CO-H2分离变压吸附工艺方案

PSA净化项目

初步方案

附件1 装置设计要求

1.1 技术条件及规格

1.1.1 原料气条件

CO 理论含量为30.5%（此时H

含量为68.31%，其它组份的百分比同上表）。

2

流量：79200Nm3/h（CO含量为30.5%即理论含量时，装置所需的原料气量）压力：3.2 MPag 温度：40℃

1.1.2 CO产品气

压力：0.005~0.02 MPag

温度：40℃

产品气

1.1.3 H

2

压力：3.0MPag

温度：40℃

1.2 装置工艺流程与物料平衡

图1 变压吸附提纯CO/H

2

流程框图

物流说明：1－原料气，2－CO产品气，3－氢气产品气，

4－PSA-CO吸附尾气，5－解吸废气，6－CO置换气

附件3 装置工艺流程描述

3.1工艺流程简述

本设计方案拟采用变压吸附（PSA）气体分离技术从原料气中分离提纯CO

和H

2

。整个工艺过程分为三个工序，即原料气预处理工序、变压吸附提纯CO工

序（PSA-CO）、变压吸附提纯氢气工序（PSA-H

2

）。

经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气，首先通过预处理将其中的重组分杂质

脱除，然后送入PSA-CO工序分离提纯得到CO产品气，PSA-CO吸附尾气送入PSA-H

2

工序，在PSA-H

2工序得到H

2

产品气。

流程框图见图1。

3.1.1预处理工序

经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气首先进入预处理工序。

预处理工序的目的是将经过低温甲醇洗后的原料气中的甲醇等重组分杂质脱除，保护PSA-CO工序吸附剂。

3.1.2变压吸附提纯CO工序（PSA-CO）

PSA-CO工序的作用是使CO进一步与其它组份如H

2、N

2

等杂质组份分离，得

到CO产品。来自预处理工序的原料气，进入PSA-CO吸附塔，吸附尾气从塔顶流入PSA-H

2

工序。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的CO通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入CO产品气缓冲罐。

为了保证CO产品的连续性，PSA-CO装置由18个吸附塔组成，任何时刻均有

5台吸附塔处于吸附步骤，其余各塔处于吸附剂再生过程的不同阶段，18个塔交替工作从而达到连续分离提纯CO的目的。在一个周期中每个吸附塔均经历：吸附、均压降压、顺放、逆向放压、置换、抽空、均压充压、终充压等步骤。下面以其中的一个吸附塔为例对吸附塔的各个操作步骤进行简要描述。

a．吸附

来自于预处理工序的原料气进入PSA-CO工序的吸附塔中，在预定的吸附压

力下，混合气中的CO被专用吸附剂吸附下来，H

2、N

2

等未被吸附的组份作为吸

附尾气从吸附塔顶流出吸附塔，经过PSA-CO吸附尾气缓冲罐后送入PSA-H

2

工序。当吸附塔中的CO传质区前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，开始转入再生过程。

b．均压降压

结束吸附步骤后，将吸附塔依次与处于低压的吸附塔连通，将吸附塔死空间内的有用组份回收。

c．顺放

吸附塔经过多次均压步骤后，CO在吸附塔中的吸附前沿进一步向吸附床层的出口移动，为了提高吸附床中的CO含量，需要进一步降低吸附床的压力，将吸附床中的其他组份顺向排出吸附塔，流出气用于冲洗预处理塔。

d．置换

顺放结束后，用部分CO产品气顺着吸附方向自吸附塔底进入吸附塔，将吸

附塔内残存的H

2、N

2

、CH

4

等气体顺向从吸附塔置换出去，从而使吸附塔内的CO

达到CO产品气纯度要求。

e．逆向放压

经过以上一系列的操作步骤，吸附塔内的CO纯度已经达到产品规格要求，此时打开吸附塔底部的逆向放压阀门，逆着吸附方向将吸附塔压力降至常压，逆向放压过程中流出的气体即为产品CO，进入产品气缓冲罐。

f．抽真空

逆向放压结束后，为得到更多产品CO并使吸附剂得到彻底地再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔进行抽真空操作，使被吸附的CO得以较为彻底地解吸，解吸下来的CO流入CO产品气缓冲罐。

g．均压升压

抽真空步骤结束后，吸附塔依次与压力较高的吸附塔相连通进行均压升压。h．吸附尾气对吸附塔最终升压

经历了以上各个均压升压步骤的吸附塔的压力还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附并保证吸附塔中的CO浓度前沿在终充过程中平稳移动，需要导入部分吸附尾气，使其压力升至预定的吸附压力。

