變壓吸附制氫氣體分離技術(shù)(參考版)
2024-10-31 10:23本頁面
【正文】 采用變壓吸附技術(shù)可從焦?fàn)t煤氣獲取廉價的 H2。冶金工業(yè)中傳統(tǒng)的 H2制備方法是電解法。由四川同盛科技有限責(zé)任公司提供給平頂山焦化廠 23,000Nm3/h焦?fàn)t煤氣提純 H2裝置是目前國內(nèi)外大型變壓吸附裝置的 典型代表。隨著我國煉油工業(yè)的發(fā)展， H2需求量不斷增加，為 PSA 技術(shù)在煉油化工和焦化行業(yè)中應(yīng)用提供了用武之地。 PSA 技術(shù)應(yīng)用的最大領(lǐng)域是石化工業(yè)，國外 PSA 裝 置所產(chǎn) H2的 50%以上是用于石油煉制。在六十年代國外已將 PSA 提 H2技術(shù)用于石化工業(yè)。在石油化工領(lǐng)域， H2主要用于 C3餾分加 H汽油加 H C6C8組分加 H脫烷 基生產(chǎn)環(huán)己烷等。 石油煉制化工工業(yè)是氫氣消耗大戶。 PSA 裝置生產(chǎn)的 H2的純度可達 %，并可在低于此純度的范圍內(nèi)任意調(diào)整。多床同時進料，提高了 PSA 裝置處理原料氣的能力，適應(yīng)現(xiàn)代化工行業(yè)中大量 H2的要需求。吸附劑的使用也由一種吸附劑發(fā)展到根據(jù)原料氣中組份的變化而裝填多種吸附劑，吸附劑的再生方式也由產(chǎn)品氫氣回流吹掃發(fā)展到真空解吸再生。工業(yè)上的含氫氣源主要分為兩類：一類是以煤、天然氣、重油為原料造氣或用甲醇、氨裂解制備的含氫氣源；另一類為各種工業(yè)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的含氫尾氣，如煉油廠含 H2尾氣、合成氨馳放氣，碳黑尾氣、 DMF 尾氣、甲醛及甲醇尾氣等， 自從 1966年在 Toronto在和水蒸氣變換裝置配套建立起的第一臺工業(yè)用 PSA的 H2提純裝置后，這種技術(shù)迅速增長，全世界 PSA 系統(tǒng)生產(chǎn)純 H2的能 力超過 1億 Nm3/h，最大的 PSA 提 H2裝置的生產(chǎn)能力超過 100,000Nm3/h。 H2的分離提純 H2其它氣體組份相比是低沸點，易揮發(fā)組份，在吸附劑上表現(xiàn)出最弱的吸附能力，氫氣的分離提純是變壓吸附應(yīng)用最大的領(lǐng)域。對于 處理這類氣源，PSA 制氫裝置的消耗僅是照明、儀表用電及儀表空氣的消耗，能耗很低； PSA 裝置壓力損失很小，一般不超過 。 與其它氣體分離技術(shù)相比， PSA 技術(shù)有以下特點： PSA 技術(shù)是一種低能耗的氣體分離技術(shù)。 f、具有閥位狀態(tài)現(xiàn)場指示和遠程傳送信號，其動作壽命與程控閥相當(dāng)，并滿足II 區(qū)防爆要求。 d、部份閥門除具有上述啟閉特性外，還具有 調(diào)節(jié)功能。 b、啟閉速度快，隨閥門通徑不同，其啟閉時間應(yīng)小于 2 秒。 3)專用程序控制閥門 程控閥技術(shù)要求 程控閥是變壓吸附裝置完成工藝過程的重要部件，亦是裝置實現(xiàn)正常運轉(zhuǎn)，可靠工作的關(guān)鍵設(shè)備。 控制系統(tǒng)在變壓吸附裝置中 , 起著至關(guān)重要的作用 , 并有其特殊性 , 因此 ,需要不斷進行控制系統(tǒng)的選型、開發(fā)和設(shè)計優(yōu)化工作 , 為便于操作工人實際操作 ,并將二次開發(fā)的軟件全部配以漢字文字說明。 正是由于以上幾種原因，變壓吸附工藝對吸附劑具有特殊的要求，因此，我們將用變壓吸附工藝的吸附劑稱之為專用吸附劑。 在吸附過程中由于床內(nèi)壓力呈周期性變化，氣體在短時間內(nèi)進入或排出吸附床層，吸附劑要經(jīng)受氣流頻繁的沖刷，要求所選用的吸附劑應(yīng)有足夠的強度，以減少破碎和磨損。選擇吸附劑的另一要點是組分間的分離系數(shù) 盡可能大。 在變壓吸附過程中吸附劑的選擇還要考慮解決吸附和解吸之間的矛盾。吸附劑對各氣體組分的吸附性能是通過實驗測定靜態(tài)下的等溫吸附線和動態(tài)下的穿透曲線來評價的。 通常在變壓吸附過程中根據(jù)被分離的氣體混合物各組份性質(zhì)、產(chǎn)品要求、吸附劑的特性以及操作條件來選 擇幾種上述的再生方法配合實施的。 3) 沖洗：利用純凈的產(chǎn)品氣或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w沖洗吸附床，以減小被吸附組份的分壓而使之充分解吸，從而達到吸附劑再生的目的。采用自然放壓方式，放壓程度有限，被吸附組份不能充分解吸，吸附劑再生 不完全。由于吸附循環(huán)周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，吸附過程可近似看做等溫過程。利用不同分子在吸附劑上吸附特性的差異，通過改變溫度或壓力的方式可以實現(xiàn)混合物的分離和提純。不同的分子在吸附劑上呈現(xiàn)不同的吸附特性。當(dāng)流體分子與固體吸附劑接觸后，吸附作用隨即會發(fā)生。變壓吸附技術(shù)已成為氣體化合物分離和提純的重要手段。目前變壓吸附
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