。
而现代化学与炼油工业的不断发展,对于氢气的需求越来越多,推动了我国氢气提纯工艺的快速的发展。
笔者结合我国所使用的氢气提纯工艺与风险进行分析与概述,以推动我国氢气提纯工艺的快速发展。
一、膜分离技术與存在的风险1、膜分离技术随着我国科学技术的不断发展,膜分离技术被应用与我国的氢气提纯中,属于一种较为创新的分离方法,是对混合气体具备的选择性渗透原理的充分利用,主要是因为不同的气体对应不同的渗透率,从高到低排列如下:H2O、H2、He、H2S/CO2、Ar、CO、N2、CH4,气体组分受到膜两侧存在压力差的影响,从而保证氢气都富集在渗透膜的渗透侧,渗透性较差的气体则无法通过渗透膜,从而实现气体分离的作用。
随着气体不断渗透,渗透性较差的气体就越聚越多,如果氢气纯度要求较高的话,所对应的回收率不高,反之则回收率高。
膜分离技术对于氢气纯度的影响较为明显,要注意氢气的回收率与原料和渗透膜两侧的压力比相关,压力比越多,氢气的回收率也就越高,相对应的对压缩功的要求也就越大,因此需要操作人员进行综合考虑,从而提高氢气提纯的工作效率。
现阶段,根据现代工业的要求,氢气提纯中所使用的渗透膜分为两种:复合型与不对称型,但是不对称型膜的使用受到限制,复合型膜却应用较为广泛。
但是我国工业中普遍使用中空纤维复合膜。
2、膜分离技术中存在的风险由于在氢气提纯的过程中,涉及到多种装置的使用与操作,因此极容易出现起重伤害或者是机械伤害,严重时会造成人员伤害事故,因此需要对操作人员的专业技术进行培训,以树立操作人员的安全操作意识,并严格按照规定的要求进行,对各种异常情况进行详细的观察与记录。
在氢气提纯的操作现场,操作人员要严禁烟火,以避免发生爆炸,造成不可挽回的损失。
变压吸附的原理
![变压吸附的原理](https://img.taocdn.com/s3/m/682546b3fbb069dc5022aaea998fcc22bcd143c5.png)
变压吸附的原理
变压吸附是一种重要的分离和纯化技术,它基于吸附剂对不同组分在不同条件
下的吸附选择性,实现了对混合物的分离和纯化。
其原理主要包括吸附平衡、吸附动力学和吸附热力学三个方面。
首先,吸附平衡是变压吸附的基础。
吸附平衡是指在一定条件下,吸附剂上吸
附相和溶液中溶质的浓度达到动态平衡的状态。
在吸附平衡条件下,吸附剂对不同组分有不同的吸附能力,从而实现了混合物的分离。
吸附平衡的建立是变压吸附实现分离的前提。
其次,吸附动力学是影响变压吸附效果的重要因素。
吸附动力学描述了溶质在
吸附剂上的传质过程,包括传质速率和传质机理。
在变压吸附过程中,吸附剂对不同组分的吸附速率不同,这决定了各组分在吸附剂上的停留时间,从而实现了混合物的分离。
了解吸附动力学有助于优化变压吸附工艺,提高分离效率。
最后,吸附热力学也对变压吸附起着重要作用。
吸附热力学描述了吸附过程中
的热力学特性,包括吸附热、吸附焓等参数。
了解吸附热力学有助于选择合适的操作条件,提高变压吸附的效率和经济性。
总的来说,变压吸附的原理是基于吸附剂对不同组分的选择性吸附能力,通过
吸附平衡、吸附动力学和吸附热力学三个方面的调控,实现对混合物的分离和纯化。
深入理解变压吸附的原理,有助于优化工艺条件,提高分离效率,广泛应用于化工、制药、食品等领域。
变压吸附法脱除二氧化碳的研究
![变压吸附法脱除二氧化碳的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/f33faa2378563c1ec5da50e2524de518964bd3fc.png)
变压吸附法脱除二氧化碳的研究
近年来,全球气候变化和能源危机的加剧,脱除二氧化碳在一定程
度上成为可行的解决方案之一。
变压吸附法脱除二氧化碳是一种很有
前景和价值的技术。
下面,就对变压吸附法脱除二氧化碳的研究进行
详细的论述。
一、变压吸附法的原理
变压吸附法是将二氧化碳通过发生反应来转化成三元(五元)碳醇的
方法,将其吸附在变压吸附剂的表面上。
这种反应的发生,伴随着可
以得到一定数量的甲烷。
然后,在一定压力、温度条件下,将三元
(五元)碳醇和甲烷从吸附剂表面上解吸出来,从而获得三元(五元)碳醇和甲烷。
二、变压吸附法的优势
1.变压吸附法技术具有很强的可操作性:通过调节压力、温度等参数,可以实现对不同特性的氦气的有效吸附,具有较高的吸附率;
2.变压吸附法能够实现安全处理:由于变压吸附法不需要使用毒性物质,所以可以实现安全处理,不会带来环境和健康方面的影响;
3.变压吸附法可以大量收集二氧化碳:变压吸附法可有效收集浓度不
同的二氧化碳,可以实现有效利用和重复利用。
三、变压吸附法的应用
1.工业烟气治理:烟气中的二氧化碳和其他有害物质大部分可以通过变压吸附法有效的脱除,使得其可以进入大气环境中;
2.生物冷冻:变压吸附法可以有效的减少冷冻器中氦气,从而有效减少冷冻方式所需要的能量;