至此，吸附床完成了一个完整的吸附－再生过程，并为下一次循环做好了准备。每个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格要求的产品一氧化碳。

3.1.3变压吸附提纯氢气工序（PSA-H

2

）

本变压吸附工序中由16台吸附塔组成，装置的16个吸附塔中始终有5个吸附塔处于吸附状态，在每一个循环周期中每个吸附塔依次进行吸附、均压降压、逆向放压、抽空、均压升压、终升压等步骤。下面以其中的一个吸附塔为例对吸附塔的各个操作步骤进行简要描述。

a．吸附

来自PSA-CO的吸附尾气从吸附塔底部进入PSA-H

2

工序的吸附塔中，在预定

的吸附压力下，混合气中的N

2、CO被吸附剂吸附截留，H

2

作为未被吸附的组分

从吸附塔顶流出吸附塔，进入产品气缓冲罐。

当吸附塔中的杂质传质区前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，转入再生过程。

b．均压降压

顺着吸附方向将具有较高压力的吸附塔内死空间气体依次放入到其他已经完成再生的具有较低压力的吸附塔中，从而将这部分气体和机械能加以回收。c．逆向放压过程

在顺向放压过程结束后，吸附床中的杂质前沿已经达到吸附塔的出口位置。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至常压。在此过程中，吸附塔中被吸附的杂质开始从吸附剂上大量解吸下来。逆向放压气放入到解吸气缓冲罐，作为预处理塔冲洗气。

d．抽空过程

逆向放压结束后，为使吸附剂得到较为彻底地再生，对吸附塔抽空，使吸附剂彻底解吸。抽真空流出气用于冲洗预处理吸附塔。

e．连续均压升压

吸附床完成抽空再生步骤后，依次用来自于其它处于高压的吸附塔进行压力均衡，提高吸附床的压力。

f．产品气对吸附床最终升压

在经历了多次均压升压过程后，吸附塔还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附并保证产品氢气纯度在吸附塔的吸附过程中不发生波动，需要部分吸附尾气将吸附塔压力升至预定的吸附压力。

至此，吸附塔完成了一个完整的吸附－再生循环过程，并为下一个循环过程做好了准备。每个吸附塔交替进行以上各个步骤的操作，从而得到满足产品规格的产品氢气。

3.2 装置主要设备和吸附剂

3.2.1 预处理工序主要设备和吸附剂

3.2.1.1 预处理工序非标设备（主要材质：Q345R）

3.2.1.2 吸附剂

3.2.1.3 预处理工序程控阀（含ASCO电磁阀、SMC气控阀和P+F阀检）

3.2.1.4 真空泵

往复式真空泵 21台 19开2备

3.2.1.5 置换气压缩机

置换气压缩机（往复式无油润滑）2台，1开1备

3.2.4控制系统

3.2.

4.1 设计原则

1．本套装置的过程控制采用DCS集散控制系统，并在局部辅以现场仪表，保证了装置的高可靠性及高自动化水平。

2．仪控系统能有效地监控整套装置生产过程，确保设备长期稳定可靠运行，操作维护方便。

3．选用的仪表和DCS系统是可靠和先进的，在可靠的前提下考虑先进性。DCS系统选择有较好业绩、较高性能、性价比高的系统。

4．装置的监视和控制以中控室DCS控制为主，必要的操作和紧急停车在中

控室进行，重要的参数在中控室显示、记录、报警。

3.2.5电控系统

3.2.5.1 设计原则

本着控制系统的可靠性、方便性、先进性的原则，在电机控制、保护和计量设置符合国家有关标准或规范的规定的前提下设计。本投标方案电控系统不包括压缩机电控设备。

3.3 公用工程消耗：

附件4 方案价格初估

合计9896万元方案说明

9.1 吸附剂使用年限

本装置所用吸附剂在正常操作运行下，使用寿命可以在10年以上。

9.2装置年开工率

装置年开工时间8000小时。

9.3 报价说明

不包括与装置配套的所有公用工程（电、水、氮气和仪表空气）。

不包括总图运输、土地征用、土建、电气、安装及安装材料。

不包括固定资产投资方向税和其它税金，仅包含报价所列项目费用。不包含置换气压缩机、及压缩机安装材料、运行费用。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）

