二氧化碳变压吸附技术技术..
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T1 T201 T202 A D T2 A H T3 A C T4 A FR T1 D A T2 H A T3 C A T4 FR A
2018/10/8
预处理流程叙述：
来自压缩工序的气体进入预处理塔，在吸附剂的选择吸附下，原料气中的绝大 部分C5+被脱除，再进入变压吸附单元。 变温吸附的工作过程包括： 吸附过程 原料气中C5+重烃类杂质在常温下被吸附下来，净化后的气体去变压吸附提浓 CO2吸附塔。当预处理塔吸附饱和后即转入再生过程。 降压过程 吸附塔逆着吸附方向，即朝着入口端卸压，气体去放空管。 加热脱附杂质 装置采用净化后气体加热至160℃,逆着吸附方向吹扫吸附层，使吸附杂质在 加温下得以完全脱附，再生后的解吸气冷缺后并至净化气体。 冷却吸附剂 脱附完毕后，停止加热再生气，用常温再生气逆着进气方向吹扫吸附床层，使 之冷却至吸附温度。吹冷后的解吸气也冷却后并至净化气体。 升压过程 用处理后的气体逆着吸附方向将吸附塔加压至吸附压力，至此吸附塔就又可以 进行下一次吸附了。 预处理单元、2台吸附罐、1台电加热器、1台冷却器构成。
Biblioteka Baidu
2018/10/8
吸附剂
１．活性氧化铝 ２．硅胶 ３．活性炭 ４．沸石分子筛 ５．碳分子筛
2018/10/8
PSA原理：
不同气体在沸石分子筛上的吸附力排序
弱
氦气 ☆ 氢气 ☆ 氩气 ☆☆ 氧气 ☆☆ 氮气 ☆☆☆ 甲烷 ☆☆☆☆☆ 一氧化碳 ☆☆☆☆☆ 二氧化碳 ☆☆☆☆☆☆ 乙烷 ☆☆☆☆☆☆ 乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆ 丙烷 ☆☆☆☆☆☆☆ 异丁烷 ☆☆☆☆☆☆☆☆ 丙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆ 硫化氢 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 硫醇 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 甲苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 乙基苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 苯乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 水 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 2018/10/8
变压吸附技术介绍
2018/10/8
PSA气体提纯技术特点
与深冷、膜分离、化学吸收等气体分离与提纯技术相比，变压吸附技术 之所以能得到如此迅速的发展是与其具有的下列特点分不开的。 ⑴ 产品纯度高：对于绝大多数气源，变压吸附几乎可除去其中的所有杂质， 得到纯度大达90-99.999%的产品。 ⑵ 工艺流程短：对于含有多种杂质的气体，在大多数情况下变压吸附都可 以一步将各种杂质脱除而获得所需产品。 ⑶ 原料气适应性强：对于杂质包括H2O、N2、O2、CO、CO2、烃类、硫化物、 氮氧化物等多种组分的复杂气源，均可利用变压吸附予以提纯。 ⑷ 操作弹性大：变压吸附氢提纯装置的操作弹性一般可达30～120% ⑸ 产品纯度易调节：只需调整运行参数，变压吸附氢提纯装置即可得到各 种不同纯度的产品以用于不同的目的。 ⑹ 操作简便：变压吸附装置的设备简单、运转设备少，且全部是自动化操 作，开停车一般只需0.5～2小时。 ⑺ 能耗低、运行费用小：变压吸附装置一般都在常温和中、低压力下进行， 且正常操作下吸附剂可与装置同寿命。
2018/10/8
本装置工艺流程：
2018/10/8
本装置工艺流程
2018/10/8
本装置工艺流程
2018/10/8
操作参数：
预处理塔
主 要 参 数 操作条件 吸附压力（MPa） ～0.35MPa（G） 吸附温度（℃） ≤40℃（或环境温度） 再生压力（MPa） 0.02～0.05MPa（G） 再生温度（℃）进口 160 再生温度（℃）出口 120 切换时间（h） 10 A:吸附 D :逆放 H:加热 C:冷却 FR：升压
N2、 CO CH4 、C02 CO2 C2.C3
2018/10/8
再生前的吸附塔状态
本装置设计参数：
1.1装置处理能力 4000Nm3/d 1.2装置设计操作弹性 50～110% 1.3设计条件 原料气名称： 油田 伴生气 原料气进装置压力： 40-100KPa(G) 原料气进装置温度： ≤ 40°С 原料气体组成： 项目 含量 甲烷 15.6～40.4 乙烷 0.25～0.45 氮气 8.8 氧气 0.35 二氧化碳 50～75 1.4 净化气规格 净化气中CO2 ≤20% 装置CH4收率 ≥90%