3.新能源应用:通过将二氧化碳转换成液态碳醇,可以被用于各种新能源的研发和应用中。
综上所述,变压吸附法脱除二氧化碳具有很多的优势,并且已经在工业烟气治理、生物冷冻和新能源应用中得到了广泛应用。
它拥有广阔的发展前景,有望成为实现经济可持续发展的重要手段。
变压吸附制氮技术及其应用
![变压吸附制氮技术及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/88c696602a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9d97.png)
变压吸附制氮技术及其应用
1变压吸附制氮技术
变压吸附制氮技术是一项可以精确分离氮气的革命性技术,它可以将空气中的氮气通过吸附的方式分离出来,然后转化成液态产品。
这项技术具有经济性好、操作简单、分离效率高等优点,因此在如今全球氮气市场上受到了广泛关注。
2变压吸附制氮技术的基本原理
变压吸附制氮技术的基本原理主要是利用吸附剂的特性,通过变化压力来控制气体的流动。
在实际的操作过程中,空气被送入变压吸附制氮设备中,首先空气会通过过滤器和水分去除器进行深度净化,然后进入一个吸附罐,吸附罐内装有吸附剂,当调整压力时,气体中的氮气就会借助吸附剂被吸附;后续,利用蒸汽恢复器将吸附剂中的氮气挥发出来,最终经过冷凝分离出液态氮气,符合纯净度要求的液态氮气才能进入市场。
3变压吸附制氮技术的应用
变压吸附制氮技术的应用非常广泛,可以满足不同用户的不同制冷需求。
例如,可以将其应用于纤维膜冷冻保鲜、液氮冷冻运输、液氮技术制冷冷冻应用、液氮细胞制冷存储应用以及低温储罐和低温管等,具体来说,它可以用于冷冻蔬菜、肉类、水果、海鲜等食品保鲜、用于低温药品保存和储存、用于营养成分保存、用于医疗卫生等
微生物调研,以及用于艺术珍品、科研实验室设备等也有其特别的用途。
4结论
变压吸附法制氮技术在目前的空气分离技术工业中处于领先地位,具有经济性好、操作简单、分离效果显著的优势。
它的应用非常广泛,可以很好地满足不同场合的不同制冷需求。
变压吸附制氧技术介绍
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一、变压吸附制氧技术介绍1、变压吸附制氧基本原理变压吸附(Pressure Swing Adsorption)是利用气体在不同的压力下在吸附剂上的吸附能力不同,对空气中各种气体进行分离的一种非低温空气分离技术。
空气中的主要组份是氮和氧,因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂,设计适当的工艺过程,使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩,但氮的四极矩(0.31Å)比氧的(0.10 Å)大得多,因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强(氮与分子筛表面离子的作用力强,如图1所示)。
因此,当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时,氮气被分子筛吸附,氧气因吸附较少,在气相中得到富集并流出吸附床,使氧气和氮气分离获得氧气。
当分子筛吸附氮气至接近饱和后,停止通空气并降低吸附床的压力,分子筛吸附的氮气可以解吸出来,分子筛得到再生并重复利用。
两个以上的吸附床轮流切换工作,便可连续生产出氧气。
2、变压吸附制氧工艺流程介绍VPSA制氧装置的操作必须至少包含两个步骤:进气吸附和抽空解吸,无论采用几塔流程,每个吸附塔都必须周期性地重复这两个步骤。
最初的变压吸附装置规模小,一般采用两塔流程,后来为了扩大规模和节约能耗,又开发出多塔流程。
随着新型吸附剂的开发和设备制造工艺的进步,又逐步向两塔流程回归。
这是因为采用两塔流程时,当一个塔进行吸附时,另外一个塔可以进行抽空解吸,两个塔互相匹配,可以在最短的时间内完成必须的操作,使吸附剂的利用效率最高,而且两塔流程可以实现吸附塔之间的均压,氧气的收率和能耗也可达到比较好的水平;此外,两塔流程由于工艺简单,设备数量少、投资较低。
尽管两塔流程在能耗水平上不如多塔流程,但综合考虑投资和运行费用,两塔流程的长期运行成本最低。
因此,在可能的情况下应尽可能选择两塔流程,这个结论是理论上的分析,同时得到了国内外变压吸附制氧设备供应商长期实践的验证。
但大规模装置采用两塔流程必须解决两个难点:在限定气流速度的前提下,解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性。
变压吸附技术与工艺
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变压吸附技术与工艺一、变压吸附技术的概念变压吸附(PSA)技术是近30 多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。