变压吸附原理

1．什么叫吸附？ 答：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。吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。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。 2．气体分离的原理是什么？ 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。 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。 3．什么叫化学吸附？什么叫物理吸附？ 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。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。物理吸附通常分为变温吸附和变压吸附。 4．变压吸附属化学吸附或物理吸附？ 分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。 5．变压吸附常用吸附剂有哪几种？他们各自的作用是什么？ 变压吸附常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。 硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用[wiki]硫酸[/wiki]处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及[wiki]石油[/wiki]组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的８０％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。 活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初[wiki]氢[/wiki]氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达[wiki]露点[/wiki]-７０℃以下。 活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700～1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造，所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。

变压吸附气体分离技术的应用和发展

变压吸附气体分离技术的应用和发展 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 (Pressure Swing Adsorption，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60000 m3/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。 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，在H 2 制备及分离方法，如低温法、电解法等，已逐渐被PSA等气体分一些传统的H 2 离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO 技术，可使小合成氨厂改变其 2 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C 化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为国外引进的l 几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气制取食品级CO 。此外，PSA技术还可以应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机2 有毒气体的脱除与回收等，在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用，与其它气体分离技术相比，变压吸附技术具有以下优点： 1．低能耗，PSA工艺适应的压力范围较广，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗。PSA在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节，如PSA制氢，产品纯度可达99．999％，并可根据工艺条件的变化，在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单，可实现多种气体的分离，对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力，无需复杂的预处理工序。 4．装置由计算机控制，自动化程度高，操作方便，每班只需稍加巡视即可，装置可以实现全自动操作。开停车简单迅速，通常开车半小时左右就可得到合格产品，数分钟就可完成停车。

商业计划书-变压吸附制氢工艺

0 工艺技术说明 1、吸附制氢装置工艺技术说明 1）工艺原理 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。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。 变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附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，二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性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附剂： 工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类吸附剂；另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料，如CO专用吸附剂和碳分子筛等。吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。 吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。 同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（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。分离系数越大，分离越容易。一般而言，变压吸附气体分离装置中的吸附剂分离系数不宜小于3。 另外，在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的矛盾。一般而言，吸附越容易则解吸越困难。如对于C5、C6等强吸附质，就应选择吸附能力相对较弱的吸附剂如硅胶等，以使吸附容量适当而解吸较容易；而对于N2、O2、CO等弱吸附质，就应选择吸附能力相对较强的吸附剂如分子筛等，以使吸附容量更大、分离系数更高。 此外，在吸附过程中，由于吸附床内压力是周期性变化的，吸附剂要经受气流的频繁冲刷，因而吸附剂还应有足够的强度和抗磨性。 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有强亲和力的固体，一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，主要用于气体的干燥。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粒子的刚性连续网络，一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的，硅胶不仅对水有极强的亲和力，而且对烃类和CO2等组分也有较强的吸附能力。 活性炭类吸附剂的特点是：其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现

变压吸附制氧技术方案

ZY-1000/80Nm3/h变压吸附制氧 技术方案 目录 第一章：公司简介

第二章：变压吸附制氧简介 第三章：技术方案 第四章:近两年变压吸附设备部分业绩表 第五章：公司投资成功案例 一、公司简介 宏达新元科技是一家专业从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业公司。公司的核心业务包括：

