变压吸附范文

变压吸附范文（精选9篇）

变压吸附 第1篇

该公司现拥有变压吸附空分设备, 多组份气体分离设备, 气体净化设备, 有机废气净化设备, 多种高效吸附剂和催化剂等多项国际先进水平的产品和技术, 获得了多项国内外专利, 产品出口欧洲和美国, 受到用户的好评。

该公司开发的新型制氧设备, 打破了外国公司在该领域的垄断地位, 推动国产变压吸附空分制氧设备行业及我国变压吸附空分制氧技术的发展, 替代进口, 具有显著的经济效益。同时设备性能比国外产品更为优越, 生产成本低、无环境污染, 具有明显的社会效益。

应用范围

新型变压吸附空分制氧吸附剂及设备可广泛用于:

1) 环保领域的污水处理、污泥富氧曝气;

2) 冶金工业领域的炼钢炼铁、有色金属冶炼、富氧喷煤;

3) 化工领域的化肥厂富氧造气、化工合成原料;

4) 造纸行业的纸浆漂白、废液氧化处理;

5) 玻璃工业可用于高温熔炼、降低粉尘和氮氧化合物的排放;

6) 城市垃圾焚烧中高温燃烧以及降低二次污染;

7) 窑炉助燃方面可以节能、减少废气排放;电子、医疗保健、食品、养殖业等。

技术优势及技术水平

变压吸附空分制氧设备的技术优势为:

1) 分子筛性能先进, 使用量少, 使用寿命长;

2) 氧气收率高, 鼓风机、真空泵负荷小;

3) 单位制氧电耗低、冷却水消耗少;

4) 气动切换阀门可靠性高;

5) 自动化程度高;

6) 两床工艺, 结构简单, 造价低廉。

技术水平

新型变压吸附空分制氧设备基本可实现无人化操作, 适用于用氧规模在10000m3/h以下的场合, 操作条件温和 (室温、低压) , 产品氧气纯度为90%～95%, 单位制氧电耗≤0.35kwh/m3O2, 设备年开工率≥95%, 负荷调节范围30%～110%, 动设备使用寿命大于10年, 静止设备使用寿命大于20年, 装置无有害废水、废气和废渣排放, 属于环保、节能新工艺。在适用的同等规模下, 本产品的单位制氧电耗比传统的深泠法制氧装置低10%～50%, 综合投资低10%～20%, 维修费用低30%以上, 管理费用低50%以上, 并且不存在深冷法装置因有机物积累而可能产生爆炸的问题, 可为用户创造明显的经济效益。

以1000m3/h装置为例比较:

国际先进水平:吸附剂装量9吨至10吨, 电耗0.33kwh/m3O2～0.35kwh/m3O2, 年开工率96%, 造价800万元到850万元;

国内同类装置:吸附剂装量40吨至60吨, 电耗0.42～0.5kwh/m3O2, 年开工率95%, 造价600万元到650万元;

本公司产品:吸附剂装量10吨, 电耗≤0.35kwh/m3O2, 年开工率95%, 造价550万元。

从以上数据比较, 可看出本公司产品已达到国际先进水平。

产品特点

1) 工艺流程简单, 设备数量少, 占地面积小。

同样规模的VPSA制氧装置, 国内其它厂家需采用三塔或四塔流程, 制氧吸附剂用量达40吨至60吨, 而我公司的PU-8吸附剂用量仅为11吨;另外, 设备数量 (如真空泵、阀门) 、装机功率等均有不小差距。

2) 自动化程度高, 起动停车快速, 维修操作方便。

制氧装置完全由计算机控制, 下游装置不需要氧气或设备出现故障时可随时停车, 重新起动后15分钟至30分钟内即可达到正常工况并向下游装置送氧。

3) 联锁监控措施齐全。

制氧装置配套设备运行的关键参数均输入计算机进行在线监测, 当设备发生异常现象时, 计算机进行报警或对装置进行联锁停车, 以便操作人员及时检查维修, 能有效保证制氧装置的安全稳定运行。

4) 冷却水消耗少。

鼓风机和真空泵后都没有设空气水冷却器, 也是与国内其它厂家的VPSA制氧装置的一个较大差别, 每年可节约冷却水2万多吨。

5) 装置无“三废”排放, 对环境保护没有影响。

应用实例

该ZO-1000型VPSA制氧装置是衡阳某钢管有限公司国债项目“石油专用管工程”的配套项目, 由湖南省招标有限责任公司邀请国内外厂商进行公开招标, 我公司依靠国际先进水平的技术、优异的性能指标和较低的价格等优势中标, 该产品于2002年7月正式投入运行。投入运行以来, 操作平稳、工况稳定, 各项性能指标均基本达到设计要求。

VPSA制氧装置设计指标与实测指标的对比如下:

对于制氧装置, 长期运行成本主要为电耗。该单位原有一套设计产量为1000 m3/h的深冷法制氧装置, 综合电耗为1.1 kwh/m3O2。按0.45元/kwh的电价计算, 年运行时间为8000小时, 我们的VPSA制氧装置比同规模的深冷法制氧装置年节电416万度, 可节约电费180多万元, 为其带来的经济效益十分明显。

据了解, 国内其它VPSA制氧设备生产厂家尚不能达到与该VPSA制氧装置同样的性能指标, 特别是电耗指标要高15%以上。只有几家国际大气体公司的制氧装置可以达到同样的性能指标, 但其造价要高60%以上。

通过该公司VPSA制氧装置的连续运行, 用户认为我公司的这一项新技术具有很多优点, 达到了国际先进水平, 能为用户创造较好的经济效益。

合作方式

技术服务。

联系人:江岚

单位:北京大学

变压吸附工艺流程 第2篇

物料在精馏低塔系统处理完毕后，剩余的不凝气体经过预热器预热进入吸附塔，乙炔和氯乙烯被吸附下来，无法被吸附剂吸附下来的其他气体通过尾排阀门排放到大气中。

吸附饱和的吸附塔经过压力均降，逆放，抽空一，抽空二，抽冲，抽空三，压力均升，终充8个步骤进行处理，塔内吸附的乙炔和氯乙烯完全解吸出来，通过压力差和真空泵送入转化。