1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的专利文献。
60年代初,美国联合碳化物公司首次实现了变压吸附四床工艺技术的工业化。
由于变压吸附技术投资少、运行费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽,因此,进入70年代后,这项技术被广泛应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。
吸附的定义:当气体分子运动到固体表面上时,由于固体表面原子剩余引力的作用,气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上,这些分子在固体表面上的浓度增大,这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。
相反,固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。
被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层,称为吸附相。
吸附相的密度比一般气体的密度大得多,有可能接近液体密度。
当气体是混合物时,由于固体表面对不同气体分子的引力差异,使吸附相的组成与气相组成不同,这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。
吸附物质的固体称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。
伴随吸附过程所释放的热量叫吸附热,解吸过程所吸收的热量叫解吸热。
气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。
不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。
按吸附质与吸附剂之间引力场的性质,吸附可分为化学吸附和物理吸附。
化学吸附:即吸附过程伴随有化学反应的吸附。
在化学吸附中,吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物,其吸附热接近化学反应热。
化学吸附需要一定的活化能才能进行。
通常条件下,化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。
石灰石吸附氯气,沸石吸附乙烯都是化学吸附。
物理吸附:也称范德华(van der Waais)吸附,它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的,此力也叫作范德华力。
由于固体表面的分子与其内部分子不同,存在剩余的表面自由力场,当气体分子碰到固体表面时,其中一部分就被吸附,并释放出吸附热。
煤化工变压吸附工艺技术研究
![煤化工变压吸附工艺技术研究](https://img.taocdn.com/s3/m/dfef89c282d049649b6648d7c1c708a1294a0a14.png)
煤化工变压吸附工艺技术研究发布时间:2022-10-11T03:05:00.898Z 来源:《建筑实践》2022年10期5月(下)作者:冯沛垚李森林[导读] 吸附分离技术具有投资较少、运行费用较低、操作灵活简单冯沛垚李森林山东华鲁恒升化工股份有限公司山东德州 253000摘要:吸附分离技术具有投资较少、运行费用较低、操作灵活简单、对环境污染较小、产品纯度较高、原料气源适应范围较宽等特点,这使得此技术在钢铁、石油化工等行业受到了重视,现已在制氢工艺上得到了广泛地应用。
集散控制系统(DCS)具有自治性、协调性、灵活性、分散性、便捷性、可靠性等特点,并且由于其良好的图形界面、方便的组态软件和丰富的控制算法,以及开放的联网能力等等优点,成为了工业生产中主要过程控制系统。
关键字:变压吸附,DCS,吸附时间,纯度,收率干气制氢装置采用变压吸附技术(PSA),运用集散控制系统(DCS),将上游催化装置所产生富含氢气的干气瓦斯气体,通过PSA变压吸附干气制氢装置,对氢气进行提纯处理,来供给下游柴油加氢装置使用。
1绪论在工业不断发展的今天,汽油柴油对于现代化社会的发展,起到了至关重要的作用。
在生产生活中,人们对于油品的要求标准也在不断的提高。
伴随着石油炼化工业以及相关的石油化学工业的飞速发展,氢气的消耗量也正在高速的增长,与此同时,有许许多多的工业,如有机合成工业、电子工业、冶金工业等都迫切地需要大量氢气,因此扩大氢生产资源,开发新的制氢工艺以及改进现有制氢工艺,受到人们的普遍关注,这使得制氢技术得到了快速发展。