设备销售、租赁、整改 ★VPSA真空变压吸附制氧 ★PSA变压吸附制氧设备 ★制氮设备、氮气纯化装置 ★LNG系统成套设备和LNG泵 企业拥有现代化标准生产车间和大批专业从事VPSA真空变压吸附、PSA变压吸附、气体分离及机械技术人员，为气体及气体设备领域用户提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。 我公司下辖的企业有简阳天欣气体公司和广西聚源气体公司，为客户提供优质高纯度的气体。企业还在省与欣国力低温公司、简阳川空通用机械厂建立了良好的合作关系。 我公司于2011年3月17日在市苍梧县工商行政管理处登记注册成立的广西川桂气体科技。其性质为有限责任。注册资金2000万元人民币。 我们将不断完善售后服务、改善设备工艺、加强质量管理，并与研究机构密切配合，为广大用户提供更出色的产品与服务。。。。。。 二、变压吸附制氧技术简介 变压吸附制氧技术是近几十年发展起来的一种空分制氧工艺。与传统的深冷空分制氧装置相比，变压吸附制氧装置具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度高、操作灵活性高（可随时开停）、

建设工期短和安全性好等优点，因此得到国外大型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨大的人力物力研究开发。自九十年代国外开发成功高效锂基制氧分子筛后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。目前，在很多用氧场合下变压吸附空分制氧可替代深冷空分制氧，并且装置的经济性明显优于传统的深冷空分制氧装置。 2.1．变压吸附空气分离制氧原理 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 （0.31?\u65289X比氧的（0.10 ?\u65289X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。

变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用

变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用 戴四新 （厦门市建坤实业发展公司，福建厦门 361012） 摘要：介绍了变压吸附（PSA）技术的基本原理及其应用于焦炉煤气提氢的Sysiv和Bergbau PSA制氢典型工艺。指出PSA技术是近年国内外发展最快、技术最成熟、成本最低的煤气制氢方法，在国内焦炉煤气制氢中最具发展前途，应大力推广应用。 关键词：变压吸附（PSA）技术;焦炉煤气;制氢技术 中图分类号：ＴＱ028.１+5 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2002)02-0065-02 Application of the Pressure Shift Absorbing Technique in Hydrogen Making Process from COG DAI Si-xin (Xiamen Jiankun Industry Developing Corp.,Xiamen 361012,China) Abstract：The basic pinciple of the Pressure Shift Absorbing(PSA) Technique and the representative technics(Sysiv and Bergban)of it`s application for hydrogen making process from COG are discribing.It is pointed out that in recend past years the development of the PSA technique for the hydrogen-making process from COG is the most rapid and the technique is also the most perfect and economical way in the world,and it has the best developing foreground in hydrogen-making process from COG in China.It should be expanded and applied widely soon. Key words：pressure shift absorbing(PSA);coke oven gas(COG);hydrogen making technology

最新参考变压吸附制氢工艺

历史资料，供大家参考学习，下载后自行修改使用 工艺技术说明 1、吸附制氢装置工艺技术说明 1）工艺原理 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。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。 变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附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，二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性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附剂： 工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类吸附剂；另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料，如CO专用吸附剂和碳分子筛等。吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。 吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。 同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（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

变压吸附原理及应用

变压吸附气体分离技术 目录 第一节气体吸附分离的基础知识 (2) 一、吸附的定义 (2) 二、吸附剂 (3) 三、吸附平衡和等温吸附线—吸附的热力学基础 (6) 四、吸附过程中的物质传递 (10) 五、固定床吸附流出曲线 (12) 第二节变压吸附的工作原理 (14) 一、吸附剂的再生方法 (14) 二、变压吸附工作基本步骤 (16) 三、吸附剂的选择 (17) 第三节变压吸附技术的应用及实施方法 (20) 一、回收和精制氢 (20) 二、从空气中制取富氧 (24) 三、回收和制取纯二氧化碳 (25) 四、从空气中制氮 (26) 五、回收和提纯一氧化碳 (28) 六、从变换气中脱出二氧化碳 (31) 附Ⅰ变压吸附工艺步骤中常用字符代号说明 (32) 附Ⅱ回收率的计算方法 (32)

第一节气体吸附分离的基础知识 一、吸附的定义 当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面的原子的剩余引力的作用，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压力差异，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。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。本文以下叙述的除了注明之外均为气体的物理吸附。