下面将变压吸附的9个步骤进行分步介绍：

1、吸附

不凝气体在尾排前进入预热器，原料气在预热器内加热到40℃后，通过KV1阀送到吸附塔内。六塔流程为两个塔同时进行吸附，其他四个塔进行处理。原料气内氯乙烯和乙炔在吸附塔内被吸附下来，剩余未被吸附的气体，经过KV2阀到达尾排，通过压力调节阀门排放至空气中。

此过程需要的时间为804S，压力比精馏系统的压力低0.02MPa，在0.47～0.49 MPa。总时间的设定是根据原料气流量、净化气内的氯乙烯和乙炔含量决定的。

如精馏系统出现波动，变压吸附的压力也同时跟着波动。所以，我们在操作时，要保证精馏压力及原料气的流量稳定。当精馏停车时，系统通过KV10，KV11或KV15,KV16阀切换至直排；精馏压力低到设定值（0.45 MPa）时，系统自动进行切换。

2、压力均降 吸附结束后，饱和的吸附塔在设定好的T2步骤进行压力降，通过KV5和KV9阀，将吸附塔内的压力泄入中间罐内。均降步骤在16S就可完成，剩余的时间留给抽空三，使得抽空三步压力尽可能的抽至-0.09MPa吸附塔的解吸更彻底。

吸附塔压力由0.48MPa降至0.22MPa。

3、逆放

均压结束后，吸附塔的逆放为T4和T6步骤，共计130S。此时，吸附塔的压力通过KV17阀进入转化二级混脱，为防止转化压力波动，控制HV102阀门的开度调节，使气体的压力缓慢释放。

压力由0.22MPa降至0.04～0.05MPa。HV102的斜率系数为1.00，阀门的最小开度为25%，最大开度为100%。

4、抽空一

逆放结束后为吸附塔的T8抽空一，打开KV18或KV19阀控制HV102阀门的开度，真空泵

设定的时间为132S，达到要求的真空度-0.05 MPa。

5、抽空二

6、抽冲

7、抽空三

8、压力均升

变压吸附 第3篇

1 径向流变压吸附分离技术的应用

径向流吸附器在变压吸附分离技术中的应用是随着径向流反应器在化学工业中的大规模应用逐渐发展起来的。有关径向流反应器的发展、应用和研究, 文献中有比较详细的回顾和讨论[7-18]。了解和分析径向流反应器的应用和研究历程对进一步拓宽径向流吸附器在变压吸附分离技术的应用范围以及加快和提高其研究进程和水平是非常有借鉴意义的。

径向流吸附器最早是用在深冷法空气分离系统的前端净化系统中, 用来吸附净化空气中的水分、二氧化碳及其他碳氢化合物, 该净化系统称为分子筛纯化器。早期的深冷空分系统由于空气处理量小, 故分子筛纯化器一般采用立式平面床结构, 但当处理空气量大时, 则采用卧式水平床吸附器。但卧式吸附器有很多缺点, 如床层厚、阻力大、能耗大、占地面积大, 一旦床层不平或气流不均就有可能造成气流短路, 使部分分子筛颗粒流化, 加速分子筛粉化[19]。针对卧式吸附器的缺点, 法液空经过多年研究, 于1979年首次在法国某公司的6400Nm3/h空分制氧系统上使用了立式双层径向流吸附器[20]。1995年, 由法液空计算、设计并提供内件, 四川空分设备厂联合制造生产的该类吸附器在提供给国内某化肥厂的40000Nm3/h空分制氧系统上获得成功应用[19]。1996年, 由法液空提供的国内某钢铁公司35000Nm3/h空分制氧系统上也使用了径向吸附器, 该套吸附器也是由法液空计算、设计并提供内件, 由杭氧液空公司制造[19]。截至2002年, 这种结构的空气纯化器制造和运行的总数量, 法液空已逾200台, 具有当今世界的设计先进水平[21]。2005年, 由中国空分设备公司自主设计、研制的立式双层床径向流分子筛吸附器首次成功应用于国内某钢厂的20000Nm3/h空分制氧系统[22]。2008年和2011年, 径向流分子筛纯化器相继在邯郸钢铁集团有限公司新区配套2*35000Nm3/h空分和法液空 (伊春) 35000Nm3/h空分工程中成功应用。2012年, 攀钢梅塞尔新建6号40000Nm3/h空分中也采用了径向流分子筛纯化器。

随着PSA制氧技术的日臻成熟, 在氧纯度小于95%的应用场合, 与深冷法制氧形成了激烈的市场竞争。为了进一步增加规模、降低能耗, 充分发挥PSA技术的优势, 采用立式径向流吸附器是一种好的选择。Linde公司的第一台采用径向流吸附器的真空变压吸附 (Vacuum Pressure Swing Adsorption, VPSA) 制氧装置于1997年成功投入运转[23]。2001年, 美国PRAXAIR公司为国内某钢铁厂提供了两套VPSA径向流PSA制氧装置, 用于2000m3高炉的富氧喷煤[24]。两套制氧装置总产氧量达到8888Nm3/h, 氧纯度为90%, 单位纯氧电耗仅为0.33kWh/Nm3, 制氧量可在0~100%负荷内调节。

可以看出, 目前径向流PSA技术的应用主要集中在大型深冷空分设备的空气预纯化和单机制氧量在1500~5000 Nm3/h的VPSA制氧领域, 且前者的应用更成熟, 设计水平也较高。因此, 径向流PSA技术的发展和应用前景是非常广阔的。

2 径向流变压吸附分离技术的研究进展

一方面, 径向流动设备的关键和首要在于流体的均匀分布, 即要求流体经分布器的侧壁小孔流入 (合流) 或流出 (分流) 时, 必须沿吸附器轴向均匀分布;为此, 必须通过正确合理的理论计算和实验验证来获得径向流吸附器各组件的合适结构参数。另一方面, 径向流变压吸附与传统的轴向流变压吸附过程相比, 由于吸附器结构形式的改变, 相关结构参数和过程操作参数对吸附过程的传热、传质规律和最终的吸附分离性能的影响势必不同;因此, 对径向流变压吸附分离过程开展理论与实验研究对设计和优化分离过程是必要的。