扩大氢气需求量来源的一条重要途径就是从许多富含有氢气的工业废气中回收提纯氢气。
事实上在很多的工业部门都存在着大量富含氢气的废气可以利用。
这些气体中,除氢气以外的杂质有:N2、CH4、CO、C02、H20、NH3、H2S以及少量烃类等成分,这些杂质可以采用变压吸附技术除去,达到分离提纯回收氢气的目的。
变压吸附体分离提纯技术是通过压力的变化,来实现气体的吸附分离提纯过程,以及吸附剂的再生过程[1]。
变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用
![变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/babd2f662bf90242a8956bec0975f46527d3a7ae.png)
变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用一、引言随着化工产业的发展,乙炔作为一种重要的工业原料,在化工生产中有着广泛的应用。
然而,在乙炔的生产和储存过程中,乙炔中往往会含有大量的水分,这不仅会影响乙炔的质量,还会对生产过程产生不利影响。
因此,乙炔的脱水工艺就显得尤为重要。
变压吸附技术作为一种高效的脱水技术,在乙炔脱水工艺中有着广泛的应用,并且取得了显著的效果。
本文将重点讨论变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用,并对其技术原理、工艺特点以及发展前景进行深入分析。
二、变压吸附技术的原理和特点1.变压吸附技术的原理变压吸附技术是一种通过吸附剂对气相中的水分进行吸附和脱附的技术。
其原理主要包括两个方面:一是通过调节吸附剂的压力和温度,使其在一定条件下吸附水分;二是通过改变吸附剂的压力和温度,使其释放吸附的水分。
在具体应用中,通常采用吸附剂不饱和时进行再生的方式,以保证吸附剂的稳定吸附和再生循环。
2.变压吸附技术的特点(1)高效稳定:变压吸附技术可以在一定范围内灵活调节压力和温度,使其适应不同含水气体的脱水要求,并且可以实现高效稳定的脱水效果。
(2)节能环保:相比传统的脱水技术,变压吸附技术可以有效降低能耗,并且可以减少对环境的污染,具有较高的环保性。
(3)设备简单:变压吸附技术的设备结构相对简单,易于操作和维护,并且具有较高的稳定性和可靠性。
三、变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用1.技术原理变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用主要基于其对水分的高效吸附和再生能力。
在乙炔脱水过程中,可以通过调节吸附剂的压力和温度,使其在一定条件下吸附乙炔中的水分,然后通过再生操作释放吸附的水分,同时保持吸附剂的稳定性和循环使用能力。
这样可以实现对乙炔中水分的高效脱除,保证乙炔的质量和生产过程的稳定性。
2.工艺流程变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的具体应用一般包括吸附、再生和冷却等过程。
在吸附过程中,乙炔气体通过吸附装置,使其中的水分被吸附剂吸附;在再生过程中,通过调节吸附装置的压力和温度,使吸附剂释放吸附的水分,同时保持吸附剂的稳定性和循环使用能力;在冷却过程中,通过冷却装置对乙炔气体进行冷却,从而得到脱水后的乙炔产品。
变压吸附技术
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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。
变压吸附实验报告结论
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变压吸附实验报告结论引言变压吸附是一种常用的分离和纯净化技术,其原理是利用吸附剂表面的孔隙结构和化学性质来吸附和分离混合物中的组分。
在变压吸附实验中,我们通过改变吸附剂的压力和温度来研究吸附过程的影响因素,并得到了一些有价值的结论。
实验目的本实验的目的是通过变压吸附实验研究吸附剂对混合物中的组分的吸附能力,并分析吸附过程对压力和温度的依赖关系。
结论经过实验,我们得到了以下结论:1. 吸附剂的压力对吸附能力有重要影响实验结果表明,随着压力的增加,吸附剂对混合物中组分的吸附能力增强。
这是因为增加压力能够提高吸附剂表面的吸附位点密度,从而增加混合物中分子与吸附剂之间的相互作用。
因此,在实际应用中,通过增加压力可以增强吸附过程,提高纯化效果。
2. 温度对吸附过程具有复杂影响根据实验结果,我们发现温度对吸附过程具有复杂的影响。
在低温下,吸附剂的吸附能力较高,但随着温度的升高,吸附能力逐渐降低。
