psa技术问答
PSA岗位技术问答
第一部分PSA 工艺原理
1.简述PSA变压吸附的工作原理？
答：提纯氢气的原料气中主要组份是H2，其它杂质组份是CO、CO2和H2O等，本装置采用变压吸附技术(Pressure Swing Adsorption，简称PSA)从原料气中分离除去杂质组份获得提纯的氢气产品。
变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组份、不易吸附低沸点组份和高压下吸附量增加（吸附组份）、低压下吸附量减小（解析组份）的特性。将原料气在一定压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组份被选择性吸附，低沸点组份的氢不易吸附而通过吸附剂床层（作为产品输出），达到氢和杂质组份的分离。然后在减压下解析被吸附的杂质组份使吸附剂获得再生，以利于下一次再次进行吸附分离杂质。这种压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解析杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。
多床变压吸附的作用在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附床处于吸附状态，使产品能连续稳定地输出；保证适当的均压次数，使产品有较高的提取率。
在变压吸附过程中，吸附床内吸附剂解析是依靠降低杂质分压实现的，本装置采用的方法是：常压解析。降低吸附床压力（顺放泄压）；冲洗解析；逆放解析。
下面介绍变压吸附整个工作过
程：
1. 吸附：首先，在最高工作压力下，原料气自下而上，吸附掉各种杂质，未被吸附的氢气从床顶部作为产品输出。随着时间的延续，吸附床下部的吸附剂首先吸收杂质达到饱和，吸附前沿（新鲜吸附剂与饱和吸附剂分界线）由起始点A，逐渐抬升到B 点位置后，停止进料。这一段持续时间即吸附时间。此时B与出口D保留一段新鲜的吸附剂。
2. 均压降：随着关闭进料，进入均压降阶段，此时氢气继续外送，作为均压气切入正处于均压升过程的吸附床。吸附前沿继续上升，由B到达C位置，但与出口D仍保留一段距离。
3. 顺放：氢气继续输出，再次切入压力更低且处于冲洗过程的吸附床。吸附前沿自C自继续上升，在刚好到达出口D端，而还未穿透时刻，此过程结束。
4. 逆向放压：顺向放压终止时，
A
B
C
D 原料气
床内吸附剂已全部吸附了杂质，关闭出口，打开入口泄压，于是床体大部分被吸附的杂质由于压力下降而释放，并携带床体空间内的残余氢气作为解析气排出。在此步骤中，过程的压力降到最低。
5. 冲洗：利用他床顺向放压的氢气在过程最低压力下自上而下对本床进行冲洗以进一步降低杂质分压，继续排出残留于床内的杂质。此过程中吸附前沿降由顶点D迅速下降。
6. 均压升：冲洗完成后，吸附剂完全获得再生，吸附前沿回到起始位置A，然后进行再次吸附前的升压准备，在此利用他床均压降的氢气对本床进行初充压。
7. 终充：此过程利用部分产品氢气对本床进行最终充压，使吸附床内压力达到最高工作压力后，进入下一循环周期。
2.均压降（2.5-0.54MPa)
3.顺放（0.54-0.2MPa)
4.逆放（0.2-0.05MPa)
A
5.冲洗（0.05MPa)
6.均压升（0.05-2.0MPa)
7.终充（2.0-2.5MPa)
2.什么是杂质超载？有哪些危害？
答：在一定的工艺条件下，每个循环中被吸附剂吸附的杂质质量超出最大设计允许吸附量时称为杂质超载。杂质超载的发生不仅使产品纯度下降，而且还损害吸附剂。
3.什么是PSA氢回收率？
答：PSA氢回收率是指从变压吸附装置获得的产品中被回收氢组分绝对量占进入变压吸附
装置的原料气中氢组分绝对量的百分比。
4.请说明吸附器上A、E1D—E4D、PP1—2、P1—2、D1—2、E1R—E4R、FR、IS所表
示的中文含义？
答：A表示吸附、E1D—E4D表示一至四均降、PP1—2表示顺放1和2、P1—2表示冲洗1和2 、D1—2表示逆放1和2、E1R—E4R表示一至四均升、FR表示终充、IS表示隔离。
5.本装置变压吸附过程中每台吸附器在不同时间依次经历哪些过程？
答：每台吸附器在不同时间依次经历：
吸附（A）
第1压力均衡降（E1D）、第2均衡降（E2D）
第3压力均衡降（E3D）、第4压力均衡降（E4D）
顺向降压1（PP1、提供P1）、顺向降压2（PP2、提供P2）
逆向放压2（D2）、逆向放压1（D1）
冲洗2（P2）、冲洗1（P1）
第4级压力均衡升（E4R）、第3级压力均衡升（E3R）
第2级压力均衡升（E2R）、第1级压力均衡升（E1R）。
最终升压（FR）
6.写出本套PSA装置的阀门位号定性说明？
答：01—原料气进口阀，02—产品出口阀，03—逆向放压阀，04—顺放阀，05—1均升、1均降、最终升压阀，06—冲洗阀，07—二、三均升降阀，08—四均升降阀。
7.进料组成变化对PSA有何影响？
答：进料中氢气含量增加时，产氢量和氢收率提高，当氢含量低于设计值时，进料中杂质增加，产氢量和氢收率降低。如进料中杂质浓度增加而未能及时缩短吸附时间（或者降低进料流量），则会造成杂质超载，使产品纯度下降，影响PSA的操作性能。
8.PSA进料中为什么要充分脱水？
答：由吸附剂对水的吸附特点可知，吸附剂极易吸水，而且脱附困难，同时吸附剂吸水之后，使其它分子的吸附能力下降。所以必须对进料气进行严格脱水，以防止损害吸附剂。
9.解析气缓冲罐有什么作用？
答：PSA运行过程中产生的废气，其压力、流量和组成都发生周期性的变化，而作为加热炉的燃料气应当具有稳定的压力、流量和热值，故PSA装置设置了解析气缓冲罐，其作用就是为加热炉提供流量、压力和组成接近均匀一致的燃料气。
10.吸附床压力的快速变化对吸附剂造成什么危害？
答：吸附床压力的快速变化将引起吸附剂床层的松动或压碎，使经过吸附器的压降增加。由于吸附剂的压碎而产生的粉尘将通过吸附床中的拦截筛网漏出，并且还有可能损坏工艺阀门阀座，堵塞仪表管线，使装置的操作性能变坏，甚至会导致停车。
11.吸附器充分吸附杂质后，各杂质在吸附剂上如何布？
答：当吸附器充分地吸附了杂质以后，杂质界面最前沿为CO，其次是CH4，再次是CO2，
最底层是微量的水。
12.本装置在各运行方式下最大负荷是多少？
答：10-3-4及9-3-3正常运行时负荷最大为100%，即63290Nm3/h。
5-1-3运行时的最大负荷为50%，即31645Nm3/h。
13.本装置工艺上有哪些控制指标？
答：PT200a 压力≥2.6MPa PT209 压力≥2.4MPa
SP201A：H2≥92vol% CO≤0.5vol%
CO2≤3.2vol% 水份≤20vppm
苯≤0.2vol% 硫≤10vtppm
甲烷≤4vol%
SP204：H2≥99.9vol% CO+CO2≤10ppm
14.简述本装置PSA工艺流程？
答：来自界外原料气（SECCO供给的乙烯尾气30000Nm3/h、本公司的乙烯尾气30000Nm3/h 和330万吨/年柴油加氢脱硫后低分气3290Nm3/h）经压力调节和通过气体混合器后，在2.4～2.6MPa、40℃下经过原料气流量计计量后进入由10个吸附器（A201/1～10）及一系列程控阀组成的变压吸附系统。在此，除氢气以外的组分均被吸附，产品氢气从处于吸附步骤的吸附器顶部出来，纯度大于99.95%，压力为2.35～2.55MPa，经产品流量计计量后送往后续装置。在吸附器的再生阶段。首先将已吸附饱和的吸附器内气体从入口端排出器外（逆向放压），其压力较高的部分（0.06～0.12MPa）输往解析气缓冲罐，压力较低的部分（低于0.06MPa）输往解析气混合罐。接着，该吸附器接受另一个正处于顺向通过吸附剂层进行冲洗，并将解析出来的杂质组分带出器外，输往解析气混合罐。最终，解析气由解析气混合罐输出界外。当解析气混合罐压力降低时，由解析气缓冲罐内的气体通过调节阀予以补充，使得解析气能稳定连续的输出界外。
15.本装置有哪些安全设施？