2018/10/8
PSA工艺路线：
产品 产品 产品 减压气 减压气
再生过程
纯净 区
纯净 区
传质 传质 区 区
纯净 区 传质 区 饱和 区
传质 区
传质 区
纯净 区 纯净 区
传质 区
饱和 区
饱和 区
饱和 区
传质 区
原料 吸附初
原料 吸附中
原料 吸附末 均压减压 均压减压
解吸气 逆向减压
解吸气 冲洗或 抽真空
2018/10/8
吸附的概念及分类
• 吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度 较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象 和过程。其实质就是在两相的交界面上，物质的浓度 会自动发生变化的现象和过程。 • 化学吸附：有化学反应，有化合物生成。 • 活性吸附：有络合化合物生成。 • 毛细管凝缩：在吸附剂孔隙中有凝结现象。 • 物理吸附：无化学反应，依靠分子力进行吸附，速度 很快，吸附热很小，吸附过程完全可逆。 • 变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理 吸附。
强
PSA原理：
吸 附 量
吸附等温线
⊿Qp ⊿Qtp B
变压吸附 ⊿Qt
A
T1
T2 D 温度 T2＞T1
C
P1 P2 组分分压
Langmuir 吸附等温方程来描述：
K 1 Xi P （Ai：吸附质 i 的平衡吸附量， K1、K2： 吸附常数 ， 1 K 2 Xi P P：吸附压力，Xi：吸附质 i 的摩尔组成） 。 Ai
2018/10/8
PSA工艺路线
两种工作步骤
2018/10/8
PSA工艺路线：
两种工艺路线的选择
真空再生流程的特点： 优点是操作压力低，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵和能耗。 冲洗再生流程的特点： 优点是正压下即可完成，缺点是会多损失部分有效气体；
究竟采用何种工艺，主要视原料气的组成、压力、 回收率要求以及工厂的资金和场地等情况而定。 本装置为油田伴生气回收CH4，脱除CO2装置； 需要较高的CH4回收率，CO2不易解析；故采用真空在 生流程。
2018/10/8
PSA原理：
几种常见组分的吸附等温线
Adsorption Isthern (STATIC SORB AT 38C)
H2 Ar O2 N2 CO CH4 CO2 C2 C3
Volume Adsorption
10
100
200
300
400
500
600
700
800
ü ¸ Î ½ · Ö Ñ ¹ P/P0(KPa)
2018/10/8
预处理流程叙述：
来自压缩工序的气体进入预处理塔，在吸附剂的选择吸附下，原料气中的绝大 部分C5+被脱除，再进入变压吸附单元。 变温吸附的工作过程包括： 吸附过程 原料气中C5+重烃类杂质在常温下被吸附下来，净化后的气体去变压吸附提浓 CO2吸附塔。当预处理塔吸附饱和后即转入再生过程。 降压过程 吸附塔逆着吸附方向，即朝着入口端卸压，气体去放空管。 加热脱附杂质 装置采用净化后气体加热至160℃,逆着吸附方向吹扫吸附层，使吸附杂质在 加温下得以完全脱附，再生后的解吸气冷缺后并至净化气体。 冷却吸附剂 脱附完毕后，停止加热再生气，用常温再生气逆着进气方向吹扫吸附床层，使 之冷却至吸附温度。吹冷后的解吸气也冷却后并至净化气体。 升压过程 用处理后的气体逆着吸附方向将吸附塔加压至吸附压力，至此吸附塔就又可以 进行下一次吸附了。 预处理单元、2台吸附罐、1台电加热器、1台冷却器构成。
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2018/10/8
吸附剂
１．活性氧化铝 ２．硅胶 ３．活性炭 ４．沸石分子筛 ５．碳分子筛
2018/10/8
PSA原理：
不同气体在沸石分子筛上的吸附力排序
弱
氦气 ☆ 氢气 ☆ 氩气 ☆☆ 氧气 ☆☆ 氮气 ☆☆☆ 甲烷 ☆☆☆☆☆ 一氧化碳 ☆☆☆☆☆ 二氧化碳 ☆☆☆☆☆☆ 乙烷 ☆☆☆☆☆☆ 乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆ 丙烷 ☆☆☆☆☆☆☆ 异丁烷 ☆☆☆☆☆☆☆☆ 丙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆ 硫化氢 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 硫醇 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 甲苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 乙基苯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 苯乙烯 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 水 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 2018/10/8