2.1 径向流吸附器结构形式研究

早期的径向流设备主要应用于空气预纯化器和催化反应器, 而且存在很多缺点, 如大的空隙容积、流体分布不均、设计未考虑流体的反向流动、结构复杂导致的分子筛装填困难以及高压降等。针对这些不足, 专门用于PSA或VPSA的径向流吸附器设计相继出现。两种典型的而且应用较多的径向流吸附器的结构形式如图1所示[25, 26]。

图1 (a) 所示的吸附器下部和上部分别装有吸附剂 (图中A, B所示) , 对于PSA制氧, A为氧化铝, B为5A、13X或LiX等分子筛。该设计的独特之处在于, 气流的轴向均匀分布是依靠吸附器中心合流流道内的一个锥形导流器实现的, 该导流器使得中心合流流道的横截面积从上到下基本呈线性增加。与该设计类似的径向流吸附器已经取得了成功应用[19, 20, 21, 22]。

Smolarek等[26]在其专利中提出了一种更为紧凑的径向流吸附器, 如图1 (b) 所示。该径向流吸附器外壁有一定的锥度, 目的是能够与吸附器内部的的多孔外分布器形成一个变截面的梯形流道, 以此来使流体沿轴向分布均匀。该梯形流道的下部横截面积较大, 降低了进气和逆流排气时的压力损失, 同时减少了不必要的空隙容积, 从而提高了吸附过程的效率。为了获得低压降、低空隙容积以及均匀的流体分布, 该专利对流道的宽度和容积进行了限定:外环梯形分流流道的下部宽度和中心环形合流流道的宽度通常为吸附剂装填高度的2%~8%和5%~13%;吸附器进气侧和产品侧的空隙容积分别与吸附剂床容积之比通常为10%~25%和3%~10%。Celik等[27]通过模拟计算发现, 当吸附剂床高度从2.54 m增加到5.08 m, 而其他几何尺寸不变时, 仅仅依靠Smolarek等[26]的梯形流道进行流体分布的不均匀度从2%~3%上升到10%~15%。为此, Celik等[27]采用内外分布筒不均匀开孔双边调节的方法来提高气流分布的均匀度, 推荐的开孔设置为:分布筒轴向靠近底部 (进气侧) 的1/3段开孔率为1%~10%, 中间1/3段开孔率为10%~25%, 上部1/3段开孔率为25%~50%。文献[24]中用到的吸附器与图1 (b) 中的结构类似。

径向流吸附器结构形式的研究与改进受益于对径向流反应器的研究成果。为了正确选择、设计径向流设备的气流分布气, 必须弄清分布器主流道内流体的静压分布规律和分、合流情况下流体穿孔阻力系数等问题。上海化工学院等[7]于1979年进行了径向反应器流体均布的研究, 测定了单孔板和喷嘴阻力系数, 分、合流情况下穿孔阻力系数和动量交换系数, 为后续研究打下了基础。张成芳等[8, 9]详细探讨了径向反应器流体均布的合理设计, 提出了流体均布的设计原则, 计算了主流道静压分布, 对流体分布型式和流道尺寸的选择进行了研究, 具体的阐述了流体均布的开孔调节问题, 提出了确定开孔率的设计方法。朱子彬等[10]针对动量交换型流道, 叙述了主流道静压的各种组合情况, 提供了最佳流道截面比的开孔参数和外分布流道截面较大时的开孔参数;指出为了获得开孔的均匀分布, 应使开孔控制流道的横截面积与分布筒开孔总面积比大于某一临界值, 并且提供了不同情况下此临界值的大小。

值得注意的是, 在张成芳等和朱子彬等的研究中提出一个最佳截面比的概念。在这种截面比的情况下, 分、合流主流道间各点的静压差的差别均可等于零。在推导该最佳截面比公式时, 由于研究对象是反应器, 在分、合流流道内流体的质量流量不变;而对于变压吸附就不同, 以VPSA制氧为例, 由于空气中体积比为79%的氮气绝大部分被分子筛吸附, 在合流流道中的产品氧气的质量肯定要比分流流道的进气流量小得多。因此对于径向流吸附器, 其最佳截面比不能直接采用推荐公式计算, 相应的开孔参数等数据的适用性也亟待验证。

卢明章等[20]对用于大中型深冷空分设备空气净化的立式径向流吸附器进行了气流均布实验, 在分流流道截面积及分流流道模型 (动量交换控制型) 保持不变的前提下, 通过改变合流流道的截面积、改变流道的组合型式 (型、Z型) 、改变中心集气管尺寸及其离底距离、是否采用测流开孔调节等方法来组合试验工况。结果显示, 立式径向流吸附器应优先选择向心型流道布置, 采用内分布筒开孔调节时, 气流不均匀度小于±5%;同时验证了朱子彬等提出的关于当分、合流流道截面积满足最佳截面比时, 只要使该截面比大于相应的均匀开孔临界管孔截面比, 分布筒均匀开孔即可保证气流沿轴向均布的设计方法的正确性。由此可以看出, 当分、合流流道中主流气体的质量变化不太大时, 张成芳等、朱子彬等提出的径向流反应器的相关设计方法还是适用的。

Heggs等[28]对一种具有多吸附层的径向流空气净化器, 采用数值计算和实验相结合的手段研究了吸附床内的流体分布情况和压降特性。结果显示, 实验值和计算值之间的差别较大, 尤其是分流流道内压力的分布, 导致误差过大的原因是气体进口的几何结构没有在模型中充分考虑。Kareeri等[18]建立了径向流反应器的计算流体力学数学模型, 并采用CFD软件模拟了Heggs等进行计算和实验的径向流空气净化器, 结果显示Kareer等[18]的CFD模拟结果更加接近实验值。洪若瑜[14]等通过比较分析各种径向流固定床数学模型, 也建议采用计算流体力学的方法来深入研究径向流反应器内的变质量流动。因此, 通过建立严格的流体力学模型来反应径向流吸附器内流体的流动特性, 采用实验研究或理论研究来精确测定模型参数, 封闭流体力学模型, 在此基础上进行径向流吸附器的设计和优化是一种好的途径。