答：本装置设于户外，系统多处有安全阀，分别在原料气进口一只（PSV201）；吸附塔顶10只（PSV202/01-10）；解析气缓冲罐V-201出口一只（PSV203以及解析气混合罐V-202进口一只（PSV204）,排放气至火炬气总管。在现场还设有8只可燃气体报警仪联入DCS控制系统进行实势监控，并配有一只现场火灾报警按钮，发生火灾时可第一时间进行报警。自控仪表系统在设计上已考虑到一旦遇到突然停电，装置会自动处于安全状态。装置设计中工艺管道、阀门和管件的选用都已考虑了含氢介质输送的特殊要求，且符合有关规定。非标设备严格执行“压力容器安全监察规程”进行验收。
16.简述氢气的特性及其安全生产规范？
答：众所周知, 氢气是一种易燃易爆的气体, 在大气压力和室温下系无色、无味、无毒的气体。它的沸点很低(20.4K), 同时也无腐蚀性。但在高温下(＞260℃), 它将腐蚀某些金属, 如炭钢, 它与金属中的碳起作用产生“氢脆”现象。氢是所有元素中最轻的一种, 分子量为2。相对空气的比重为0.07(空气比重为1), 密度为0.09kg/m3最小, 它还具有高度的渗透性, 氢气在空气中爆炸范围是4.0～75.6%, 氢气不能供给呼吸, 故在高浓度下能使人窒息, 氢气的自燃点为560℃。
设备、管道和阀门等连接点泄漏检查, 可采用肥皂水或携带式可燃性气体防爆检测仪, 禁止使用明火。
氢气系统动火检修，必须保证系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过0.4%。
防止明火和其它激发能源，禁止使用电钻、风镐等一切产生火星工具，不得携带火种进入禁火区域，选用铜质和铍铜合金工具，穿棉质工作服和防静电鞋。
严禁在本装置输界区内吸烟和动火，凡有爆炸及燃烧气体的容器及管道检修，需动火前应报请装置安保科及单元领导同意，先用氮气置换、吹净，经现场分析合格，并采取安全措施，领取动火证后方可动火。
氢气系统运行时，不准敲击，不准带压检修和紧固，不得超压，严禁负压。
第二部分DCS基本知识
17.DCS系统工具条中重要功能键如何使用？
答：“自动/手动”键，自动：所有程控阀的开和关都是按程序和输入的各步时间自动进行。在装置正常运行时严禁使用该键，只有在装置需要紧急停工时，才可以将“自动”切为“手动”，此时所有程控阀关闭，装置停工。
“暂停/运行”键，暂停：使程序保持在该步骤，现场程控阀不管是开启还是关闭也保持该状态，直至退出暂停，程序才恢复继续执行；运行：系统按正常程序运行。装置在正常运行时及紧急停工状态下，严禁使用该键。
“自检/输出”键，自检：计算机程序继续执行，但现场程控阀全部关闭。装置正常运行时为输出状态。装置在正常运行及紧急停工状态下，严禁使用该键。紧急停工状态下，若错按了该键，由“输出”切为“自检”，过后，程序步位与吸附塔的压力不能一一对应，此时不能立即按“手动”切为“自动”，防止程序与吸附塔压力不能一一对应而恢复运行发生损害设备和吸附剂严重后果。此时应使用“步进”键，调整好步位后，才可按“手动”切为“自动”，恢复正常运行。
“流量手动输入/流量自动输入”键，在装置正常运行时，显示为“流量自动输入”，
吸附时间随进料流量（FI201）的变化而自动进行调节。使用技巧，在杂质CO含量超标时，切换为“流量手动输入”，在“流量手动输入”框中键入一个大于实际流量的值，吸附时间将在下一个分周期内自动缩短，产品氢中杂质CO含量下降周期也会随之缩短。为了确保装置正常运行，DCS强制最小流量不得＜13000Nm3/h。
“阀门检测设置画面”键，显示对应程控阀门的阀检功能是否投入使用。当阀门位号旁小方框内正常显示为“√”表示对应阀门的阀检功能投入使用。为了保证装置的安全阀检功能不能随意摘除，只有在该程控阀检修的过程中才可摘除。程控阀投入正常使用前，应将阀检功能挂上。
“阀检状态显示”键，在流程图上显示阀检检测信号，绿点表示正常，红点表示报警。
“非自适应调节/自适应调节”键，当显示“自适应调节”时，10床的T5和T8时间、9床的T8时间、5床的T8时间是系统自动计算的，操作员可通过参数进行调节吸附时间。装置在正常运行时，显示为“自适应调节”，只有在负荷低于13000Nm3/h时，为延长吸附时间，提高收率，可改为“非自适应调节”。
“流量累积清零”键，此键设置操作权限。
“复位”键，此健设置操作权限，在装置正常运行时，严禁使用该键，否则会严重损坏设备和吸附剂。此键在正常开工前或停工后，作为调整时序用。
“步进”键，此键设置操作权限，在装置正常运行时，严禁使用该键，否则会严重损坏设备和吸附剂。此键在开工过程中作为调整时序用。
18.当DCS发生运行速度变慢或死机时，应如何处理？
答：当DCS发生运行速度变慢或死机时，应及时联系仪表重新启动电脑，这时里面的工程师操作台和现场装置运行不会受到影响。
19.简述PSA程序控制系统？
答：变压吸附系统所有的程控阀都是由DCS系统控制的，通过程控阀的切换，即可完成变压吸附整个的工作状态切换，工艺过程中的调节系统也是由DCS系统来控制完成的。DCS 控制系统按预先设定的各运行方式的步位—步骤关系输出4～20mA的电信号，经电磁阀将电信号转换成气信号驱动程序控制各程序控制阀门，实现吸附器在PSA工艺中各工艺步骤的切换。系统回路图如下：
图为变压吸附程序控制系统回路图
DCS控制器系统根据变压吸附工艺过程，按预先设定的每个工作步骤及切换时间，使其循环切换来控制吸附系统的程控阀门，达到提纯产品的目的。当原料气组份发生较大波动及处理量变化时可改变程控系统工作步骤的切换时间，即可适应新的工况要求。当程控阀出现故障、原料气处理量降低时可几种运行方式间切换。
20.简述吸附时间控制方式的应用？
答：吸附时间的控制方式有自动和手动两种控制方式。自动方式控制时，吸附时间作为进料流时的一个函数自动计算。因此吸附时间可以随进料流量的变化而及时地自动调整，而且可以通过调整控制系数使得吸附时间与进料流量相匹配，使氢回收率保持在一个高水平上。所以在正常生产中自动控制方式是优先选择的操作方式。
手动控制方式时，吸附时间的控制由操作员利用控制台键盘输入新的吸附时间来实现。所以手动一般应用于停工或者进料组成急剧变化和怀凝进料流量计有故障等异常情况下，操作员根据需要或实际进料量的大小输入合适的吸附时间，以使尽快地得到合格产品和防止杂质超载的现象发生。
21.参数设置画面中“K1”、“K3”和“K5”如何进行调节？
答：分周期时间=“K1”/“进料量”*“K2”+“K3”
例：分周期时间169Sec=5500000/32500*1.0+0
“K1”最高值6329000，每调整10000在分周期中可提高或降低时间3Sec。（切记：不可调错）
“K2”值为流量修正系数，正常情况下“K2”=1.0，目前不可调。
“K3”值为0～60可调。
在此画面中主要调节“10/9床T8时间自动计算”中“K3”值和“10床T5时间自动计算”中“K5”。如“K3”加5，说明在分周期的T8时间增加了5秒，“K3”减5，T8时间就减去了5秒，此值设定范围为0～60。“K5”增加10，在时间轴上从T8时间上移去10秒放到T5时间上。“K5”值的修改只有在负荷变化大的时，为保证吸附剂再生的效果才进行
适当的调整。
进料流量（FI201）上限、下限报警设定，上限：实际进料量＋1000（Nm3/h）；下限：实际进料量–1000（Nm3/h）。在进料量变化时，此值需及时修改。
对于此画面中的其它参数都已调整好，在正常情况下不需修改。
22.简述自动调节回路各功能参数？
答：PV：表示现场测量值。
SP：表示设定值。
MAN：表示调节阀手动状态的开度值。
OP：表示调节阀当前的实际开度。
P：为比例带（其值越大，变化越大）。
Ti：为积分时间（其值越大，变化越小）。
INI：为初始开度值（其值可调）。
Delay：延迟时间值（其值可调）。
自动模式：受时序控制，在调节阀正常的情况下以自动模式控制。
停止模式：切出时序控制。当调节阀故障时由自动模式变为停止模式，此阀将停止工作。
分层模式（PV203a/b）：以流量为设定值进行自动调节。PV为FI201的瞬时值；SP为手动设定值，其输出的OP转化为PV203的设定值，其采样值为PI203，最终得出的PV203-OP 值分为两个部分，其在0～80%（可调）的开度时，对应的PV203a开度为0～100%，在PV203-OP大于PV203 b-LOW-SET时，PV203b开启；其PV203b-OP=100/（PV203b-HIGH-SET —PV203b-LOW-SET）*(PV203-OP—PV203b-LOW-SET)。
