變壓吸附
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-11
變壓吸附的實(shí)例教程
變壓吸附氣體分離技術(shù)有哪些應(yīng)用？
目前，變壓吸附氣體分離技術(shù)在H2、CO2、CO、氯乙烯精餾尾氣的回收與提取中應(yīng)用較多，下面我們來(lái)看看變壓吸附技術(shù)的應(yīng)用方法。
01
回收與提純 H2
通常情況下，此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用期間，壓力應(yīng)控制范圍0.8~2.5MPa，用于吸附產(chǎn)品中的氣體。起初，氣體的吸附需要使用兩個(gè)床完成，其中一個(gè)床作為氣體再生床，另外一個(gè)床作為氣體吸附床，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間吸附后相互交替，隨著壓力的上升，位于死空間的氣體逐漸消失。目前，應(yīng)用此方法來(lái)解決多床變壓吸附問(wèn)題，經(jīng)過(guò)放壓和均壓處理，從中獲取產(chǎn)品能量及組分。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)增加均壓施加次數(shù)，提高產(chǎn)品回收率，H2回收率范圍75%~80%。為了滿足H2提取需求，需要根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)加工床數(shù)量，調(diào)整氣體回收工藝流程。目前，H2回收與提純裝置設(shè)計(jì)方案逐漸成熟，經(jīng)過(guò)測(cè)試分析，驗(yàn)證了此方案的可靠性，標(biāo)志著我國(guó)H2回收與提純技術(shù)研究邁上了新的臺(tái)階。從程序操控角度分析，我國(guó)成功研發(fā)了不同參數(shù)規(guī)格下的H2提取程序，支持不同參數(shù)規(guī)格氣體提取切換，H2回收率超過(guò)90%，純度高達(dá)99.9%。
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來(lái) 源 | 大慶石化煉油廠、煉油與化工
作 者 | 宋保國(guó)
關(guān)鍵詞 | 變壓吸附 PSA 制氮
共 1532 字 | 建議閱讀時(shí)間 7 分鐘
導(dǎo) 讀
氮?dú)馐菬o(wú)色、無(wú)味的惰性氣體，在石化生產(chǎn)中主要用于隔離保護(hù)、容器置換、管道吹掃等。工業(yè)生產(chǎn)高純氮主要采用深冷制取方法，隨著變壓吸附（PSA）制氮技術(shù)提升而被廣泛使用。變壓吸附（PSA）制氮技術(shù)以空氣為原料，以分子篩作吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離，通稱PSA制氮。
大慶石化煉油廠加工能力為1000×104t/a，生產(chǎn)過(guò)程中所使用的氮?dú)馊坑?5km外的水汽廠提供，由2條管線DN150和DN100輸送，水汽廠采用深冷裝置制取氮?dú)猓獨(dú)獬鼋鐓^(qū)壓力為0.8MPa，正常生產(chǎn)時(shí)輸送量為1900~2400Nm3/h。由于輸送距離遠(yuǎn)，管道阻力降大，到煉油廠界區(qū)壓力僅為0.65MPa，剛好滿足煉油廠生產(chǎn)需要。但是當(dāng)煉油廠裝置容器置換、管道吹掃、催化劑再生或裝置生產(chǎn)發(fā)生異常時(shí)，氮?dú)庥昧烤蜁?huì)增加。當(dāng)消耗總量達(dá)到3000Nm3/h以上時(shí)，氮?dú)鈮毫⒔抵?.5MPa以下，該壓力狀態(tài)下穩(wěn)壓氮?dú)夤芫W(wǎng)（高危泵等設(shè)備保護(hù)氮?dú)猓毫⒉荒軡M足安全運(yùn)行需要。煉油廠停工檢修期間及檢修后開工階段最大氮?dú)庑枨罅?000Nm3/h，而水汽廠受化工區(qū)制約最大輸送氮?dú)饬?000Nm3/h，用氮高峰期缺口3000Nm3/h。
變壓吸附制氮工藝流程
空氣經(jīng)離心壓縮機(jī)增壓至0.7~0.8MPa，冷卻降溫，進(jìn)入活性氧化鋁干燥系統(tǒng)除去大部分水分，作為變壓吸附制氮的原料氣。
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來(lái) 源 | 中石化長(zhǎng)城能源 石油化工自動(dòng)化
作 者 | 孫震
關(guān)鍵詞 | 煉化裝置 PSA 程控閥
共 3021 字 | 建議閱讀時(shí)間 13 分鐘
導(dǎo) 讀
采用變壓吸附（PSA）進(jìn)行氣體分離的工藝原理是依靠吸附劑在物理吸附過(guò)程中所具有的兩個(gè)基本性質(zhì)：