这是因为温度的升高会增加分子的动能,从而减弱分子与吸附剂之间的相互作用力。
但是,在一定温度范围内,适当的升温可以促进吸附剂的再生,提高吸附剂的稳定性和寿命。
3. 吸附过程的反应动力学与吸附剂性质有关实验结果还显示,吸附过程的反应动力学与吸附剂的物理和化学性质有关。
吸附剂的孔隙结构、表面活性和化学组成等特性影响着吸附剂对混合物中组分的选择性吸附和分离能力。
因此,在应用变压吸附技术时,需要选择合适的吸附剂,以实现高效、选择性的分离纯化。
4. 吸附剂的再生能力影响其循环使用性能实验中观察到,吸附剂在多次循环使用后,吸附能力会逐渐降低。
这是由于吸附剂表面的活性位点被吸附的组分占据,导致吸附剂的再生能力下降。
因此,为了保持吸附剂的长期稳定性和高效性,需要定期进行再生处理或更换吸附剂。
结束语通过变压吸附实验,我们得到了有关吸附剂吸附能力、温度影响、反应动力学和再生能力等方面的重要结论。
这些结论对于进一步理解和应用变压吸附技术具有重要意义,并为相关领域的研究和实践提供了有益的参考和指导。
浅析变压吸附技术在钢铁厂的应用
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变压吸附技术在钢铁行业的应用曾庆国(北京北大先锋科技有限公司北京 100080)摘要变压吸附技术是近40年发展起来的一项新型气体分离与净化技术,进入21世纪以来,变压吸附技术在炼铁、有色、化工等行业迅速发展起来,因其安全环保、节能降耗等优势而得以广泛应用。
在钢铁企业主要应用于电炉炼钢、深冷制氧设备的分子筛纯化、预处理、富氧炼铁、高炉煤气回收利用等。
其中在富氧炼铁、高炉煤气回收利用方面的应用尤为引人关注,本文着重就这两项技术做详细论述。
关键词:变压吸附富氧炼铁高炉煤气利用1.富氧炼铁高炉炼铁生产是钢铁工业的主要环节。
随着炼铁规模的扩大,其原材料,特别是焦炭的供需矛盾日益加剧,外加焦炭价格、铁矿石成本攀升等因素,其生产工艺流程的组织,先进技术的采用就尤显重要,迫使炼铁生产势必走富氧喷煤节焦、增铁之路。
高炉炼铁采用富氧喷煤在增加产量、节省焦炭、改善煤气质量等方面具有良好的经济效益及社会效益,因此,富氧技术越来越多地被应用,已成为了行业的共识。
1.1 国内富氧炼铁的现状目前许多钢铁厂通行的做法是将深冷法制氧机组生产的99.6%的高纯氧通过减压到0.3MPa左右与鼓风混合来进行富氧。
但这种常规的富氧方法有明显的不足:富氧成本高(用高纯度氧与空气混合);与炼钢共用输配系统,压力损失大(2.5MPa→0.3MPa);富氧不稳定,炼铁负荷调节难度大;富氧率不足,目前许多钢铁厂炼钢余氧富氧炼铁的富氧率不足3%,有的甚至1%都难以保证,造成富氧效果不明显,经济效益等并未完全体现。
1.2 富氧炼铁氧源探讨富氧炼铁对氧气质量没有特殊要求,只是将鼓风中空气的氧含量从原21%增加相应的富氧率,如:富氧率2%,只要求空气的氧含量从原21%提高至23%。
目前市场上成熟的制氧方法有深冷制氧法和变压吸附制氧法。
1.2.1 深冷制氧法原理:利用空气组分沸点不同,将空气在低温高压条件下液化,再逐步提升至各气体沸点,使气体气化后逐一分离(氧气沸点:-182.97℃,101.325KPa,氮气沸点:-195.81℃,101.325KPa)。
变压吸附工艺分析
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变压吸附工艺分析变压吸附(PSA)技术是近3数年来发展起来旳一项新型气体分离与净化技术。
变压吸附(PSA)气体分离装置中旳吸附重要为物理吸附。
变压吸附气体分离工艺过程旳实现重要是依托吸附剂在吸附过程中所具有旳两个基本性质:一是对不一样组分旳吸附能力不一样,而是吸附质在吸附剂上旳吸附容量随吸附质旳分压上升而增长,随吸附温度旳上升而下降。
运用吸附剂旳第一种特性,实现了对混合气体中某些组分旳分离、提纯;运用吸附剂旳第二个性质,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,在吸附平衡状况下,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,气体旳吸附分离措施,一般采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。
假如压力不变,在常温或低温旳状况下吸附,用高温解吸旳措施,称为变温吸附(简称TSA)。
显然,变温吸附是通过变化温度来进行吸附和解吸旳。
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旳垂线进行,由于吸附剂旳比热容较大,热导率(导热系数)较小,升温和降温都需要较长旳时间,操作上比较麻烦,因此变温吸附重要用于含吸附质较少旳气体净化方面。