独立模式（PV203a/b）：以压力为设定值进行自动调节。PV203的PV值为PI203，SP 值为手动输入，此时与流量无关，A-MAN、B-MAN分别是PV203手动时PV203a与PV203b 的手动开度，MAN是FIC201为手动时手动输出值。
PID模式：以压力变送器输出信号为阀门调节的依据，受时序控制通过时间与压力差对比来完成调节动作。在装置正常运行下采取此模式。
斜率模式：不以压力变送器输出信号为阀门调节的依据，受序控制，在规定时间内完成调节动作。当吸附器压力变送器出故障时，必须采用斜率模式调节。
MAX-T10、MAX-T9、MAX-T05：分别为10床、9床、5床时斜率控制时最大开度（可调）。
OPO -T10、OPO -T9、OPO -T05：分别为10床、9床、5床时斜率控制时最小开度（可调）。
23.本装置各报警点的设定值（2005-07-06）是多少？
答：原料气PICA203：上限2.7MPa
逆放气压力PICA210a.b：上限0.12MPa
产品气压力PICA209：上限2.65MPa 下限2.4MPa
产品氢中CO和CO2含量A205/206：上限各为10ppm
仪表风PGA222：上限0.72MPa 下限0.45MPa
可燃气体AA210A/H：预报值（高报）20%LEL 报警值（高高报）40%LEL
原料气PT200a；上限2.7MPa 下限2.58MPa
24.程序在自检时，调节阀能否动作？
答：程序自检时，所有调节阀不受时序控制皆能操作。
25.压力出错报警的原因有哪些？
答：程序运行中，由吸附塔上的压力变送器将工艺过程各步某时间点的压力值Pi送入DCS 与上一分周期同一点的（10Sec（此时间可调整）后的）压力值Poi（也由DCS在装置运行稳定时采样记录）的差值δi进行判断，若δi=|Pi-Poi|≤压力差值设定值，表明程控阀可能出现故障，出现压力出错报警。
例如：1均升上一分周期同一点的起始压力为Poi =1.48MPa，1均升偏差设置为0.15Mpa，压力判断时间设置为10s，去除程控阀开启时间2s，那么从程控阀打开后必须在8s内1均升的上升压力为Pi =1.64Mpa，此压力值通过压力变送器送入DCS中进行比较判断，即：δi=|Pi-Poi|=|1.64-1.48|=0.16 Mpa＞0.15Mpa，如果达不到这个压力值就会有出错报警。
26.吸附罐压力出错报警应如何处理？
答：现象：压力频繁出错报警。
原因：①系统压力波动。②程控阀故障，没有及时关闭或开启程控阀。
处理：①是系统压力波动，应稳定系统压力，压力出错报警会自然消除，在装置开工或停工过程中易出现这种现象。②程控阀故障，没有及时关闭或开启程控阀，出现这一情况应立即切换当前程序（10-3-4切换成9-3-3或5-1-3）。
第三部分基本操作
27.各运行方式切换的依据是什么？
答：由程控阀阀检信号与压力差值δi提供程序切换的判断依据。有人工切换与自动动换两种。
同一吸附罐程控阀阀检出错报警与压力差值δi出错报警都满足程控阀故障依据，程序必须切换。如果自动切换功能已投入使用程序将自动切换，在没有投用自动切换功能的情况下必须由操作员人为设定将执行的运行方式，程序将自动选择最近的步位进行切换。
28.请写出10-3-4切换到9-3-3的具体步骤？
答：在DCS“流程切换画面”中，“禁止切换”变为“允许切换”，当由10-3-4切换到9-3-3时，应该输入被切除塔编号1～10，然后投入“确认切换”即可。
29.请写出10-3-4切换到5-1-3的具体步骤？
答：在DCS“流程切换画面”中，“禁止切换”变为“允许切换”，当由10-3-4切换到5-1-3时，应该输入0或1，这时0表示切除双系列而1表示切除单系列，选择5床切出分周期1～5，然后投入“确认切换”即可。
30.请写出9-3-3切换到5-1-3的具体步骤？
答：在9床运行状态下，若要切换到5床，切换步骤同10-3-4或9-3-3切换到5-1-3相同，只是无需再输入要切除塔的编号，系统自动将9塔运行状态下已切的塔所在的一组塔切出。
31.请写出9-3-3切换到10-3-4的具体步骤？
答：在DCS“流程切换画面”中，“逆放1（D1）设定压力”一栏应该输入当前装置运行条
件下，D1步位的压力值0.15MPa（此值可修改），“设定压力偏差0.05MPa（此值可修改）”是指当被切除的塔的充填压力达到设定压力，并且在压力偏差允许范围内，压力符合要求将变成绿色，反之为红色，表示压力切换前的准备工作已经做好，这时将系统设置为“允许切换”、“手动切换”、投入9-3-3切换到10-3-4功能键，再投入“确认切换”即可，装置将自动在合适的步位切回10-3-4运行状态。
32.请写出5-1-3切换到10-3-4的具体步骤？
答：在DCS“流程切换画面”中，“设定压力”一栏应该输入当前装置运行条件下，各步位的压力值，“压力”、“状态（在不同的切出周期，5个塔压力要求各不相同，因此要设定切入的分周期1～5）”栏将显示装置被切除塔切回10-3-4运行方式时的状态压力。“设定压力偏差”是指当被切除的塔的充填压力达到设定压力，并且在压力偏差允许范围内，压力符合要求将变成绿色，反之为红色。表示压力切换前的准备工作已经做好，这时将系统设置为“允许切换”、“手动切换”、投入5-1-3切换到10-3-4功能键，再投入“确认切换”即可，装置将自动在合适的步位切回10-3-4运行状态。
33.请写出5-1-3切换到5-1-3的具体步骤？
答：如果由10床使用“10-3-4切换到5-1-3”功能键直接切换到5床，而如果操作员发现已切换的5个吸附器正好反了，这时允许操作员在5床状态下任何步序（但是已经被切除的5个吸附器压力必须保持切除时的压力没有变化）使用一次“5-1-3切换到5-1-3”功能键。其他操作步骤和10切5一样。注意：此功能键只能在10床直接切换到5床才能使用（如果装置由10切换到9，再由9切换到5则不能使用这个功能键），另外此功能键在系统切回10床运行状态前只能使用一次。
34.在运行方式切换后吸附时间如何调整？
答：为保证程序切换后平稳，须对切入的运行方式采取以下两项措施：
①当装置处于“流量自动输入”和“自适应调节”的模式下，切换完成运行一个周期后，每运行一个分周期，吸附时间递增10Sec，直到9-3-3或5-1-3该负荷下的设计值。
②当装置处于“流量自动输入”或“非自适应调节”的模式下，应设定每次调整时间的范围：10Sec。
35.如何进行提量和降量？
答：提量和降量或多或少影响着产品氢中杂质CO的含量。系统在各项功能都投入自动运行后，每个分周期吸附时间的计算是以上一个分周期进料量（FI201）的平均流量自动计算的，也就是说，吸附时间每一分周期变化一次（注：流量均值不变，下一分周期的吸附时间也不会改变）。如果我们在同一个分周期时间内反复提量或降量，由于吸附时间在此分周期内不会变化，就会造成产品氢中杂质CO含量的波动，因此在提量或降量时需在各个分周期内进行。一般每一分周期提量或降量500～1000Nm3/h.，直至规定负荷。
以上方法在产品氢中杂质CO含量偏低的情况下适用。若产品氢中CO含量偏高，在降量时需采用以下方法。
在产品氢中杂质CO含量偏高的情况下，降量时吸附时间会随负荷的下降而在延长，正在进行吸附的三个罐因吸附时间的延长，在进入顺放时，会使CO突破分子筛而污染其它几个吸附塔，使产品氢中杂质CO含量超标。我们可以这样操作，在降量前先将流量自动输入改为手动输入，降低吸附时间后再降量，直到规定负荷。
36.杂质CO含量如何控制？
答：在流程图画面上有杂质CO含量的指示值AT205，此值为现场CO在线分析仪分析，在正常情况下，杂质CO含量上升或下降显得非常缓慢。这是因为一旦CO含量上升，通过终充和顺放，将污染所有的吸附床，调整后，不会马上见效，需要运行几个分周期后才会慢慢降下来。如果是在低负荷下，周期较长，更应注意，不能操之过急。遇到CO含量过高或超标，可以通过降低吸附时间或降低处理量来控制CO含量。如果两种方法结合起来使用效果会更好，但要注意缩短吸附时间要保证冲洗、逆放和最终充步骤所需的时间。
第四部分装置的开停车与故障处理