2.2 径向流变压吸附分离理论与实验研究

从微观角度看, 径向流和轴向流变压吸附分离过程中气体在吸附剂颗粒中的扩散、传热、传质等规律是相同的;但从宏观来看, 由于径向流吸附器结构的不同, 整个吸附分离过程的传质规律和分离效果与轴向流变压吸附是不一样的。

吸附传质规律的研究常借助于吸附穿透曲线。有关轴向流吸附器穿透曲线的研究已经很多, 也比较成熟, 而径向流吸附器中, 流体流过的截面面积与主流速度都在不断变化, 穿透曲线如何变化, 则是个新的问题。郑德馨等[29]采用13X分子筛作吸附剂, CO2为吸附质, N2为惰性气体, 初步建立了单组分径向流吸附器的数学模型, 对穿透曲线进行了求解并作了实验验证。模型的建立、求解和实验装置均基于向心Z型径向流动吸附器。

该模型计算结果与实测穿透曲线基本一致, 但在穿透曲线拐弯处附近误差较大, 其原因可能是理论模型忽略了吸附热和床层径向扩散等。

Rota和Wankat[30]首先提出了径向流快速变压吸附 (Rapid Pressure Swing Adsorption, RPSA) 概念。Chiang和Hong[31]采用粒径为3μm的5A沸石分子筛在径向流吸附器上进行了RPSA制氧实验。研究发现, 离心操作获得的氧气纯度总是比向心操作获得的氧纯度要低;因为在径向流吸附器中, 流体流动阻力大部分存在于吸附器的中心部分, 而在外环进气侧的压力梯度较小, 因此向心操作使吸附剂能够得到更充分的利用。Huang和Chou[32]建立了轴向流和径向流RPSA数学模型, 通过Chiang和Hong[31]、Pitchard和Simpson[33]的实验数据进行了验证, 模拟结果与实验值吻合较好。。

Huang和Chou[32]通过模拟计算径向流RPSA制氧过程, 系统考察了径向流吸附器有效长度、进气方向 (向心或离心) 、吸附剂颗粒大小、进气压力、产品流量等参数对氧气回收率和纯度的影响;并且与轴向流RPSA的分离性能进行了比较, 结果显示在相同的产品流量时, 径向RPSA的氧气纯度要高, 单位重量吸附剂的气体产量也增加, 但是回收率有所降低。

杜雄伟[34]采用平衡理论, 对径向流吸附器空气吸附分离制氧动力学行为进行了分析研究, 考察了主要吸附质氮气在吸附器中的浓度分布、传质区的移动以及穿透曲线等, 并与轴向流中的动力学行为进行了比较。借鉴径向反应器的设计理论, 设计出符合实验要求的半工业性立式双层径向流吸附器, 吸附器采用向心π型分布合流均匀开孔控制。在自行研制的两塔径向流VPSA制氧半工业性实验装置第一次系统地探讨了上述3种带有重叠步骤循环及其工艺参数对制氧性能的影响, 比较了不同循环优化工况下装置的制氧性能。实验比较了径向流与轴向流VPSA制氧效果, 在相同气源、相同分子筛量条件下, 对各自相应的最佳运行结果比较发现, 采用径向流吸附器和具有重叠步骤的短周期循环, 与轴向流系统相比, 可以有效降低吸附过程压比, 提高解吸压力, 减少吸附器压降, 在氧气回收率降低不太大的情况下, 增加分子筛氧气产率。

综上所述, 与轴向流PSA分离过程的理论和实验研究相比, 径向流PSA分离过程的研究显得相对匮乏, 相关报道也很少, 这种研究状况与径向流PSA技术的潜在应用需求是不适应的。

3 研究展望及建议

通过对径向流PSA技术应用趋势的分析不难推测其发展前景是非常广阔的, 由于竞争压力的增加, PSA设备制造企业不得不让其设备在高气体流速和短传质区条件下运行, 这样径向流吸附器的设计将越来越受到青睐。目前应用较多的径向流吸附器大多以专利的形式出现, 且为国外大型气体公司所有, 尤其是改善气流均匀分布的一些核心技术, 极大的限制了国产设备的开发和应用。此外, 关于径向流PSA分离过程的理论和实验研究较轴向流PSA也显得比较落后。因此, 建议今后主要在以下两方面积极开展研究工作: (1) 消化现有径向流吸附器的设计理念和技术, 充分借鉴径向流反应器的设计经验和理论, 采用先进的计算流体力学研究手段, 大力开展径向流吸附器结构研究; (2) 在径向流吸附器结构研究的基础上, 广泛吸纳轴向流PSA分离过程的研究手段和大量理论成果, 对径向流PSA分离过程进行系统深入研究, 开发与之适应的工艺流程, 寻找优化的过程参数, 努力提高分离设备的性能, 适应工业化需求。

4 结论

(1) 径向流变压吸附技术具有很好的应用前景;

(2) 径向流吸附器的应用有其自身特点, 针对径向流反应器提出的设计方法不能完全照搬;

(3) 径向流变压吸附分离过程的工艺流程、操作参数及优化策略有待深入研究。

摘要：径向流吸附器在变压吸附分离技术中的应用是随着径向流反应器在化学工业中的大规模应用逐渐发展起来的。本文回顾了径向流变压吸附技术的应用历程, 表明其应用前景是非常广阔的。详细讨论了径向流吸附器结构形式、相关理论和实验研究进展, 指出径向流反应器的设计方法不能完全直接应用于径向流吸附器的设计, 径向流变压吸附分离过程的工艺流程、操作参数及优化策略有待深入研究。