一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其他組分得以提純；
二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。
可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，達(dá)到吸附劑的吸附與再生循環(huán)，進(jìn)而達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。
工藝流程
在某煤氣化制甲醇工藝裝置中，來(lái)自煤氣化裝置的合成氣為原料，經(jīng)過(guò)合成氣壓縮、甲醇合成、甲醇精餾等主要工藝單元生產(chǎn)合格的MTO級(jí)甲醇供下游烯烴裝置使用。
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來(lái) 源 | 中石化長(zhǎng)城能源 石油化工自動(dòng)化
作 者 | 孫震
關(guān)鍵詞 | 煉化裝置 PSA 程控閥
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導(dǎo) 讀
采用變壓吸附（PSA）進(jìn)行氣體分離的工藝原理是依靠吸附劑在物理吸附過(guò)程中所具有的兩個(gè)基本性質(zhì)：
一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其他組分得以提純；
二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。
可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，達(dá)到吸附劑的吸附與再生循環(huán)，進(jìn)而達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。
展開 焦?fàn)t煤氣制取合成氨工藝流程圖
4、 制取一氧化碳
放散高爐煤氣可用于化工產(chǎn)品生產(chǎn)，使其再資源化，利用吸附劑提純高爐煤氣，回收利用其CO和CO2等有效成分、減少碳排放，必須考慮各種元素的組成和狀態(tài)，使C、O等元素最優(yōu)配置，達(dá)到最大減排。
高爐煤氣中的CO含量低，N2含量高，二者的沸點(diǎn)相近，研究表明，采用變壓吸附法PSA，提純高爐煤氣中的CO時(shí)需要研制專門的吸附劑。
5、 制取二氧化碳
焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣含有高達(dá)60%的合成氣成分，只需采用成熟的PSA變壓吸附工藝，就可將H2和CO分離并提純出來(lái)。轉(zhuǎn)爐煤氣在變壓吸附分離CO時(shí)還可以得到CO2氣體產(chǎn)品，CO2用途非常廣泛，可用于食品加工業(yè)、糧食果蔬儲(chǔ)存、氣肥、超臨界萃取劑等。
6、 制取甲醇和乙醇
轉(zhuǎn)爐煤氣中CO+CO2含量接近80%，在焦?fàn)t煤氣純氧轉(zhuǎn)化制甲醇工藝中補(bǔ)充部分轉(zhuǎn)爐煤氣可以改善合成氣氫碳比，提高轉(zhuǎn)化效果和甲醇產(chǎn)量。
焦?fàn)t煤氣配加轉(zhuǎn)爐煤氣生產(chǎn)甲醇工藝
轉(zhuǎn)爐煤氣制乙醇技術(shù)是將轉(zhuǎn)爐煤氣處灰塵和氧氣后，可以直接在發(fā)酵罐中利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，不受轉(zhuǎn)爐煤氣中CO濃度變化及N2、CO2成分影響。
結(jié)語(yǔ)
焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣不僅可用作工業(yè)燃料氣，還可用作制取清潔燃料，化工合成等的。煤氣的充分回收、合理利用， 有利于鋼鐵廠降低單位產(chǎn)品能耗和污染排放，還可以擴(kuò)展資源化利用途徑，與非鋼鐵冶金行業(yè)形成工業(yè)生態(tài)鏈，提高煤氣的附加值，使煤氣利用向多聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展。
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變壓吸附的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
變壓吸附的最新內(nèi)容