37.程控阀阀检出错报警的现象及原因有哪些？如何处理？
答：现象：程控阀阀检（回讯检测）出错发出声光报警，如下表。
原因：①回讯系统如探头、线路、接点等出现故障。②程控阀故障，如下表。
下表为程控阀故障情况：
处理：①当回讯故障发生时，系统程序及压力不受影响，因此不会有压力出错报警，装置可继续正常运行，回讯故障应联系仪表及时消除。②当程控阀故障发生时，同时会出现压力出错报警，此时应立即作出准确判断，确认无误后及时切出故障所属的吸附罐。
本装置主运行方式为10-3-4，程控阀出故障时可实现程序切换，以保证程控阀出故障时装置仍能继续运行，维护后续装置的正常生产。程控阀出故障时程序切换方法如下：
①该开而不能开（应该开启的程控阀出故障）
程序由10-3-4自动切入9-3-3运行，切换过程中T5和T8所处的步位时间根据具体切换步位及原料气流量的变化需进行一定的调整，以保证产品氢气质量。切除故障程控阀对应吸附塔（与该塔相关的所有程控阀关闭，所有程控阀均能手动操作），此时切除的吸附塔完全隔离。联系仪表对外部故障元件进行在线维修，修复后调整被切出吸附塔的压力（需现场操作），然后设定切换9-3-3至10-3-4。
②该关而不能关（应该关闭的程控阀出现故障）
故障程控阀仍处于开启状态，根据实际情况应关闭现场所属吸附塔的进或出口蝶阀。程序由10-3-4自动切入9-3-3运行，切换过程中T5和T8所处步位的时间根据具体切换步位及原料气流量的变化需进行一定的调整，以保证产品氢气质量。切除故障程控阀对应的吸附塔（与该塔相关的所有程控阀关闭，所有程控阀均能手动操作），此时切除的吸附塔完全隔离。联系对外部故障元件进行维修，修复后调整被切出吸附塔的压力（需现场操作），设定切换9-3-3至10-3-4。
③如果不能在线修复，操作人员则应把装置切换为五塔运行方式，然后关闭故障系列总管蝶阀。对故障系统出错塔泄压、进行氮气置换。测爆合格后，联系仪表对出错程控阀进行修复。修复后，再用纯氢进行置换。置换合格后，调整被切出系列各吸附塔压力，操作人员开启原先关的总阀，设定切换5-1-3至10-3-4。
38.原料气压力下降如何处理？
答：现象：原料气进装置压力PT200a压力下降。正常操作压力允许波动范围为2.6～2.7Mpa。
原因：SECCO压缩机联锁启跳，或输出流量下降，造成压力下降。
具体处理方法：
①联系调度，问清压力下降的原因，何时能恢复正常。
②降低原料气的进料量，同时关小PV202降低产品氢输出流量，保持系统压力＞
2.5Mpa。
③如果压力＜2.5Mpa，产品氢应停止外送（氢气外管网压力在2.35～2.45Mpa），利用SECCO粗氢管线内的余气，维持系统运行，解析气仍正常外送。
④当SECCO粗氢管线内压力＜2.0Mpa时（SECCO粗氢管线内的压力从2.5Mpa下降到2.0Mpa估计可维持5个时），作紧急停工处理：点击“自动”键切为“手动”，记录下此时的运行步位。现场关闭10只吸附罐进出口蝶阀（现场程控阀可能存在内漏）；为防止纯氢至火炬气调节阀和纯氢外送调节阀内漏，用现场调节阀的上游或下游阀门卡。
⑤当压力开始上升时，开启现场紧急停工时所关的阀门，确认程序步位和压力对应无误后，方可点击“手动”键切为“自动”，在系统压力上升到2.5Mpa，产品氢开始外送。
39.原料气压力上升如何处理？
答：原料气上升较快，应及时与调度联系，并按提量方法处理。PT200a正常控制压力为2.6～2.7Mpa，如果原料气压力＞2.7Mpa，原料气调节阀PV203a或流量指示万一失灵，会造成原料气安全阀PSV201开启（PSV201开启压力为2.76Mpa）。遇到这种情况应及时通知调度，要求SECCO降量，并在调度记录本做好记录，同时适当提量，降低原料气压力。并要记录在正常流量下PV203a的开度，并手动设置好此开度，以防万一。
40.KV203a、KV203b故障如何处理？
答：KV203a、KV203b二个程控阀是受时序控制的，吸附塔在逆放1（D1=0.15 MPa）向V-201解析时开启，如果无法开启，在逆放2 时会向V-202解析。由于压力高，流量大，流速快，时间又短，较危险，可能会造成安全阀开启（PSV204开启压力为0.20 MPa）。这时可手动开启PV214a（全开），将V-201和V-202同时作为混合罐使用，维持生产。
41.HV203a、HV203b故障如何处理？
答：HV203a、HV203b因没有付线，发生故障时不能切出走付线，但现场可手动开关，维持生产。
具体操作，在DCS中将HV203a或HV203b由自动切为手动，现场关闭HV203a或HV203b仪表风气源，将HV203a或HV203b置为手动档，用手轮开启并保持全开状态，直到调节阀修复。（注：当PT210a或PT210b压力大于0.12Mpa，此二阀禁止动作，等压力下来后，再行开启）
42.终充调节阀故障如何处理？
答：10塔正常运行时，HV201a执行单系列吸附塔（1、3、5、7、9）的终充功能，HV201b
执行双系列吸附塔（2、4、6、8、10）的终充功能。
当HV201a出现故障，进入该调节阀的控制面板，将自动模式切为手动模式，此时由HV201b执行单双系列吸附塔的终充功能。
当HV201b出现故障，进入该调节阀的控制面板，将自动模式切为手动模式，此时由HV201a执行单双系列吸附塔的终充功能。
当HV201a和HV201b都出故障时，应立即去现场改为付线，保持一定的开度，保证在规定时间内终充所需的流量，不能过大或过小，防止系统压力波动，影响产品质量。
对故障调节阀进行抢修。
43.顺放调节阀故障如何处理？
答：10塔正常运行时，HV202a执行单系列吸附塔（1、3、5、7、9）的顺放功能，HV202b 执行双系列吸附塔（2、4、6、8、10）的顺放功能。
当HV202a出现故障，进入该调节阀的控制面板，将自动模式切为手动模式，此时由HV201b执行单双系列吸附塔的顺放功能。
当HV202b出现故障，进入该调节阀的控制面板，将自动模式切为手动模式，此时由HV202a执行单双系列吸附塔的顺放功能。
当HV202a和HV202b都出故障时，应立即去现场改为付线，保持一定的开度，保证在规定时间内顺放所需的流量（顺放1结束时压力为0.4Mpa，顺放2结束进的压力为0.15Mpa，顺放结束后必须达到此压力），顺放量不能过小，否则会影响冲洗的质量。
对故障调节阀进行抢修。
44.本装置发生泄漏影响装置安全生产时该如何处理？
答：①通知调度，装置值班和单元领导；
②打119报火警，通知消防队到现场；
③拉好安全隔离带，通知附近相关人员关闭不防爆的移动设备；
④开启高压消防炮及消防水带，稀释空气中的氢气并进行隔离；
⑤操作工穿戴好隔热装备，带好铜扳子进入现场，切断泄漏源；
⑥根据现场的实际情况，对泄漏部位进行进一步处理。
⑦需要动火或更换需符合“氢气系统运行安全要点”和“安全生产注意事项”的要求。
45.氢气着火应采取哪些措施？
答：①切断电源；
②冷却、隔离、防止火灾扩大；
③保持氢气系统正压状态，以防回火。
④氢气火焰不易觉察，救护人员应防止外露皮肤烧伤。
46.本装置紧急停工的步骤有哪些？
答：①点击“自动”键切为“手动”，并记录下此时的运行步位。
②如需要保压则现场关闭10只吸附罐进出口蝶阀；为防止纯氢至火炬气调节阀和纯氢外送调节阀内漏，用现场调节阀的上游或下游阀门卡。
③如不需保压（装置存在爆炸或着火的危害性），则通过相关的管线向火炬气系统泄压（严禁负压）。
当压力开始上升时，开启现场紧急停工时所关的阀门，确认程序步位和压力对应无误后，方可点击“手动”键切为“自动”，在系统压力上升到2.5Mpa，产品氢开始外送。
47.装置停电该如何处理？
答：停电时程序控制系统无输出，所有程控阀自动关阀，装置处于停运状态。这种情况相当于紧急停车，按DCS程控系统“自动”键切为“手动”，程序停止运行。具体按紧急停工步骤处理。
48.仪表风压力下降该如何处理？
答：本装置要求仪表空气压力不低于0.4MPa，仪表空气压力大幅度波动或低于0.4MPa，使气动程控阀不能正常开或关，导致各吸附器工作状态混乱，产品质量下降，此时应停车处理。
49.在天气潮湿或下雨天应注意些什么？