CO-H2分离变压吸附工艺方案

PSA净化项目 初步方案 附件1 装置设计要求 1.1 技术条件及规格 1.1.1 原料气条件 CO 理论含量为30.5%（此时H 含量为68.31%，其它组份的百分比同上表）。 2 流量：79200Nm3/h（CO含量为30.5%即理论含量时，装置所需的原料气量）压力：3.2 MPag 温度：40℃ 1.1.2 CO产品气 压力：0.005~0.02 MPag 温度：40℃ 产品气 1.1.3 H 2 压力：3.0MPag 温度：40℃ 1.2 装置工艺流程与物料平衡

图1 变压吸附提纯CO/H 2 流程框图 物流说明：1－原料气，2－CO产品气，3－氢气产品气， 4－PSA-CO吸附尾气，5－解吸废气，6－CO置换气 附件3 装置工艺流程描述 3.1工艺流程简述 本设计方案拟采用变压吸附（PSA）气体分离技术从原料气中分离提纯CO 和H 2 。整个工艺过程分为三个工序，即原料气预处理工序、变压吸附提纯CO工 序（PSA-CO）、变压吸附提纯氢气工序（PSA-H 2 ）。 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气，首先通过预处理将其中的重组分杂质 脱除，然后送入PSA-CO工序分离提纯得到CO产品气，PSA-CO吸附尾气送入PSA-H 2 工序，在PSA-H 2工序得到H 2 产品气。 流程框图见图1。 3.1.1预处理工序 经过低温甲醇洗脱硫脱碳后的原料气首先进入预处理工序。 预处理工序的目的是将经过低温甲醇洗后的原料气中的甲醇等重组分杂质脱除，保护PSA-CO工序吸附剂。 3.1.2变压吸附提纯CO工序（PSA-CO） PSA-CO工序的作用是使CO进一步与其它组份如H 2、N 2 等杂质组份分离，得 到CO产品。来自预处理工序的原料气，进入PSA-CO吸附塔，吸附尾气从塔顶流入PSA-H 2 工序。经过一定循环步骤后，吸附塔内合格的CO通过逆向放压和抽真空方式排出吸附塔，进入CO产品气缓冲罐。 为了保证CO产品的连续性，PSA-CO装置由18个吸附塔组成，任何时刻均有

20立方米制氧机技术方案设计(详细)

目录 第一篇项目概述 (3) 第二篇技术方案 (4) 一.前言 (4) 1.气站系统设计方案 (4) 二.氮气系统设计方案 (5) 三.单体设备技术参数 (5) 第三篇供货围 (8) 空压机 (8) 压缩空气净化系统 (8) 空气储罐 (8) 技术文件 (10) 第四篇双方责任及其它 (10) 一、双方设计容 (10) 二、双方责任 (10) 三、设计标准和规 (11) 四、性能考核与质量保证 (12) 五、服务体系 (14)

第一篇项目概述 1、采用规、标准及法规 本工程采用国际或国现行最新的国家和行业施工及验收规标准及检验评定标准。包含但不限于： 1.1制氮机组 GB/T 7941-1987 《制冷装置试验》 GB151-1999 《管壳式换热器》 GB150－1998《钢制压力容器》 TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 GBJ 16 －2001建筑设计防火规 GBJ87工业企业噪声控制设计规 HG/T 20592~20635-2009钢制管法兰.垫片.紧固件 GB755-2008 旋转电机定额和性能 GB50052-2009 《供配电系统设计规》 GB50054-1995 《低压配电设计规》 GB50217-2007 《电力工程电缆设计规》 GBJ63-1990 《电力装置的电测量仪表装置设计规》 GB50093-2002《工业自动化仪表工程施工及验收规》 GB50160-2008 《石油化工企业设计防火规》 HG/T20505-2000 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号 HG/T20507-2000 自动化仪表选型规定 HG/T20508-2000 控制室设计规定 HG/T20509-2000 仪表供电设计规定 HG/T20510-2000 仪表供气设计规定 HG/T20511-2000 信号报警﹑联锁系统设计规定 HG/T20700-2000 《可编程序控制器系统设计规定》 HG/T20512-2000 仪表配管﹑配线设计规定