假如温度不变,在加压旳状况下吸附,用减压(抽真空)或常压解吸旳措施,称为变压吸附。
变压吸附操作由于吸附剂旳热导率较小,吸附热和解吸热所引起旳吸附剂床层温度变化不大,故可将其当作等温过程,它旳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,吸附等温线旳斜率对它旳是影响很大旳。
吸附常常是在压力环境下进行旳,变压吸附提出了加压和减压相结合旳措施,它一般是由加压吸附、减压再构成旳吸附一解吸系统。
在等温旳状况下,运用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。
吸附剂对吸附质旳吸附量伴随压力旳升高而增长,并伴随压力旳减少而减少,同步在减压(降至常压或抽真空)过程中,放出被吸附旳气体,使吸附剂再生,外界不需要供应热量便可进行吸附剂旳再生。
变压吸附技术与工艺
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附过程所释放的热量叫吸附热,解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气 体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对 各种气体分子的吸附热均不相同。
按吸附质与吸附剂之间引力场的性质,吸附可分为化学吸附和物 理吸附。
化学吸附:即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中, 吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物,其吸附热接近 化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下,化 学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气,沸石 吸附乙烯都是化学吸附。
3.吸附平衡和等温吸附线—吸附的热力学基础 吸附刚开始时吸附剂存在大量的活性表面,被吸附的吸附质分子
数大大超过离开表面的分子数。随着吸附的进行,吸附剂表面逐渐被 吸附质分子遮盖,吸附剂表面再吸附的能力下降,直到吸附速度等于 解吸速度时,就表示吸附达到了平衡。在密闭的容器内,吸附剂与吸 附质充分接触,呈平衡时为静态吸附平衡。含有一定量吸附质的惰性 气流通过吸附剂固定床,吸附质在流动状态下被吸附剂吸附,最后达 到的平衡为动态平衡。
q=kh.c 式中:q—吸附剂的吸附量;
kh—亨利系数; c—吸附质在气体中的浓度。 对于压力很低的气相吸附,多数情况下,能服从此定律,而且只 限于吸附量占形成单分子层吸附量的 10%以下,即吸附面最多只有 10%大表面被吸附物质所覆盖,才能适用这个方程。 朗格谬尔(Langmair)方程 假设在等温下,对于均匀的吸附表面,吸附质分子之间没有相互 作用力,形成单分子层吸附,由此推导出的等温方程称为朗格谬尔方 程。在吸附速率和解吸速率相等时为:
q=f(P,T) 式中:q—单位重量(或体积)吸附剂所吸附的物质量(吸附量);
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变压吸附技术浅析摘要介绍变压吸附技术,以及其的广泛应用、工艺改进和展望未来发展方向。
关键词变压吸附;气体分离;工艺改进;有机气体变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。
步入90年代后,在世界能源危机日益严重的国际环境下,变压吸附技术也得到了更为广泛的关注,已成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。
目前有数千套变压吸附装置在世界各地运行,用于各类气体的分离、提纯和工业气体的净化。
如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯,天然气、乙炔气体的净化,空气分离制氧气和制氮气,废气的综合利用等。
如同所有的新兴技术一样,伴随着变压吸附分离的技术进步,特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新,环保、节能和节约的优点愈显突出,变压吸附分离技术正在加速占领工业气体分离的市场。
1变压吸附介绍1.1 变压吸附概念变压吸附( pressure swing adsorption, PSA) 是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺,其主要的工业应用包括: a) 气体干燥; b) 溶剂蒸汽回收; c) 空气分馏; d) 分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢; e) 分离垃圾埯埋废气中的二氧化碳和甲烷; f) 一氧化碳和氢的分离; g ) 异链烷烃分离; h) 酒精脱水。