答：由于现场的防潮防雨设施不怎么好，遇到天气潮湿或下雨天有可能会造成程控阀回迅探头受潮短路，在DCS会显示阀错报警。此刻应密切注意压力的变化，同时派人到现场确认报警真假。一般回迅报警不影响现场程控阀的正常开关。在故障未消除前，需取消自动切换功能。
50.用氮气置换设备时，应符合哪些要求？
答：氮气中的氧含量不得超过0.5%；置换必须彻底，防止死角末端残留余气；置换结束，系统内氧含量必须连续三次分析合格。
51.操作失调该如何处理？
答：PSA过程运转是否正常, 关键是各吸附器的再生状况是否良好, 系统操作失调会立即或逐步使塔的再生恶化。由于PSA 过程是周期性循环过程, 因此只要其中一个吸附器再生恶化, 就会很快波及和污染到其它吸附器, 最终导致产品质量的下降。
原料处理量与周期时间
吸附器内的吸附剂对杂质的吸附能力是定量的, 一旦处理量增大, 就应该相应缩短周期时间, 使由原料气带入的杂质量不超过吸附剂的承受能力, 如不及时调整周期时间, 杂质就会很快污染产品。
52.如何进行装置停车？
答：装置停车的原因有：有计划的停车和由于DCS、设备、电源等故障的紧急停车。
有计划的停车应作好停车前后的处理工作，处理方法与停车的时间长短有关。
临时停车（停车时间在24h之内）和短时期停车（停车时间在二周之内）的参照“原料气压力下降如何处理？”的方法来进行处理。
长时期停车（停车时间在二周以上）：
①在停车之前可适当缩短吸附时间的设定。
②关闭原料气入口调节阀和产品氢气输出调节阀，并关临界切断阀。
③程序继续进行，利用每次解析气的排放，逐步使各吸附器泄压至0.02MPa左右。
④停止自动运行，关闭在线分析仪，用氮气进行置换吹扫。
⑤用手动操作使各吸附器用氮气充压到0.2MPa保压。
53.如何进行重新启动？
答：临时或紧急停车后的再开车参照“原料气压力下降如何处理？”中压力上升方法来重新启动。但需注意DCS虽然有当时停车时的步位和时间记忆，但还应检查各吸附器内的压力
是否与停车时的压力相符，否则应通过手动开启相应的阀调整各塔压力或采用步进的方法调整运行状态，避免压力与运行状态不符，造成系统大幅度波动及其它后果。
长时期停车（停车时间在二周以上）再开车步骤：
①检查现场流程，渐开临界原料气切断阀，用原料气入口调节阀控制。
②退出手动为自动，检查所有调节控制系统是否处于正常自动状态。
③逐渐开启调节阀PV203a/b，将原料气气流量控制在每分钟使吸附压力升高0.1MPa 的速度。
④当吸附压力升高0.1MPa时步进一次，反复切换几个循环，此时对吸附器进行原料气置换。此后每当吸附器上升0.2MPa时步时一次，当吸附器压力升至2.3MPa，可将PV203a/b 投入自动运行，以流量控制。在升压过程中通过终充流量调节系统随时调整终充升压流量。
⑤通常吸附压力在1.2MPa时，产品中氢浓度已大于90%，此时可开启在线分析仪。当产品氢气质量合格后，调节阀PV209投入自动，并通知调度并缓慢开启产品输出阀临界阀，逐步增加原料负荷。
附现场工艺流程图
PSA变压吸附制氮原理资料
制氮机 制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。 根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。 制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。 中文名制氮机 含义制取氮气的机械组合 工作原理利用碳分子筛的吸附特性 主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、 1工作原理 1. ? PSA变压吸附制氮原理 2. ?深冷空分制氮原理 3. ?膜空分制氮原理 2主要分类 1. ?深冷空分制氮 2. ?分子筛空分制氮 3. ?膜空分制氮 3设备特点 4系统用途 5技术参数 工作原理 PSA变压吸附制氮原理 碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
PSA VPSA 变压吸附
工业上吸附分离过程中使用的吸附剂通常都是循环使用的，为了使吸附分离法经济有效的实现，除了吸附剂要具有良好的吸附性能以外，吸附剂的再生方法也具有关键意义。吸附剂的再生程度决定了产品的纯度，也影响吸附剂的吸附能力；吸附剂的再生时间决定了吸附循环周期的长短，也决定了吸附剂用量的多少。因此选择合适的再生方法，对吸附分离法工业化起着重要作用。从描述吸附平衡的吸附等温曲线可以看出，在同一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压（浓度）的上升而增大；在同一吸附质分压（浓度）下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度的升高而减少。也就是是说加压降温有利于吸附质的吸附，降压加温有利于吸附质的解吸或吸附剂的再生。按照吸附剂的再生方法，通常将吸附分离循环过程分为两类：变温吸附和变压吸附变温吸附. （Temperature Swing Adsorption缩写为TSA）就是在较低温度（常温或更低）下进行吸附，在较高温度下使吸附的组分解吸出来，使吸附剂再生，循环使用，即变温吸附是在两条不同的等温吸附线之间上下移动进行着吸附和解吸过程。变温吸附通常适用于原料气中杂质组分含量低、产品回收率要求较高或难解吸杂质组分的分离过程。 变压吸附（Pressure Swing Adsorption缩写为PSA）就是在较高压力下进行吸附，在较低压力（甚至真空状态）下使吸附的组分解吸出来，使吸附剂再生，得以循环使用。由于变压吸附循环周期一般较短，吸附热来不及散失可供解吸用，吸附热和解吸热引起的床层温度变化很小，可以近似看作等温过程。 工业变压吸附分离过程中，采用哪种再生方法是根据被分离气体混合物中各组分的性质、产品纯度和收率要求、吸附剂的特性以及操作条件等来选择的，通常是几种再生方法配合实施。无论采用何种方法再生，再生结束时吸附床内吸附质的残留量不会等于零，即吸附床内吸附剂不可能彻底再生，而只能将吸附床内吸附质的残留量降低至最小。 2.1 吸附的概念 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
PSA(变压吸附)制氮机
制氮机操作规程 一、开机操作 1、合上电气系统电源，打开电控箱上电源开关。此时电源指示灯亮或触摸屏显示“运行状态”画面。 2、打开各冷却水阀，使空压机、冷干机、冷却水路畅通。 3、打开空气储罐下排污阀，排尽储罐内积水。 4、启动冷干机工作后，启动空压机工作。 5、按启动按钮或轻触“自动”、“启动”按钮位置，系统开始按程序运行。 6、当氮气压力开始上升后，全部打开氮气储罐出口阀，缓慢打开放空阀，将不合格氮气放空，将放空流量调节到额定输出氮气流量的50%。 7、将流量调节到要求输出流量的刻度上，观察氮气分析仪上显示的氮气纯度，看其是否逐步和稳定在要求的纯度上。 8、当压力、纯度、流量均达到要求后，关闭放空阀，转开供气阀，将流量调节至要求输出流量的刻度上，向使用点输送合格氮气。 二、停机操作 1、按停止键，制氮系统即自动停止运行，（按停止键时，最好选择在均压B=A 结束时刻进行）。 2、关闭氮气供气阀门，并关闭氮气缓冲罐出口阀门，使制氮吸附系统内氮气保压。 3、停止空压机工作，然后停止冷干机工作。 4、关闭电控箱上电源开关，切断电源。 5、作一次各手动排污点的排污。 三、注意事项 1、在系统工作时，应观察A、B吸附塔工作过程中的吸附、均压压力、气源压力及氮气输出压力。监视各压力表在吸附、解吸、均压时压力是否正常。 2、调压阀可调节输出氮气的压力，出厂时已根据用户要求压力调试好，在使用过程中，不要调节。 3、本厂配置的氮气流量计是按空气在标准状态（20℃，0.1MPa）流量来标定的，而实际使用中的测量氮气时的流量计处于工作状态，与流量计标定时的状态是不