变压吸附技术样本

变压吸附气体分离技术的应用和发展 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当前所 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 (Pressure Swing Adsorption, 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, 经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。 变压吸附技术在中国的工业应用也有十几年历史。中国第一套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。当前, 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, 能够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C l化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为 国外引进的几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气 制取食品级CO2。另外, PSA技术还能够应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机有毒气体的脱除与回收等, 在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用, 与其它气体分离技术相比, 变压吸附技术具有以下优点: 1．低能耗, PSA工艺适应的压力范围较广, 一些有压力的气源能够省 去再次加压的能耗。PSA在常温下操作, 能够省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节, 如PSA制氢, 产品纯度可达99．999％, 并可根据工艺条件的变化, 在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单, 可实现多种气体的分离, 对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力, 无需复杂的预处理工序。

变压吸附制氢工艺

变压吸附制氢工艺 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

工艺技术说明 1、吸附制氢装置工艺技术说明 1）工艺原理 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。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。 变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附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，二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性质，可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离气体的目的。 吸附剂： 工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类吸附剂；另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料，如CO专用吸附剂和碳分子筛等。吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。 吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。 同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残

真空变压吸附技术

真空变压吸附技术分离煤矿瓦斯气体中的甲烷 A.OLAJOSSY1, A. GAWDZIK2, Z. BUDNER2 and J. DULA2 1．波兰克拉科夫矿冶大学 2．波兰重型有机合成研究所‘Blachownia’，Kedzierzyn~Koz′le 从对真空变压吸附技术的实验室研究和计算机计算中得出的结论，有助于回收煤矿瓦斯气体中的甲烷。这种煤矿瓦斯气体分离过程需在绝对值为25kPa 解吸压力、绝对值为300kPa吸附压力和温度为237K的条件下进行。甲烷含量为55.2%的煤矿瓦斯气体·浓缩于甲烷含量为96~98%的富甲烷气体。在再循环甲烷与进给下降量比率P/F=1.8~2.12条件下，甲烷回收率达到86~91%。当从富甲烷气体中移除96~98%的氮和氧条件下时，吸附气体中甲烷含量是11~15%。在吸附阶段时，甲烷吸附波带来了吸附床的排放点，煤矿瓦斯气体可以实现分离，然后在对流吹扫阶段，甲烷吸附波带来了吸附床的进入点。 关键词：真空变压吸附技术；煤矿瓦斯气体；甲烷分离；氮气抑制；计算机过程仿真；活性炭 前言 在开采前预处理的煤层中，煤矿瓦斯气体中的甲烷和从煤层中释放出来的甲烷充当一个很有价值的能量搬运者——它的价值相当可观但还没有充分利用。它向大气的排放量会导致温室效应。在部分热能厂或热电站，煤矿瓦斯气体作为一种低能量气体燃料被充分用于其自用。它普遍用于燃气涡轮机。一种利用煤矿瓦斯气体的替代方法是将其转换成富含至少96%体积比例的甲烷的气体，然后运输到部分天然气供应系统中。在已知的分体气体混合物的方法中，PSA（变压吸附）法在实践中从煤层气中回收甲烷。迄今为止，从20世纪80年代煤层气回收甲烷的试验工厂在德国建成（Pilarczyk和Knoblauch, 1987）。此方法已应用于从天然气公司富含氮的小溪流中分离出氮（达米科等，1993年；Buras 和Mitariten，1994年；Shirley等，1996年）。

变压吸附基本原理(整理)

变压吸附技术 一、概况： 变压吸附（简称PSA）是一种新型的气体吸附分离技术，它有如下优点：（1）产品纯度高。（2）一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。（3）设备简单，操作、维护简单。（4）连续循环操作，可完全达到自动化。因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。 1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛作为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。70年代，变压吸附技术的工业应用取得突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中，氧氮分离的技术进展是把新型的吸附碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量提高，以及变压吸附工艺的不断改进，使产品纯度和回收率不断提高，这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。 二、基本原理： 利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力的变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。变压吸附脱碳技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO2等杂质组分，而氢气、氮气、甲烷等不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离，而通过降低吸附床的压力是被吸附的CO2等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生。 吸附器内的吸附剂对不同的组分的吸附是定量的，当吸附剂对有效组分的吸附达到一定量后，有效组分西欧哪个吸附剂上能有效的解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有实用的意义。故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。对每个吸附器而言，吸附过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。 多床变压吸附的意义在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附床处于吸附