全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。
实际上,上述所列的a~d 领域中,变压吸附已成为规定的分离工艺,并且适用范围很大,从个人医用的空气中分离90% 的O2到甲烷转化炉排放气中分离99. 999%以上的氢均可适用。
变压吸附分离气体的概念比较简单。
在一定的压力下,将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触,吸附能力强的组分被选择性吸附在吸附剂上,吸附能力弱的组分富集在吸附气中排出。
然后降低压力,被吸附的组分从吸附剂中解吸出来,吸附剂得到再生,解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分,一般解吸时没有外部加热。
这个概念定义有许多不同的术语。
变压吸附过程是在高于大气压的压力下吸附,在常压下解吸。
真空变压吸附( vacuum swing adsorption,VSA) 过程是常压下吸附,真空下解吸。
压力-真空变压吸附( pressure-vacuum swing adsorption,PVSA) 过程是则利用了上两种过程的优点。
虽然概念比较简单,变压吸附/ 真空变压吸附的应用却相当的复杂,因为它包括了多层柱的设计,在多层柱上完成一系列连续的非等温、非等压、非稳定的循环吸附操作,包括了吸附、解吸、冲洗等过程,以控制产品气纯度、回收率以及分离操作的最优化。
1.2变压吸附的基本原理变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压的不同而有差异的特性,在吸附剂选择吸附的条件下,加压吸附混合物中的易吸附组分(通常是物理吸附) ,当吸附床减压时,解吸这些吸附组分,从而使吸附剂再生。
1.3变压吸附的优点1) 能耗低。
它只在增压时消耗功,而且工作压力较低。
真空解吸流程采用鼓风机就可以增压。
吸附剂再生不需要加热,只需消耗真空泵不大的功。
制氧电耗0. 41kWh/m3,制氮电耗为0. 27~0. 31kWh/ m3,焦炉气制氢为0. 5kWh/ m3。
2) 良好适应性。
变压吸附装置稍加调节就可以变换生产能力,改变原料气的杂质含量和进口压力等工艺条件。
3) 吸附剂使用周期长。
它一般可以使用十年以上,且稍加新的吸附剂就可以延长使用,检修时间少,开工率高。
4) 可进行自动化操作。
不需要操作人员在场值班,每班稍加巡视即可。
5) 设备能在室外常温运行,不需绝热保温或加热和冷却。
除了不高的增压仪表用电外,没有其它蒸汽、水、电的消耗。
1.4变压吸附的研究趋势a) 以更高的回收率生产更高纯度的产品; b) 实现更低的吸附剂用量和操作能耗;c) 降低成本,增大应用范围。
2变压吸附的应用2.1变压吸附应用于空气净化空气净化以前采用液碱洗涤清除CO2,硅胶脱除H2O,后采用吸附剂变温吸附同时除去CO2、H2O 及烃类杂质。
这些方法均需要加热,要消耗外功。
目前开始采用变压吸附同时除去CO2、H2O 及烃类杂质。
无需加热设备,节省能耗,设备紧凑,操作方便,净化气体纯度可达到几个ppm 级杂质含量。
而采用BX 分子筛与活性氧化铝混合吸附剂,利用BX 分子筛对氮气吸附能力强,活性氧化铝有较好的清除CO2和H2O 的能力的特性,将BX 分子筛安放在吸附器杂质高浓度区,活性氧化铝安放在低浓度区。
这样能达到较好的纯化效果。
2.2变压吸附空气分离制氧人们在十九世纪就已掌握了深冷法从空气生产氧气技术,且日益完善。
然而由于变压吸附技术具有如前面所述的优点,中小型变压吸附空气制氧较深冷法有更强的竞争力。
变压吸附制氧开始用于活性污泥通氧污水处理,后来应用于富氧锅炉的燃烧、炼钢。
使变压吸附制氧设备的规模不断扩大。
1991 年,日本变压吸附制氧装置的普及率为: 大型工业锅炉中的应用占20. 5% ,中型工业锅炉中的应用占31%,工业取暖锅炉中应用占15%,船舶上的应用占31%。
国内的水煤气由传统的空气间歇造气改为变压吸附空气制氧连续造气。
单炉造气能力提高62. 9% ,效率从70% 提高到85% ,较传统法节能5. 96×106kJ/ 吨NH3。
富氧甚至低于深冷法。
2.3变压吸附空气分离制氮氮气是惰性保护气体,广泛的应用于储粮,果品保鲜以及电子、半导体冶金化工等领域,特别是半导体与真空材料的生产需要高纯度的氮气保护以提高产品的质量。
以往采用的深冷法进行空分制氮,投资大,操作较复杂,需要经常维修。
而变压吸附法投资少,操作费用低,开工率高,比能耗少( 0. 27~0. 3kWh/ m3 ) 。
我国已生产出多种规格的变压吸附空气分离制氮设备。