同的，因此，必须对流量进行压力、温度修正。 四、维护保养 1、冷干机和空压机下部的手动排污阀每1小时排污一次。 2、空气储罐排污阀每2小时排污一次。 3、每星期对冷干机、空压机散热片上的灰尘用干燥的压缩空气进行吹扫。 4、每个月检查各过滤器的压差表指针是否处绿色正常位置，同时检查下部排放污水中的含油情况，当油量过大时应及时检查空压机的保养情况。 5、当制氮机停用长期存放时，应将系统入口及出口阀门关严保压，防止吸附塔内碳分子筛受潮变质，最好定期三个月后启动一次制氮装置，使分子筛活化。 6、每6个月对氮气分析仪做一次校对，当仪表显示不准确时，及时更换同型号的传感器，运行二年需对仪表进行检修。 7、正常运行6000-8000小时，需及时更换过滤器滤芯。 8、运行一年后需要对电器部分、气动阀、电磁阀做一次检修（气动阀正常工作为100万次，电磁阀为150万次）。
变压吸附基础知识
一、基础知识 1．气体知识 氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。氮气（N2）在空气中的含量为78.084% （空气中各种气体的容积组分为：N2: 78.084%、02: 20.9476%、氩气：0.9364%、CO2: 0.0314%、其它还有 H2、 CH4、 N2O、 O3、 SO2、NO2 等，但含量极少），分子量为 28，沸点： -195.8C，冷凝点：-210C。 2．压力知识 变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂一一碳分子筛最佳吸附压力为 0.75~0.9MPa,整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。 二、PSA制氮工作原理： 变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示： 碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现 O2 、N2 的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对 O2、 N2 的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2 分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率， N2 分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和 CO2 的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是 N2 和 Ar 的混合气。
变压吸附PSA操作规程
变压吸附（PSA）操作规程 第一部分设计基础资料 一装置概况 1．气体组成 原料气：氢气压力5.0Mpa，≤40℃，流量73.63Nm3/h 产品氢气 副产品解析气≤40℃压力0.02Mpa 流量24Nm3/h 2.年运行时间8000小时 二.消耗指标 仪表空气30 Nm3/h 置换用氮气（间断使用）50Nm3/h 三.排放物 解析气24 Nm3/h
第二部分生产工艺介绍 一生产工艺原理 变压吸附工艺的原理是利用所采用的吸附剂对不同组分的吸附容量随着压力的不同而呈现差异的特性，在吸附剂的选择吸附条件下，加压吸附原料气中的杂质组分，弱吸附组分Ｈ２等通过床层由吸附器顶部排出，从而使氢气与杂质分离。减压时被吸附的杂质组分脱附，同时吸附剂获得再生。 吸附器内的吸附剂对杂质的吸附是定量的，当吸附剂对杂质的吸附达到一定量后，杂质从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，制取净化气的过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取氢气。本装置采用四塔流程，简称４－１－２／Ｐ工艺，即采用四个吸附器，单塔进料，二次均压，冲洗解吸循环操作工艺，由程序控制器控制其程控阀门的动作进行切换，整个操作过程都是在环境温度下进行。 二．工艺流程简述 来自界外的原料气温度≤４０℃。压力５．０Ｍｐａ，经调节阀（ＰＣＶ－２０１）减压至１．６Ｍｐａ后进入原料气缓冲罐（Ｖ２０１），压力稳定后进入与四个吸附器（Ｔ０２０１Ａ～Ｄ）及一组程控阀组成的变压吸附系统。 变压吸附系统采用四塔操作，经过吸附、二次均压降、顺放、逆放、冲洗、二次均压升、终充等工艺流程。原料气自上而下通过其中正处于吸附状态的吸附器，由其内部的吸附剂进行选择性的吸附，原料气中大部分Ｈ２组分在经过吸附气后未被吸附，在吸附压力下从吸附器顶端流出，得到合格的产品气，经调节阀（ＰＣＶ－２０２）调节后进入氢气缓冲罐（Ｖ０２０２），缓冲稳压后经转子
变压吸附_PSA_空气分离工艺技术进展
变压吸附(PSA )空气分离工艺技术进展 韩跃斌,王一平,边守军,郭翠梨,张金利 (天津大学化工学院 300072) 摘要:论述了PSA 法空分的工艺技术,为提供产品气纯度和回收率而对工艺流程作出的改进,并提出了PSA 法空分工艺流程下一步的研究方向。 关键词:PSA ;空分;工艺流程 中图分类号:TQ02811 文献标识码:A 文章编号:100129219(1999)06236207 收稿日期:1999201213 0 前言 O 2和N 2是化学工业中重要的原料,在冶 金、电子、环保以及医疗等领域都有广泛的用途。O 2和N 2都由空气分离得到,以前主要采用低温精馏法(即深冷法)制取,变压吸附(PSA )分离法出现后,开始应用于空分领域,并且技术日益成熟,首先在中小规模空气分离领域,尤其是供应富氧或富氮时,PSA 法空分工艺建立了自己的优势。与深冷法相比,PSA 法的优点在于,常温操作,启动时间短,投资少,自动化程度高,占地面积少,产品纯度调节方便,工艺设备简单等。目前,新发展的膜分离法为世人所瞩目,有设备紧凑、简单、处理量大和投资费用较低等优点,但也存在薄膜易于损坏、对原料气净化要求高、操作压力大、维修费用高、可靠性差等弱点,制膜技术有待不断改进,与之相比,PSA 法空分已经比较成熟。 一段时间以来,在保持PSA 法经济性的前提下,人们把提高产品气的纯度和回收率作为目标,深入研究了PSA 法空分流程的各个步骤和影响纯度及回收率的因素,改进了操作时序和管路流向,开发了一些新工艺,使PSA 法生产的O 2纯度可达到9915%,N 2的纯度更高达9919%甚至99199%以上,回收率也可达到60%。本文主要概括了人们为了提高产品纯度 和回收率而对传统PSA 工艺所作的改进,以及 另外一些有创新的工艺,并总结了影响产品气纯度和回收率的一些因素。 1 真空变压吸附(VSA ) PSA 法空分操作压力是根据装置规模、产 品纯度和用途,分别使用由大气压至014×105Pa 的吸附压力,和由真空至大气压的解吸压力。一般来讲,若提高吸附压力,则吸附剂的吸附容量会增加,因此可以减少吸附剂用量,但是由于解吸排出的废气量增加,致使收率降低。可采用真空再生法将吸附压力降低至接近大气压,抽真空解吸,这种方法简称为VSA ,已经成为变压吸附的主流,早在1993年前后,日本已经有大约200台大、中型VSA 流程装置(解吸压力变动范围为(01013～0105)×105Pa 表压)在运行[1]。VSA 提高产品气纯度和收率的效果很明显。日本专利报道[2],同样以CMS 作吸附剂制氮,常压再生法N 2纯度为9910%,而真空再生时N 2纯度可达到9919%。这是因为,真空再生使得吸附相解吸更彻底。如图1[3]所示是PSA 制氮分别用真空解吸和大气压解吸时氮收率的比较。与高压吸附的PSA 流程相比,VSA 另一个优点是能耗降低。高压吸附流程能耗主要在原料气的压缩能耗,而采用真空解吸时,抽真空的负载仅是吸附相组分,只是原料气的一部分,而且抽真空过程中床的真