化工原理变压吸附论文（本站推荐） 第4篇

摘要

介绍了变压吸附技术的基本原理及其开发与应用，并对今后变压吸附空气分离技术的发展方向提出了看法。关键词

空气分离 变压吸附 制氧

1.引言

变压吸附(PSA 3技术是近几十年崛起的气体分离技术，PSA用于制氧是近来发展起来的新技术。它与传统的已有近百年历史的深冷法制氧工艺相比，两者各有千秋，在制氧领域各自发挥独自的优势，又彼此激烈竞争。近几年，由于变压吸附空分制氧工艺具有操作灵活方便、投资少、性能好等优点，使其在中小规模空分领域确立了优势，并正不断向大型化发展，对它的研究也成为化工领域的一个热点。

2.变压吸附基本原理

2.1吸附的定义

当两相组成一个体系时，两相界面处的成分与相内成分是不同的，在两相界面处会产生积蓄，这种现象称为吸附；而被吸附的原子或分子返回到液相或气相的过程，称为解吸。在两相界面处，被吸附的物质称为吸附质，吸附相称为吸附剂。

2.2常用的吸附剂

主要有活性白土、硅胶、活性氧化铝、活性炭、碳分子筛、合成沸石分子筛等。2.3变压吸附工作的基本步骤

单一的固定吸附床操作，无论是变温吸附还是变压吸附,由于吸附剂需要再生，吸附是间歇式的。因此，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，保证整个吸附过程的连续。

对于变压吸附循环过程，有三个基本工作步骤： 1．压力下吸附

吸附床在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，选用前述的降压、抽真空、冲洗和置换中的几种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，然后再用冲洗、抽真空或置换。

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，直到吸附压力为止。接着又在压力下进行吸附。

3变压吸附空气分离技术应用与开发

3.1变压吸附工艺发展现状

变压吸附空分制氧工艺技术的进展与分子筛研制的成就息息相关。初期的PSA制氧装置大多为高压吸收，常压解吸，后来在中大型装置上采用了略高于常压下吸附在真空下解吸的方法。目前工业上操作状况如表3所示。一般来讲，若提高吸附压力，则吸附剂吸附的氮量增加，因此能减少吸附剂用量，但由于解吸排气的气量增加，所以氧收率降低。为了提高氧气回收率，减少电耗，工艺上将吸附压力降至略高于大气压，解吸采用抽真空，这是目前大型工业制氧装置的主流。3.2从空气中制取富氧

传统的制氧方法是空气的深冷分馏，此法可制取高纯度的氧、氮和惰性气体，也是大规模生产这些气体的最经济的方法。但在许多场合，如废水处理、金属冶炼、医疗供氧、化工造气等等并不需要象深冷分馏法所制得的高纯度氧气，而且富氧的需用量相对高纯度氧要更多些。为此人们很早就企图实现用比深冷法更简便的方法富集氧气。对分子筛的研究发现，在5A型分子筛上空气中的氮是被优先选择吸附的分子，自此注意到应用分子筛分离富氮的可能性。变压吸附法制取富氧与变压吸附本身的开发一样，是沿着两条途径进行的：一方面是改善吸附剂的性能，以增大氮的吸附能力和富氮的分离系数；另一方面是改进工艺流程，根据富氧生产能力、纯度即吸附剂性能开发有各种二床、三床流程，前面介绍的多床制氢工艺也适用于生产富氧，吸附床数增加可提高产氧能力、降低总耗电量，但额外投资和床数增加的复杂性在经济上导致过于昂贵。所以目前工业上开发应用较多的是二、三床流程。

此法在吸附压力0.025MPa、抽空最终压力190乇下操作时，生产富氧纯度９３％，氧的回收率为３６～３９％。近年来，随着吸附剂制氧能力提高和工艺流程回收死空间气体的改进，所得富氧纯度大于９０％时，回收率为５０％，消耗能量小于０.５kwh/m3-O2,这个能耗已经与深冷空分制氧相接近。

3.3PSA制氧技术开发

3.3.1 新的制氧工艺——真空变压吸附

通常PSA采用的工艺是0.3-0.4MP加压吸附和常压解吸。1983年A.G Bager首先开发了真空变压吸附（VPSA）工艺，并申请了专利。所谓VPSA的制氧工艺就是在压力小于0.1MPa下吸附，真空下解吸。实践表明，真空再生法的性能优于常压再生法，又由于解吸用真空泵的能耗要比原料空气压缩机能耗低得多，从而降低了单位能耗。在这以后所公布的很多专利，都是以提高氧纯度及回收率为目的的。日本酸素工业株式会社即开发了低压吸附、均压、抽空、产品冲洗再说的生产 工艺。据报道，用该工艺制取的氧气纯度为93%-95%，产量为1000m3/h时的单耗为0.42kWh/Nm3。

3.3.2VPSA的操作条件

再生压力：再生压力对产品氧气的回收率影响最大，用高真空再生可得到较好的回收率，然而单纯提高真空度是不经济的；最佳压力变化范围取决于原料空气压缩所需能耗、真空泵的能耗及产品氧的回收率，对于一定的吸附剂还需通过试验加以决定。

4结束语

变压吸附噪音控制技术研究与应用 第5篇

1 噪音源分析

经我乙酯车间的初步分析, 装置内的噪音源主要分为两个部分:一是是装置均压时产生的高速气流对弯管直接冲撞产生的管道振动和噪音;另一方面是界区内动力设备和程控阀运行产生的机械噪音。装置内噪音具有声源分布广, 高、低频声源共存等特点。

2 消除噪音方法的选择

2.1 消除或消弱噪声源

2.1.1 从工艺上消除或消弱噪音源:

我车间经多次的协商和与设计方交流, 在现有的工况条件限制下, 无法从改造工艺上消除或消弱噪音源。

2.1.2 通过对产生噪音源的管道和设备采取表面包裹的方式消除噪音:

