吸收工艺适用于气体中 CO2 含量较低的情况 , CO 2 浓度可达到 99． 99％。 但该工艺投资费用大 , 能耗较高 , 分离回收成本高。蒸馏工艺适用于高浓度的 情况 , 如 CO2 浓度为 60％。该工艺的设备投资大 , 能耗高 , 分离效果差 , 成本 也高。一般情况不太采用。
表 3 常见 CO2气源及含量
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。
9 ．环境效益好 , 除因原料气的特性外 , PSA 装置的运行不会造成新的 环境污染 , 几乎无”三废”产生。
3、 变压吸附技术的应用现状
3 ． 1 变压吸附提氢技术
由于制备氢气的原料和方法很多 , 加上许多工业尾气含有较高的氢气 , 因 此有许多不同的分离提纯氢气的流程。表 1 列出了比较常见的分离提纯氢气的 方法 , 并对不同方法的特点及适用范围进行了简单的比较。
过去的几年中 , 空分设备继续向更大型和低能耗的方向发展 , PSA 和膜 分离装置在数量和规模上迅速增加 , 使 PSA制氧 ( 氟) 量在总的氧 ( 氮) 产量中所 占比例逐年上升。进入 90 年代以来 , PSA 制氧 ( 氮 ) 量每年以 30％左右的幅度递 增。预计在今后十年还会有更大的发展。据报道在美国 PSA制氧能力的增长速 率是低温法的 4—6 倍。
3~15 或更高
0.5~3.0
1.0~8.0
高 , 原料产品
压力降 /MPa
0.1
0.2
压力比为 2~6
原料氢最小
30 含量 /V%
15~20
15
原料的预处 理
需预处理
可不预处理 需预处理
产品中的 CO 原料气中 CO
<10μg/g
含量
的 30%
几百μ g/g
操作弹性 /% 20~100
10~100
烧气
天然气燃烧烟道 10
气
8.5~10
膜分离法工艺较简单 , 操作方便 , 能耗低 , 经济合理 , 缺点是常常需要 前级处理、 脱水和过滤 , 且很难得到高纯度的 CO2。但仍不失为一种较好的分 离 CO2 的方法。
PSA 分离提纯 CO2技术于 1986 年实现工业化 , 能够从多种含 CO2 的气源中 分离提纯 CO2, 满足 CO2 的多种工业用途。表 3 列举了可作为 PSA提纯 C02 的常 见气源及组成。四川天一科技股份有限公司推广的 PSA分离提纯 CO2 装置已有 20 多套。
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 Cl 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。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
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。
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 , 装置能够实现全自动操作。开停车简单迅速 , 一般开车半小时左右就可 得到合格产品 , 数分钟就可完成停车。
5 ．装置调节能力强 , 操作弹性大 , PSA 装置稍加调节就能够改变生产 负荷 , 而且在不同负荷下生产时产品质量能够保持不变 , 仅回收率稍有变化。 变压吸附装置对原料气中杂质含量和压力等条件改变也有很强的适应能力 , 调 节范围很宽。
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 :
序号
CO2 来源
1
天然气油田
2 合成氨副产气 3 石油炼制副产气
4 发酵工业副产气
乙二醇工业副产 5
气
6
石灰窑尾气
7
炼钢副产气
8 燃煤锅炉烟道气
9 焦炭及重量油燃
含量 /V% 80~90 98~99 98~99 95~99
91
35~45 18~21 18~19 10~17
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
6 ．投资小 , 操作费用低 , 维护简单 , 检修时间少 , 开工率高。
7 ．吸附剂使用周期长。一般能够使用十年以上。
8 ．装置可靠性高。变压吸附装置一般只有程序控制阀是运动部件 , 而 当前国内外的程序控制阀经过多年研究改进后 , 使用寿命长 , 故障率极低 , 装 置可靠性很高 , 而且由于计算机专家诊断系统的开发应用 , 具有故障自动诊断 , 吸附塔自动切换等功 能 , 使装置的可靠性进一步提高。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
石油工业是最大的氢气用户 , 从世界范围看 , 石油工业用氢量占氢气总 耗量的 35％左右。这些氢绝大多数是用石油或煤转化精制而成。随着各国环保 要求的提高。对油品的要求将越来越高 , 使炼油工业对氢气的需求更多 , 氢气 供求之间的矛盾更加突出。 PSA提氢技术在石化系统的应用近年来有较快增 长。中国石化行业从 80 年代开始引进 PSA提氢技术 , 最初引进的提氢装置主要 以烃类转化气为原料。现在 , 石化系统所用原料气已不局限于烃类转化气 , 许 多炼厂废气都可作为 PSA提氢原料气。表 2 列举了近年来国内石化行业采用的 部分 PSA提氢装置的简单情况。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
到 1995 年以后 , 国内新建 PSA提氢装置几乎都采用国产技术 , 国外公司近年在 国内基本没有新的大型 PSA提氢装置投建。
3 ．2 变压吸附制氧或制氮
当前 , 制氧或制氮市场依然为低温法、 PSA 和膜分离技术激烈竞争的 局面。空分装置主要占据大型制氮和制氧市场。中小型制氧或制氮装置市场上 , PSA和膜分离所占份额继续扩大。
表 2 近年石化系统采用的部分 PSA提氢装置概况
建设单位
大庆油田化工总厂 镇海炼化公司 辽阳化纤公司 格尔木炼油厂
吉化公司有机合成 厂
济南炼油厂 濮阳甲醇厂 胜利石油化工总厂
装置处理能力 /Nm3h-1 50000 50000 40000 8500
5800
15000 7000
1
原料气种类 产品氢纯度 /%
3 ． 3 PSA提纯 CO技术
一氧化碳是 C1化学的基础原料气 , 但提纯方法不多 , 以往国内采用精 馏法或 Cosorb 法提纯 CO, 但这两种方法的预处理系统复杂 , 设备多 , 投资大 , 操作成本高 , 效果不理想。四川天一科技股份有限公司开发的二段法 PSA分离 提纯 CO工艺 , 其投资仅为 Cosorb 法的 65％ , 生产成本为 Cosorb 法的 60％ , 能耗为 Cosorb 法的 68％, 使中国 CO的分离技术达到国际领先水平。
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
几种氢气纯化技术比较
表1
项目 规模 /Nm3h-1
膜分离
变压吸附 深冷分离
100~10000 100~100000 5000~100000
氢纯度 /V%
80~99
99~99.999
90~99
氢回收率 /%
75~85
80~95
最高 98
操作压力 /MPa
50~100
投资
低
低
较高
能耗
低
低
较高
操作难易
简单
简单
较难

PSA 提氢技术是 PSA发展最早、 推广最多的一种工艺 , 最早在化工行 业应用 , 仅国内就有 200 多套 , 冶金行业应用也较多 , 如用 PSA法从焦炉气中
3
提氢耗电约 0.5kWh／m, 远低于电解法制氢的耗电。中国几大钢铁企业纷纷采 用 PSA技术取代电解法制氢。