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H 2O、CO 2 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）

变压吸附技术浅析

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/

变压吸附制氧技术

变压吸附制氧技术 对变压吸附制医用氧过程中的吸附剂选择、流程开发、多层过滤系统等技术问题进行了研究，它将有助于变压吸附制氧技术在我国各级医院中的使用。 变压吸附(简称PSA)制氧是国际上最近三十年新兴起来的制氧技术，它的特点是就地产氧，只要将制氧设备接通电源，就可由空气中生产出氧气，且设备的体积小、操作简单，可省去大量的人力、物力，尤其适合实施管道化中心供氧的医院以及工业不发达地区的医院。 1原理和方法 变压吸附制医用氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附剂是沸石分子筛(zeolite molecular sieve)。空气中的主要成分是氮气、氧气及其它稀有气体，它们的分子极性各不相同，其中氮气的极性较氧气的极性要大。沸石分子筛是一种极性吸附剂，在等温条件下，当吸附压力增加时，它对氮气的平衡吸附量要比氧气增加很多；当吸附压力减少时，它对氮气的平衡吸附量比氧气减少很多。利用沸石分子筛的这一特性，可采用加压吸附，减压解吸循环操作的方法制取氧气。 2吸附剂的选择 在PSA吸附床中，至少有两层吸附剂，靠近进料端的吸附剂称为“预处理”吸附剂，它的主要作用是除去进料空气中的水和二氧化碳。氧化铝通常被用作预处理吸附剂，但是，使用中人们发现在氧化铝与其它吸附剂的接触面上会产生一个低温区，称为“冷点”，会影响吸附剂的再生。随着人们对“冷点”的进一步认识，氧化铝已被NaX型的沸石分子筛代替，因为它比氧化铝具有更高的氧、氮吸附容量和吸附热，可以帮助减少“冷点”的损害。目前，具有更高吸附容量的NaX吸附剂已经被开发出来，可以进一步减低“冷点”效应。靠近吸附床产品端的第二层吸附剂称为“主吸附剂”，它的主要作用是氧气、氮气的分离，一般选用具有优先吸附氮气的沸石分子筛。在有些场合，NaX既被用来作主吸附剂，也被用作预处理吸附剂，但CaA型的沸石分子筛是变压吸附法制氧最常用的吸附剂。为了提高分子筛的吸附性能，又开发其它类型的分子筛如CaX型的沸石分子筛，目前吸附选择性能最好的吸附剂是LiX型和MgA型沸石分子筛。 3制氧流程 变压吸附常压解吸制氧流程通常有四床、三床、两床三种形式。 四床吸附流程的特点是空气中氧气的收率比较高，可达40%，缺点是吸附床较多，工艺流程复杂，技术要求高，可靠性较差。 三床吸附流程的特点是氧气收率一般，可达35%，工艺也比较复杂。 二床吸附流程的缺点是空气中氧气收率比较低，只有30%，但这种流程比较简单，工艺也不复杂，操作容易，可靠性高，是目前制医用氧设备采用最多的流程。 4多层气体过滤系统

实验三 变压吸附

变压吸附实验 利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与解吸（脱附）循环操作构成，由于实现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附、减压解吸）完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度（降温吸附，升温解吸）完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。 一实验目的 （1）了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程； （2）了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素； （3）了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理； （4）了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。 二实验原理 物质在吸附剂（固体）表面的吸附必须经过两个过程：一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。 碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩散速率上的差异。N2和O2都是非极性分子，分子直径十分接近（O2为0.28nm，N2为0.3nm），由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学（吸收平衡）角度看，碳分子筛对N2和O2的吸附并无选择性，难于使两者分离。然而，从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，N2和O2在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如：35℃时，O2的扩散速度为 2.0×106，O2