根据我车间实际情况, 噪音源分布全界区, 采取该措施所需费用庞大, 而且采用表面处理后对以后的检修、维护带来了很大的不便。

2.2 消弱噪音的传播途径

2.2.1 对全界区设置隔音罩是最有效隔音的方法, 但是考虑到装置的安全通风、经济等方面因素我车间不适合采用。

2.2.2在噪声源和办公区域间设置隔音屏障, 经过公司全面的考虑在装置北侧和西侧安装隔声屏障是最经济有效地治理方法。使用隔声屏障减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响。我们通过对安全性、隔音效果、实用性、经济可行性等角度考虑最终决定选择在变压吸附装置的北侧和西侧设置隔音屏障。

3 技术要求

3.1 安全方面

3.1.1变压吸附装置内为高压可燃、有毒有害介质 (硫化氢、一氧化碳、氢气、二氧化碳等) , 安装屏障后必须保证装置内的通风换气, 防止人员中毒、可燃气富集。在屏障合理位置安装消声百叶和防爆强制通风的风机。

3.1.2 必须保证屏障的稳定性, 安装强度按8级以上大风的风压标准。

3.1.3 屏障内必须保证有足够的照明。设计防爆照明设备。

3.1.4 吸音屏障的材料必须为阻燃材料。

3.1.5 消防安全。

确保消防设施, 消防通道可以方便正常使用。屏障确定位置为装置的西侧和北侧, 西侧根据现有的通道开设5扇隔音门, 北侧安装2扇逃生门。在消防栓处安装可向装置内的开口, 开口处采用隔音玻璃。

3.2 消音效果

设置屏障后, 要求吸隔声屏体外噪声降到80分贝以下, 1#楼, 2#楼外围有明显的下降。

3.3 屏障的使用寿命

3.3.1 屏障设置后15年内保证其效果为隔声屏体外噪声降到85分贝以下。

3.3.2 屏障整体结构无扭曲、破损、脱落、无腐蚀。

4 变压吸附噪音控制实施方案

4.1 屏障高度的确认

隔声屏障的插入损失由下列公式来计算:

式中:f—声波频率, Hz

δ=A+B-d为声程差, m

c—声速, m/s

在上述计算过程中, 设噪声源主要声波频率f=250Hz, 隔声屏高度为12.5m (实际高度在12.8m) , 在此计算声屏障对距离为4m, 降噪效果应为25d B上述计算值为理论值, 实际降噪效果会略有降低。

4.2 隔声屏障结构

屏体外部采用铝合金微孔吸隔声板 (对低频声波具有良好的吸音效果) , 内部选用吸音纤维 (主要吸收高频声波) , 屏体下部选用2米导流片, 这样既能保证有良好的通风效果, 又能保证有较好的隔音效果, 造价也会大大的降低。此板有一定的防水性, 抗腐蚀能力也较强, 但造价较普通的吸音材料高。屏障设置在变压吸附区域边侧, 屏障高度为12.5m, 屏障长度为100m。

不同高度屏障降噪效果预测

设计屏障隔声量大于25d B, 平均吸声系数大于0.7。

插入损失 (降噪效果) :

以1000Hz频率的声级做参考, 插入损失如下表:

上述表格中绕射声衰减是通过点声源绕射声衰减模型公式得出理论数据, 实际工程中, 声源具有一点的大小, 且屏障长度有限, 因此实际插入损失会比理论值低一些。

由于声屏障下部拟设置消声导流片, 因此, 要达到良好效果, 也需考虑消声导流片的消声量足够大。

5结语

4500m3/h变压吸附运行总结 第6篇

变压吸附是近40年发展起来的用于气体分离和提纯的一项技术。我国石化行业在20世纪70年代引进这一技术, 从原料气中脱除CO2以制造高纯度的H2。但运用变压吸附技术从变换气中脱除CO2是1991年才实现工业化的。

我公司2011年运用变压吸附对脱碳高闪气中的CO2进行脱除, 装置设计规模为处理气量4 500m3/h, 采用VPSA 8-2-4工艺。由于系统切换阀门较多, 且切换频率较高, 在运行期间, 先后出现过阀门密封环气体冲刷磨损, 液压阀活塞油封损坏, 换向阀故障, 阀头脱落等现象。本文对这些问题进行总结与分析。

2 系统运行两年间出现的问题及处理方法

2.1 密封环寿命短

变压吸附装置自2011年5月投运以来, 运行中出现的主要问题是, 均压阀密封环使用寿命太短, 自2011年8月份开始, 累计更换一、二均密封环 (DN100) 30个, 三、四均密封环 (DN125) 5个。到2011年11月22日, 平均使用20d左右, 就出现逆放压力高, 放空声音大的现象。基于以上情况, 经分析并与厂家沟通后认为, 使用寿命太短是由于在均压时气体流速太大。后根据气体流量在一、二均和三、四均阀门前面分别增加3mm厚的不锈钢节流环8个 (一、二均DN100的中心开直径35mm圆孔, 三、四均DN125的中心开直径37mm圆孔) 。

3月13日在一、二均阀前加了节流孔板, 确实起到了延长密封环寿命的效果。后在3月30日三、四均阀前也加了节流孔板, 运行情况较好, 使用寿命明显延长, 其均压时间的变化如表1 (吸附压力0.7MPa) 。

但运行期间, 随着气量的增加, 出现了3、4均在保证指标的循环周期下, 均压不平衡 (均压时间不够) 的现象。我们在以往经验的基础上将三、四均DN125的中心开孔直径由37mm增加至50mm。这样改造后, 运行两年未出现密封环冲刷损坏现象。

2.2 损坏密封环的查找

阀门密封环的损坏由于损坏程度的不同, 以及切换阀门太多等原因, 不易准确判断, 这就需要我们在56个阀门运行期间, 靠经验和理论进一步分析, 准确确定泄漏阀门的部位, 为快捷检修创造条件。下面就我公司系统的8-2-4工艺运行情况, 对如何判断密封环损坏谈几点看法。

