变压吸附制氢容器设计文献综述

 2021-10-13 07:10

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1.1变压吸附制氢技术及应用

焦炉煤气中含有丰富的氢气,体积分数约55%。目前焦炉煤气主要用作工业和民用燃料,宝贵的氢气资源未得到更好的利用。随着轧钢产品对质量的要求提高,对氢气的质量和数量要求必然提高。焦炉煤气尤其是其中氢的提取和利用成为焦炉煤气综合利用的发展方向。变压吸附(PSA)技术由于能耗低,流程简单,装置自动化程度高,产品纯度高,成本低,已经成为制氢的一种主导方法。变压吸附制氢装置主要采用变压吸附(简称PSA)法精制煤气以及从焦炉煤气(简称COG)中提纯氢气,改变操作条件可以生产不同纯度的氢气。本套焦炉煤气精制及变压吸附制氢工艺系统具有诸多优点,同时氢气是化工生产过程中的重要中间原料和产品,具有十分广泛的用途。采用焦炉煤气为原料可以充分利用焦炉煤气,既降低了成本,又减少了废气排放对环境的污染,有利于保护环境,同时焦炉煤气变压吸附产生的解吸气可作为公司的燃料气,达到资源综合利用的目的。因此本工艺将在生产系统中发挥重要的作用,不断创造良好的经济效益和社会效益。

1.2变压吸附(PressureSwingAdsorption)工艺原理

1.2.1吸附和解吸的概念

当气体分子运动到固体表面上时,由于固体表面原子引力的作用,气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上,使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到气体相的过程称为解吸或脱附。

1.2.2吸附剂的种类和性质

工业上常用的吸附剂有: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特殊吸附材料。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。

1.2.3变压吸附和再生的基本步骤

由于吸附剂需要再生,如果采用单一的固定吸附床操作,装置生产将是间歇式的。所以,工业上都是采用两个或更多的吸附床,使吸附床的吸附和再生交替(或依次循环)进行,以保证整个吸附过程的连续。对于变压吸附的循环过程,主要有以下3个基本工作步骤:①压力下吸附,吸附床在生产过程的最高压力下通入被分离的气体混合物,其中强吸附组分被吸附剂选择性吸收,弱吸附组分从吸附床的另一端流出。②减压解吸,根据被吸附组分的性能,选用降压、抽真空、吹扫或置换等方法使吸附剂获得再生。一般减压解吸,先是降压到大气压力,然后再采用吹扫、抽真空或置换等方法。③升压,吸附剂再生完成后,用弱吸附组分对吸附床进行充压,直到达到吸附压力为止。然后重复上述过程,继续进行吸附和再生,但是应当注意的是,无论采用何种再生方法,再生结束时,吸附床内吸附质的残余量不会等于零,也就是说,床内吸附剂不可能彻底再生,而这部分残余量也不是均匀分布在吸附床内各个部位。

1.3PSA装置工艺流程简介及特点

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