变压吸附技术介绍
2018/10/8
PSA气体提纯技术特点
与深冷、膜分离、化学吸收等气体分离与提纯技术相比，变压吸附技术 之所以能得到如此迅速的发展是与其具有的下列特点分不开的。 ⑴ 产品纯度高：对于绝大多数气源，变压吸附几乎可除去其中的所有杂质， 得到纯度大达90-99.999%的产品。 ⑵ 工艺流程短：对于含有多种杂质的气体，在大多数情况下变压吸附都可 以一步将各种杂质脱除而获得所需产品。 ⑶ 原料气适应性强：对于杂质包括H2O、N2、O2、CO、CO2、烃类、硫化物、 氮氧化物等多种组分的复杂气源，均可利用变压吸附予以提纯。 ⑷ 操作弹性大：变压吸附氢提纯装置的操作弹性一般可达30～120% ⑸ 产品纯度易调节：只需调整运行参数，变压吸附氢提纯装置即可得到各 种不同纯度的产品以用于不同的目的。 ⑹ 操作简便：变压吸附装置的设备简单、运转设备少，且全部是自动化操 作，开停车一般只需0.5～2小时。 ⑺ 能耗低、运行费用小：变压吸附装置一般都在常温和中、低压力下进行， 且正常操作下吸附剂可与装置同寿命。
2018/10/8
本装置工艺流程：
2018/10/8
本装置工艺流程
2018/10/8
本装置工艺流程
2018/10/8
操作参数：
预处理塔
主 要 参 数 操作条件 吸附压力（MPa） ～0.35MPa（G） 吸附温度（℃） ≤40℃（或环境温度） 再生压力（MPa） 0.02～0.05MPa（G） 再生温度（℃）进口 160 再生温度（℃）出口 120 切换时间（h） 10 A:吸附 D :逆放 H:加热 C:冷却 FR：升压
N2、 CO CH4 、C02 CO2 C2.C3
2018/10/8
再生前的吸附塔状态
本装置设计参数：
1.1装置处理能力 4000Nm3/d 1.2装置设计操作弹性 50～110% 1.3设计条件 原料气名称： 油田 伴生气 原料气进装置压力： 40-100KPa(G) 原料气进装置温度： ≤ 40°С 原料气体组成： 项目 含量 甲烷 15.6～40.4 乙烷 0.25～0.45 氮气 8.8 氧气 0.35 二氧化碳 50～75 1.4 净化气规格 净化气中CO2 ≤20% 装置CH4收率 ≥90%
2018/10/8
PSA工艺路线：
产品 产品 产品 减压气 减压气
再生过程
纯净 区
纯净 区
传质 传质 区 区
纯净 区 传质 区 饱和 区
传质 区
传质 区
纯净 区 纯净 区
传质 区
饱和 区
饱和 区
饱和 区
传质 区
原料 吸附初
原料 吸附中
原料 吸附末 均压减压 均压减压
解吸气 逆向减压
解吸气 冲洗或 抽真空
2018/10/8
吸附的概念及分类
• 吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度 较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象 和过程。其实质就是在两相的交界面上，物质的浓度 会自动发生变化的现象和过程。 • 化学吸附：有化学反应，有化合物生成。 • 活性吸附：有络合化合物生成。 • 毛细管凝缩：在吸附剂孔隙中有凝结现象。 • 物理吸附：无化学反应，依靠分子力进行吸附，速度 很快，吸附热很小，吸附过程完全可逆。 • 变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理 吸附。
强
PSA原理：
吸 附 量
吸附等温线
⊿Qp ⊿Qtp B
变压吸附 ⊿Qt
A
T1
T2 D 温度 T2＞T1
C
P1 P2 组分分压
Langmuir 吸附等温方程来描述：
K 1 Xi P （Ai：吸附质 i 的平衡吸附量， K1、K2： 吸附常数 ， 1 K 2 Xi P P：吸附压力，Xi：吸附质 i 的摩尔组成） 。 Ai
2018/10/8
PSA工艺路线
两种工作步骤
2018/10/8
PSA工艺路线：
两种工艺路线的选择
真空再生流程的特点： 优点是操作压力低，产品收率高，但缺点是需要增加真空泵和能耗。 冲洗再生流程的特点： 优点是正压下即可完成，缺点是会多损失部分有效气体；
究竟采用何种工艺，主要视原料气的组成、压力、 回收率要求以及工厂的资金和场地等情况而定。 本装置为油田伴生气回收CH4，脱除CO2装置； 需要较高的CH4回收率，CO2不易解析；故采用真空在 生流程。
2018/10/8
PSA原理：
几种常见组分的吸附等温线
Adsorption Isthern (STATIC SORB AT 38C)
H2 Ar O2 N2 CO CH4 CO2 C2 C3
Volume Adsorption
10
100
200
300
400
500
600
700
800
ü ¸ Î ½ · Ö Ñ ¹ P/P0(KPa)