(1) 二均平衡后压力升高的情况

两塔的二均降和二均升压力平衡后, 该两塔的二均阀门就处于常开的状态, 如该两塔的压力均涨, 说明比该两塔压力高的塔二均阀门漏气, 这时将压力高的这些塔进行统计, 例如, 有A、E、G塔。等到下一时间段, 如另外两塔的二均降和二均升压力平衡后也出现压力升高的情况, 也将压力高的塔进行统计, 例如, 有E、G、H塔。同理, 再等到下一时间段还可统计, 例如, 有G、H、B塔。这时可以用归纳法找出三次罗列的塔中每次均存在的塔, 就可判断为该塔二均阀门的密封环损坏。例如, G塔104阀。以上的判断方法掌握了, 只要打开系统压力曲线, 就会很快地判断出哪一塔的终充、1吸附、2吸附曲线下方的二均压平衡后均涨, 则该塔的二均阀密封环有损。

(2) 二均平衡后压力降低的情况

打开系统压力曲线观察, 如发现二均平衡后压力有降低的趋势, 同时伴有四均压力上涨的情况, 则可初步判断正在进行二均压的两塔四均阀有漏气或正在进行四均压的两塔二均阀有漏气。而后针对这四个阀门进一步分析即可准确判断出哪一阀门的密封环有问题。

(3) 停车保压时塔压变化的情况

在停车保压期间, 如出现某一塔的压力降低同时有另一塔压力上升的情况, 则可初步判断为这两塔同一工作性质的阀门有问题, 而后针对这两阀门可用打开总管导淋泄压的方法进一步确定。如打开某一总管导淋后, 出现低压力塔的压力不再上涨或两塔压力同时下降的情况, 则可确定为该总管上对应两塔阀门的密封环有损。

(4) 停车保压时塔压无变化的情况

如停车后塔压力没有变化, 也可能是某一塔的某一阀门有问题, 只不过是单一塔的单一阀门密封环有问题, 可采用逐一打开总管导淋泄压, 看塔压有无变化进行判断。

根据以上的方法确定哪一密封环损坏后, 将需处理阀门的塔运行至逆放时停止运行, 视损坏的情况研磨平后重新使用或更换密封环。

2.3 液压截止阀阀门开关失控

运行期间, 单一的阀门不能按预期程序开关, 导致高低压塔的串气, 使系统工艺紊乱。出现的原因有换向阀电磁铁烧毁、换向阀油路堵塞、液压截止阀活塞油封损坏等几种情况。电磁铁烧毁的判断比较容易, 只要我们在通电状态下, 看有无磁性就可判断。换向阀油路堵塞和液压截止阀油封的损坏根据损坏程度的不同, 不易观察。一般情况下, 只要手动操作换向阀, 根据用力的大小去判断, 用力比平时费力, 则油封损坏的可能性较大, 反之则为换向阀故障。

在以上原因查找的基础上, 对症检查, 采取更换电磁铁、清洗换向阀或更换油封等方式处理。

3 结语

变压吸附 第7篇

1 事故经过

某年底某日上午11时, 某公司精炼车间二段变压吸附装置安排钳工检修班组, 对T-1塔K-07程控阀存在的泄漏缺陷故障, 进行临时检修更换。在车间签发的《设备检修任务单》上, 提出工艺方面的安全措施有:已停塔卸压, 并确认可更换;机械方面提出安全措施有:停用、卸压、排气, 注意安全。现场工艺检查确认吸附塔压力降为零后, 安排检修人员进入现场开始检修作业。

当时进入检修作业现场共有6名检修人员;其中3名检修人员站在管线上, 2名检修人员分别站在与K-07程控阀相邻的K-01程控阀的两侧, 1名检修人员站在K-07程控阀一侧;另外3名检修人员站在管线下方的地面上。检修人员在用手动葫芦及铁撬棍等工具对K-07程控阀更换吊装就位的过程中, 手动葫芦导链和检修工具铁撬棍, 误碰到控制原料气管道进口的K-01程控阀手动开阀控制销, 造成K-01程控阀突然开启, 致使该工序其他吸附塔及工艺管道内的变换气, 经正在检修尚未安装到位的K-07程控阀法兰口喷出。变换气喷出时, 在管线上方作业的3名检修人员中, 站在K-07程控阀一侧的1名检修人员, 跳下管线后腿部受轻伤;站在K-01程控阀两侧的2名检修人员, 被变换冲落管线受重伤;另外3名站在地面检修人员, 除1人因靠近K-07程控阀法兰口, 被喷出的变换气冲出约5米, 并被爆炸的火焰灼伤外, 其余2名地面检修人员安全撤离。

在大量变换气喷出后, 在该二段变压吸附装置砼体框架空间内急剧扩散, 形成可燃混合气体的爆炸云团。变换气在泄漏过程中, 冲断了K-01程控阀阀位测量线路并产生了电火花, 引发了气相空间化学爆炸、燃烧。爆炸后在K-07程控阀法兰口形成了剧烈燃烧的火焰, 高温炙烤致使该阀下方变换气管线其发生材质蠕变撕裂, 引发了第二次管道爆炸。爆炸、燃烧事故发生后, 该二段变压吸附装置系统剩余的变换气在该法兰口持续燃烧了约6个小时, 在可燃气体燃尽后火势自然熄灭。

2 事故原因

2.1 造成该起爆炸事故的直接原因是:

2.1.1 在检修K-07程控阀过程中, 工艺处理没有严格落实检修阀门与工艺生产系统隔断的检修规定, 即工艺交付检修前, 未关闭T-1吸附塔变换气 (变换气管道入口阀) 的手动切断碟阀, 而错误地将K-01程控阀作为与系统工艺切断阀来使用, 为事故的发生埋下了隐患。

2.1.2 检修人员在吊装更换K-07程控阀调整就位过程中, 甩动、搁放手动葫芦导链时, 均可触碰到相邻的K-01程控阀的手动开阀控制销, 开启控制T-1吸附塔变换气进入, 使系统内变换气经检修的K-07程控阀泄漏, 最终酿成了该起事故。

2.2 造成该起爆炸事故的间接原因是:

2.2.1 该公司存在设备检、维修管理制度不健全, 对附带仪表控制机构的变压吸附装置未制订相关的检、维修规程, 特别是对于检修部位并联管线、串联管线上的阀件、工艺设备应该如何检修的安全防护措施没有明确的要求。