变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识 一、基础知识 1 氮气知识 1.1 氮气基本知识 氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ?moL-1。氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。 在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。液氮将凝结成雪花状的固体物质。 氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。 氮气(N 2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N 2 ：78.084%、 O 2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO 2 :0.0314%、其它还有H 2 、CH 4 、N 2 0、0 3 、S0 2 、N0 2 等， 但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。 1.2 氮气的用途 氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。 2 压力知识 变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲
变压吸附(PSA)法制氢操作规程
变压吸附（PSA）法 变换气制氢 操作手册（工艺部分） XXXX化工 2009年9月
第一章前言 第二章工艺说明 第一节装置概述 第二节一段系统工作原理和过程实施 第三节二段系统工作过程 第四节工艺流程 第三章变压吸附装置的开停车 第一节系统的置换 第二节系统仪器仪表及自控系统开车前的准备工作第三节系统试车 第四节系统运行调节 第五节系统停车 第六节系统停车后的再启动 第四章安全技术 第一节概述 第二节本装置有害物质对人体的危害及预防措施 第三节装置的安全设施 第四节氢气系统运行安全要点 第五节消防 第六节安全生产基本注意事项 第五章安全规程
第一章前言 本装置是采用两段法变压吸附（Pressure Swing Adsorption简称PSA）工艺分离原料气，获得合格的二氧化碳及产品氢气。其中一段将原料气中二氧化碳分离提浓（≥98.5%）后送往下工段，脱除部分二氧化碳后的中间气再经二段完全脱除CO2及其他杂质气体，使产品氢气中H2含量≥99.9%。装置设计参数如下： 原料气组成（V）： H2 N2 CO2 CO CH4 41～43% 0.5～2% 55～60% 0.5～2% ～1.0% 处理能力：4500Nm3/h 中间气CO2含量：10%（V） 产品氢气中H2含量：≥99.9% 产品气CO2浓度：≥98.5% 吸附压力： 一段0.72～0.977 MPa（G） 二段0.7～0.957 MPa（G） 吸附温度：≤40 ℃ 本装置为吹扫解吸PSA脱碳工艺，就本工艺特点而言，氢气中杂质含量越低，氢气等气体回收率就越低。所以操作中不应单纯追求氢气的纯度，而应视实际需要，控制适当纯度，以获较高的经济效益。 在启动和运转这套装置前，要求操作人员透彻地阅读这份操作手册，因为不适当的操作会导致运行性能低劣和吸附剂损坏。 本手册中所涉及压力均为表压，组成浓度均为体积百分数，以下不再专门标注。
PSA变压吸附
一、变压吸附基础知识 第1题什么是吸附？分为几种类型？ 答：咐附是分离混合物的一种方式，它是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，利用混合物中各组分在吸附剂中的被吸附力的不同，使其中一种或数种物质吸附于固体表面上以达到分离的目的。 根据吸附表面和被吸附物质之间的作用力的不同，可分为物理吸附和化学吸附两种类型。 第2题吸附有哪些步骤 答：从动力学的角度看，吸附可分为以下几个步骤： (1)外扩散；(2)内扩散；(3)吸附；(4)脱附；(5)反内扩散；(6)反外扩散。 第3题什么是变压吸附？ 答：变压吸附(Pressure Swing Adsorption)简称PSA，是一种对气体混合物进行提纯的过程，以物理吸附原理为基础，利用两个压力上吸附剂对不同物质吸附能力的不同将杂质和提纯物质分离。 变压吸附工艺是在两种压力状态之间工作的，杂质的吸附在高压下进行，在低压下解吸使吸附剂再生，而产品在两种压力状态下均只有少量吸附或不吸附，这种不断循环的过程。 第4题变压吸附气体分离技术有哪些优点？ 答：(1)产品纯度高：特别是对氢和氦等组分几乎能够把所有杂质除去；( 2)工艺简单：原料中几种杂质组分可以一步除去不需预先处理；(3)操作简单，能耗低：一般都在常温和不高的压力下操作，设备简单，吸附床再生不需外加热源；(4)吸附剂寿命长；吸附剂使用期限为半永久性，?每年只需少量补充，正常操作下吸附剂一般使用十年以上。 第5题常用的吸附剂有哪几种？ 答：常用的吸附剂主要有以下几种：硅胶、活性氧化铝、活性碳、沸石分子筛、碳分子筛等。 第6题什么叫做吸附剂的孔容？ 答：吸附剂中微孔的容积称为孔容，通常以单位重量吸附剂中微孔的容积来表示，单位是cm 3 /g。 第7题什么是吸附剂的比表面积？ 答：比表面积即单位重量吸附剂所具有的面积，单位为m 2 /g，吸附剂的表面积主要是微孔孔壁的表面积。 第8题在吸附过程中，吸附床分为哪几个区段？ 答：吸附床可分为三个区段：(1)为吸附饱和区，?在此区吸附剂不再只吸附，达到动态平衡状态；(2)为吸附传质区，传质区愈短，表示传 ?质阻力愈小(即传质系数大)，床层中吸附剂的利用率越高；(3)为吸附床的尚未吸附区。 第9题什么叫吸附前沿(或传质前沿)？ 答：在实际的吸附床，由于吸附剂传质阻力的存在，吸附质流体以一定的速率进入吸附
PSA变压吸附制氮原理
PSA(变压吸附)-制氮简介一、流程示意图 汽化器 二、氮气系统方案描述
到 ISO8573.1质量等级1级。这样洁净干燥的压缩空气便可进入后级制氮部分经变压吸附产生纯度≥99%的氮气。 3. 变压吸附制氮系统：变压吸附（Pressure Swing Adsorption ，简称PSA ）是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。 a. PSA 技术具有以下优点： - 产品纯度可以随流量的变化进行调节； - 在低压和常压下工作，安全节能； - 设备简单，维护简便 - 微机控制，全自动无人操作。 b. 吸附剂：吸附剂是PSA 制氮设备的核心部分。一般来说，PSA 制氮设备选择的是碳分子筛，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不能被吸附。 c. 变压吸附的原理：在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如下图所示： 如上所述，在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。变压吸附设备主要由A 、B 二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。当压缩空气（压力一般为0.8MPa ）从下至上通过A 塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当A 塔内分子筛吸附饱和时便切换到B 塔进行上述吸附过程并同时对A 塔分子筛进行再生。所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化吸附量
碳和水分从分子筛内释放出来的过程。
PSA变压吸附
变压吸附单元 液化空气提出的变压吸附制H2项目是10个由特殊吸附材料填充组成的吸附器进行操作。这些吸附剂可以是氧化铝、活性炭或合成沸石，具有优先选择吸附气相组分中的N2、碳的氧化物和碳氢化合物。通常，杂质的分子量越大或者杂质的极性越大，这些杂质在吸附剂表面的吸附量也越大。吸附剂的选择考虑进料气中所含有杂质的不同，大部分的吸附剂包含多层不同类型的吸附剂，这与进料气中杂质的类型有关。 变压吸附工艺基于吸附的两个物理性质： 1、杂质的分压越大，被吸附的量越多 2、 H2和其它的轻气被吸附的能力非常弱。 因为H2被吸附的能力非常弱，因此H2会穿过吸附床，得到纯的H2产品，而其它的杂质都会被吸附。该吸附过程是在高压下进行的，目的是使对杂质吸收的最大化，当吸附饱和时，可以通过降低压力（变压）进行再生。 变压吸附循环过程的设计有四个相同的过程。通过在不同的吸附器之间循环，可以对H2的混合物进行提纯，连续生产H2，一个做为进料气压力用于生产，其他的进行再生。 吸附器的数量取决于： 1、要处理气的性质 2、要求的处理能力 3、投资和回报的相对重要性 通常，变压吸附单元主要包含以下三个方面： 1、吸附/产品 2、减压再生 3、加压（复压） 在一个生产周期里，每个吸附器先后经历以上三个操作，在任何时候，当有两个吸附器在吸附时，有七个吸附器在平衡、减压或者再生，剩下的一个在加压。 在吸附阶段，停留时间取决于处理气体流量的大小，气体杂质在吸附器中被选择吸附而H2被微弱吸附，因此H2可以通过吸附床，H2的纯度逐渐增加直到变成纯的H2。在吸附阶段之后，吸附器需进行再生。在吸附器中，由于杂质被吸附清除，通过降低吸附器内杂质分压使得吸附器再生。 1、首先通过减压（总压的降低） 2、然后清除（用清除阶段的回收氢气在低压下清洗） 减压是在几个步骤下进行的： 1、高压吸附器均压到其他已再生完的低压吸附器内，达到平衡。