2.4变压吸附制氢随着石油炼制工业及三大合成为中心的石油化学工业的飞速发展,氢作航天燃料与氢能的利用,它的需求量迅速增加,有机工业、冶金工业、电子工业都需要大量的纯氢。
因此必须开辟氢的生产资源,发展新的制氢工艺。
应用变压吸附法从许多工业尾气中制取99. 99%以上的氢气是一种重要的途径。
迄今为止,国际上已有几千套的制氢装置,产量从200~4 000m3/ h 不等,最大氢处理量为11. 5 万m3/ h。
化工部西南化工院已推出近200 套变压吸附制氢装置,每年能从含氢原料气中制出纯氢40000 万m3。
工业含氢尾气中,除含氢外,还有Ar、CO2、H2O、N2、CO、H2S、CH4及少量烃类。
这些杂质气体可采用变压吸附法一次除尽达到纯化和回收氢气的目的。
变压吸附制氢的工作压力通常在0. 8~2. 5MPa 范围内。
采用两塔工艺流程,虽然设备简单,但存在死空间产品组分损失较大。
压降时要将这部分气体排掉,压力越高,损失就越大。
采用多床变压吸附就可解决这一问题。
利用吸附床出口部分纯气与已完成解吸、并与准备升压的吸附床连通,进行两床均压回收吸附床死空间中的一部分产品气与一部分能量。
一般采用四塔流程见图1。
氢的产量或处理量很大时,可采用多床流程,其氢的纯度可达到99. 99% ~99. 999% ,回收率可达75%~90% 。
2.5使用变压吸附改造小化肥厂应用变压吸附法改造小化肥厂气体净化方法是一种较好的节能措施。
英国的ICI 公司已将变压吸附技术应用于450 吨氨/ 天的中型合成氨生产过程中,经变换后气体中含CO2 量一般在20% ~35%。
每吨氨的副产品CO2 为1. 2~1. 4 吨。
除大多数采用氨水碳化法脱碳直接生产碳氨外,以前采用溶液吸收脱碳工艺,多数碱溶液对设备有腐蚀性,材质要求较高,能量消耗大。
变压吸附就是将压力在0. 7 ~1. 3MPa,温度为35℃的变换气,经气水分离后进入吸附塔。
它采用四塔真空解吸流程。
每一吸附塔在周期循环中必须经吸附、均压、逆放、抽空、充压等步骤,经变压吸附后气体中脱除CO2、H2O、CO、H2S、CH4等杂质,获得纯原料气。
采用变压吸附法避免了大部分易出故障的工序,如二段转炉, 100℃转化气炉, CO 低温变换, CO2吸附脱除装置等。
并将冲洗解吸气体直接送一段转化炉作燃料,明显降低合成氨原料气中的CO2、H2O 及其它杂质的含量,减少有毒物质进入氨合成催化床能使中型规模氨厂达到大型规模氨厂的水平。
参见流程图23 变压吸附工艺的改进与其它分离方法比较,变压吸附的缺点是回收率较低。
正是由于这个原因,变压吸附工艺的开发一直是在吸附剂床层内死空间气体的利用方面进行了大量工作,使回收率有了显著提高。
3.1 增加均压次数在最初的双塔吸附流程中,一塔吸附另一塔再生,每隔一定时间切换。
吸附结束后,吸附床层内死空间气体随降压过程而损失了,吸附操作压力越高损失就越大。
为了回收吸附结束时留存在死空间的有用气体,引入了均压步骤,即:在吸附阶段,床中气体杂质峰面远未到达吸附床出口端时停止吸附步骤,然后让该吸附床与另一个已经完成解吸并等待升压的吸附床联通,此时需要降压的吸附床压力逐步下降,同时需要升压的则逐级升高,最终两床压力均衡,称为均压。
这样既回收了吸附床内死空间中的有效气体又利用了它的能量。
通常,增加均压的次数可提高有效气体的收率。
以制氢装置为例,目前工业上已开发出了4~16床的多种工艺流程,二次均压时,氢收率70~75%,三次均压时,氢收率80~85%,四次均压时,氢收率85~90%。
随着均压次数的增加收率提高的幅度收窄,而且均压次数增加将增加吸附塔的数量,导致投资增加,同时均压次数受到循环周期步序时间的限制。
杨皓等人发明了一种利用空罐增加变压吸附过程中的均压次数的方法,他使用一个或多个空罐回收吸附塔降压过程中流出的气体,分阶段回收,并将空罐气体用于升压或冲洗,由此协调各个吸附塔之间的配合。
这样,可以将变压吸附每一个步序时间按照吸附剂特性需要而独立地加长或缩短,均压次数不再受吸附塔数量的限制,其设计的四塔流程可以达到7次均压,氢收率98%。
3.2 真空解吸工艺利用抽真空的方法进行吸附剂再生,即在逆向放压或冲洗步骤结束后,用真空泵对吸附塔进行抽吸,继续降低塔中吸附质的分压,使较难脱附的吸附质在负压条件下强行解吸。
这就是通常所说的真空变压吸附工艺(Vacuum PressureSwing Absorption,缩写为VPSA)。
该工艺的优点是吸附剂再生效果好,可以减少冲洗气量或取消冲洗步序,降低气体损失,提高产品收率;特别是对低压下分离系数有增大趋势的体系(如:真空变压吸附制氧)更显优势。
镇海炼化50000Nm3/h炼厂混合气PSAH2装置及辽阳化纤40000Nm3/h炼厂混合气PSA-H2装置均成功采用真空解吸工艺,使氢气回收率提高到95~97%的水平,比传统的顺放冲洗流程高出5~6个百分点。