根據(jù)吸附條件的不同，主要有變溫吸附TSA (Temperature Swing Adsorption) 法和變壓吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)法兩種。常用的吸附劑有：天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、“分子籃”吸附劑、鏗化合物吸附劑、碳基吸附劑等。吸附法制氫己有了一定的商業(yè)運(yùn)用,有研究也表明了其在工業(yè)規(guī)模下分離CO2的可行性。
由于分離前CO2的濃度較高且分壓較大，燃燒前分離CO2通常和變壓吸附、物理吸收、膜分離等分離工藝相結(jié)合。燃燒前分離相對(duì)于燃燒后分離，待分離氣體中CO2濃度更高，單位CO2捕集能耗和成本更低，一般集成碳捕集后能源系統(tǒng)的熱效率會(huì)下降7～10個(gè)百分點(diǎn)[24]。
膜分離法具有良好的發(fā)展前景，未來(lái)應(yīng)加快開發(fā)新型高CO2分離膜和基于膜分離法的組合技術(shù)， 如膜分離法+變壓吸附法、膜分離法+化學(xué)溶劑吸 收法等，尤其是開展中規(guī)模（30×104～100×104 t/a）、大規(guī)模（≥100×104 t/a）的組合技術(shù)研究，這 也是實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓碳源進(jìn)行碳捕集高效經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向之一。
目前，低 CO2體積分?jǐn)?shù)煙氣排放的燃煤電廠、天然氣開采以及鋼鐵、水泥等工業(yè)領(lǐng)域多采用化學(xué)吸收法（燃燒后捕集）捕集 CO2，多以醇胺溶液吸收法為主，如中國(guó)石化勝利油田的4×104 t/a燃煤電廠CO2“化學(xué)吸收法+EOR”項(xiàng)目等；高CO2體積分?jǐn)?shù)煙氣/尾氣排放的化工領(lǐng)域多采取物理吸收法或吸附法捕集CO2，以低溫甲醇法和變壓吸附法為主，如延長(zhǎng)石油陜北煤化工（煤制氣）的 5×104 t/a“CERI（低溫甲醇洗捕集
由于燃煤鍋爐煙氣流量大且近乎常壓（0~200 Pa）,若對(duì)煙氣進(jìn)行壓力變換需要耗費(fèi)巨大的能量,故不宜選用變壓吸附法。由于本項(xiàng)目煙氣經(jīng)濕除后出口煙溫為50~52 ℃,變溫吸附技術(shù)由于變溫能耗回收難和流化循環(huán)過(guò)程中吸附劑損耗過(guò)大也不宜使用。而膜分離法、低溫蒸餾法和生物法還處于中小規(guī)模試驗(yàn)階段,技術(shù)尚不成熟、成本較高,對(duì)本項(xiàng)目也不適用。
Air Liquide公司的Cryocap?氫氣解決方案使用低溫技術(shù)和膜技術(shù)來(lái)凈化蒸汽甲烷重整后變壓吸附尾氣中的CO2。這一技術(shù)能在減少CO2的同時(shí)將氫氣產(chǎn)量增加近20%，具有多重優(yōu)勢(shì)。
該混合技術(shù)需要多個(gè)獨(dú)立壓縮和擴(kuò)展服務(wù)。MAN Energy Solutions和Air Liquide已將這些服務(wù)組合應(yīng)用于單臺(tái)整體齒輪式壓縮機(jī)的獨(dú)立工藝循環(huán)中，從而降低投資成本和能源消耗。
而一般所使用的燃燒式IGS的氧含量和其它氣體的含量以及顆粒等都不能滿足液貨船和化學(xué)品船的要求,雖然目前采用的分子篩變壓吸附制氮系統(tǒng)的質(zhì)量比較好,但系統(tǒng)中電磁閥頻繁切換,易出故障,壽命短(2至3年),且回收率低,占地面積大,所以使用中空纖維膜滲透法空分制氮成為IGS發(fā)展的方向。
因而船舶在使用惰性氣體系統(tǒng)(IGS)過(guò)程中,對(duì)惰氣中含氧量的監(jiān)測(cè)尤為重要。
家用吸氧機(jī)是采用分子篩的變壓吸附作用通過(guò)物理制氧原理產(chǎn)出氧氣的，但是不同廠家所制造的家用制氧機(jī)的氧氣濃度也是不一樣的。家用吸氧機(jī)現(xiàn)在的氧氣濃度一般都在90%-93%左右，那么家用吸氧機(jī)的氧氣濃度如何測(cè)試？
對(duì)于家用吸氧機(jī)氧氣濃度的測(cè)試來(lái)說(shuō)，我們大家都知道氧氣的物理性質(zhì)是無(wú)色無(wú)味,不易溶于水，密度比空氣的略大。液氧、固態(tài)氧淡藍(lán)色.化學(xué)性質(zhì)是支持燃燒，有助燃性。可供呼吸用，是常用的氧化劑。
導(dǎo) 讀
采用變壓吸附
降低循環(huán)氣體中二氧化碳的含量可以采取多種手段，譬如變壓吸附法、本菲爾法、有機(jī)胺吸收法等。經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，考慮投資、運(yùn)行成本、操作等各方面因素，我們建議采用有機(jī)胺吸收法比較經(jīng)濟(jì)合理。