PSA变压吸附制氮原理
P S A变压吸附制氮原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
制氮机 制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。 制氮机是按变压吸附技术设计、制造的设备。制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。 通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。 中文名制氮机 含义制取氮气的机械组合 工作原理利用碳分子筛的吸附特性 主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、 1 1. 2. 3. 工作原理 PSA变压吸附制氮原理 碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和
氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。 深冷空分制氮原理 分子筛制氮机工艺流程图深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。 膜空分制氮原理
PSA变压吸附式制氮机技术协议PSA97-500
甘肃省崇信县百贯沟煤业有限公司PSA变压吸附式制氮机 技 术 协 议 2013-1-18
甲方：甘肃省崇信县百贯沟煤业有限公司 乙方：北京中成航宇空分设备有限公司 经甲乙双方友好协商，就甲方购买乙方氮气机组设备事宜达成如下技术协议，本技术协议与商务合同具有相同法律效力。 一、制氮机组主要技术指标 甲方供应未进行预处理的压缩空气源：流量23Nm3/min，压力0.7～0.8Mpa之间，恒定 二、有关设计、制造、检验标准
三、公用工程需求条件 四、设备系统组成
备注：设备到现场后甲方负责清点、及时接收，并负责卸货、保管工作。甲方需提前三日通知乙方前往，乙方必须在甲方要求的时间内到达。 五、系统总体控制功能 1、制氮系统采用全封闭式，主机双塔吸附，24小时连续不间断工作；设计寿命15年。 2、采用进口日本武田分子筛，正常情况下保证十年的使用寿命。 3、采用日本CKD或SMC气动管道阀、日本SMC电磁阀，阀门控制灵敏，性能稳定，正常使用条件下使用寿命不少于10年。 4、采用日本三菱PLC控制系统，自动控制设备运行。 5、氮气纯度、流量在线检测、显示，测量精确可靠，测试数据稳定、不漂移。 6、制氮主机采用撬块连接，占地面积小，安装便捷。 六、设备运输、包装、接收 1、乙方要根据设备的特性进行包装，满足运输(公路或铁路)要求，负责运送至合同指定的交货地点，并选择运输风险小、运费低、距离短的运输路线，要符合运输装卸要求，以保证安全无损的运到收货地点。 2、包装应按国家标准或部颁（专业）标准规定执行，由于包装不善引起的货物锈蚀、损坏、丢失均由乙方承担。 3、包装箱应有明显的包装编号和起吊部位标志，每件包装箱内应附一份详细的装箱单。
变压吸附制氢工艺
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
变压吸附制氢工艺
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
PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施
摘要：本文介绍了变压吸附工作原理，并分析了影响变压吸附的主要因素，认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素；同时，在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度，以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。 关键词：psa变压吸附制氢优化 变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附物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。利用吸附剂的这些特性，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。 由于变压吸附（ psa）气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近二十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。 一、变压吸附的操作原理 变压吸附分离技术是以固定床吸附，在连续改变体系平衡的热力学参数下，加压气体组份吸附，减压被吸附组份解吸，放出该气体组份，吸附剂得到再生。如果在吸附和解吸过程中床层的温度维持恒定，利用吸附组份的分压变化吸附剂的吸附容量相应改变，如图 1，过程沿吸附等温线t1进行，则在ab 线两端吸附量之差△q= qa- qb 为每经加压（吸附）和减压（解吸）循环组份的分离量。如此利用压力变化进行的分离操作就是变压吸附。如果要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附容量的差值增加，可以同时采用减压和加热方法进行解吸再生，在实际的变压吸附分离操作中，组份的吸附热都较大，吸附过程是放热反应，随着组份的解吸，变压吸附的工作点从 e 移向 f 点，吸附时从f点返回 e 点，沿着ef 线进行，每经加压吸附和减压解吸循环的组份分离量 q= qe- qf为实际变压吸附的差值。由此分析，要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附量差值加大，对所选用的吸附剂除对各组份的选择性要大以外，其吸附等温线的斜率变化也要显著，即等温线的曲率要大，并尽可能使其压力的变化加大，以增加其吸附量的变化值。 二、影响变压吸附的主要因素 1.原料其组成对装置吸附能力的影响 由于不同的制氢装置所采用的转化工艺、制氢原料等诸多方面存在差异，所以 psa 原料中温变换气中烃类及 co、co2的含量差别也较大，原料气组成与吸附塔的处理的关系很大。psa 的氢气吸附能力通常是以产氢量或原料量来衡量的，当原料气中氢气含量越高时，由于所需要吸附的杂质含量低，在吸附剂能力一定的情况下，吸附塔的处理能力越大；反之，原料气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质含量越高时，吸附塔的处理能力越小。 2.原料气温度对装置吸附能力的影响 在其他条件相同的情况下，原料气温度越高，吸附平衡曲线越靠下，吸附剂的吸附容量越小，吸附、解吸、再生的循环时间越短，吸附塔的处理能力越低。 3.操作压力对装置吸附能力的影响 psa 单元的吸附压力一般为系统压力变化过程中的最高压力，在近年来的制氢装置设计中，最高吸附压力与中温变换反应器出口压力接近。一般来讲，制氢转化的压力在 2. 1mpa- 3. 1 mpa 之间，整个转化中反应的系统压力差越小，原料气的压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高，但由此增加的操作费用和设备投资会随之增加。而解吸压