2.2.2 该公司对化工操作人员及设备检维修人员的安全操作技能要求, 缺乏相关的工艺操作、检维修技术作业的培训, 对本次检维修工作所签发的《设备检修任务单》, 未认真进行安全风险分析, 未按照化工检修“定检修任务、定检修人员、定检修安全措施、定检修质量、定检修时间”的“五定”制度要求落实安全防范措施, 造成检修前检修阀门管线与工艺系统未隔断。

3 安全防范措施

3.1 该二段变压吸附装置在恢复开车前, 必须对该系统进行科学的检验、检测及安全评估。重点对K-01程控阀的电磁控制阀暴露出的手动开阀控制销容易被误动的现象, 进行认真检查整改, 确保不再发生类似事故。

3.2 设备间的隔断措施要严密, 应加强设备检查和维护管理, 在检、维修过程中应对于生产过程中设备状态要全面掌握, 尤其是关键阀门隔断必须明确。

3.3 对该二段变压吸附装置所有吸附塔, 以及该装置中所有压力管道均应经过相关安全监管部门的安全性能技术鉴定, 确认合格后方可使用。

3.4 根据规范要求在变压吸附装置现场设置可燃气体检测器, 并将报警信号引入控制室进行声光报警。

3.5 补充和完善相关安全管理制度及相关安全操作规程, 并落实到车间全体人员的安全培训工作中, 提高员工岗位操作技能和安全素质。

3.6 严格执行检维修风险分析程序, 对可能造成安全生产事故的因素一一辨识;加强风险控制和事故预想, 控制作业过程的不安全因素, 确保安全生产。

4 结语

许多安全生产事故的发生往往只是在一瞬间, 只有坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针, 明确安全生产工作的重要性, 做好安全生产工作的每一个细节, 将安全生产的各项要求落到实处, 才能防患于未然, 保障企业的安全生产, 防止安全事故的发生。

摘要：本文通过对某公司精炼车间二段变压吸附装置出现的爆炸事故进行分析, 从技术与管理的角度找出事故发生的原因, 提出了预防类似事故的安全防范措施, 保障企业安全生产运行。

关键词：变压吸附,爆炸事故,技术分析

参考文献

[1]《固定式压力容器安全技术监察规程》 (TGSR004-2009) .

变压吸附 第8篇

变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)这一概念最初是由德国学者Hkahle在1942年提出的,而后一篇无热吸附净化空气的专利文献在德国发表了。当时,所用的吸附剂是硅胶、活性氧化铝、活性炭等,这些吸附剂对于氧、氮而言,其吸附性较弱,分离系数也较低,难以实现分离。所以,该技术于20世纪50年代才开展逐渐发展起来。20世纪60年代初,美国联合碳化物公司应用变压吸附技术顺利从氢废弃中提纯到氢气。70年代后,变压吸附技术开始被逐步推广开来,尤其是在天然气、工业尾气的提氢、空气的净化与干燥中,该技术获得了广泛应用。1977年,德国用煤研制了碳分子筛,并申请了专利,而后美、日等国试制用碳分子筛变压吸附进行空气分离制氧氮配置。发展至今,变压吸附配置已经商品化,相关仪器的市场竞争也越来越激烈,美国联合碳化物公司的变压吸附制氢、制氧、制氮的仪器在全球获得了竞争优势,其多床工艺制氢的纯度高达99.999%,回收率也超过85%;其专利沸石吸附剂制氮的纯度高达99.95%,制氧的纯度也达到了99.5%。

我国的变压吸附技术也越来越成熟,目前正被广泛应用于化工、钢铁、电子、啤酒、医疗、环保等行业中。在该技术的研究过程中,中国西南化工研究设计院获得了最高的成就,与德国的林德公司、美国的UOP公司并列为全球变压吸附三大专业研究设计院。中国西南化工研究设计院不断地对变压吸附技术进行创新,不仅节约了成本,也简化了操作流程,有效提升了气体分离提纯的综合效益。目前,我国在氢的分离与提纯中,变压吸附技术已经成为主流应用技术,传统的低温、电解等方法也逐步被变压吸附技术所取代。

2 变压吸附技术的基本原理

变压吸附技术的基本原理是,利用吸附剂对吸附质于不同分压下具有不同吸附容量、吸附速度以及吸附力,且于特定压力下对被分离的气体混合物的各组成成分进行选择性吸附,通过加压吸附去除气体混合物中的杂质成分,减压脱附杂质成分后,吸附剂即可获得重生。变压吸附技术的吸附循环周期通常很短,吸附热不排出床外,以供解吸时用,由于吸附热与解吸热的吸附床层温差较小,所以可将变压吸附技术当成是一种等温技术。变压吸附技术的流程可以简单概括为三个环节,即吸附、解吸再生、生压。

3 变压吸附技术的主要特点

对比其他气体分离提纯技术,变压吸附技术具有如下优势:(1)适用性强,耗能少:变压吸附技术的适用性强,能在不同压力范围下进行,部分有压力的起源还可免去再度加压的能量损耗,变压吸附技术在常温下进行气体分离提纯时,还可以免去加热与冷却的环节所造成的能量损耗。(2)产品纯度高,灵活性强:应用变压吸附技术制氢的产品纯度高达99.999%,制氮的产品纯度高达99.95%,制氧的产品纯度也达到了99.5%,操作过程中,还能按照工艺环境的不同,任意改变产品的纯度。(3)工艺流程简单,承受力强:变压吸附技术对水、硫化物、氨、烃类等杂质均有较强的承受力,且其工艺流程非常简单,无需繁杂的预处理工序,能够制氢、制氮、制氧等。(4)智能化程度高,便于操作:变压吸附技术工艺的相关仪器均由计算机控制,智能化程度较高,且非常便于操作,每班仅需稍微巡视便可,且可实现全自动操作,开停车简单、快速,一般只要30分钟就能获得所需产品。(5)调节能力强,操作弹性大:只要稍微调整下变压吸附技术的配置,就可以实现负荷的变化,且还能确保产品质量不受负荷的变化所影响,配置对气体混合物中的杂质含量与压力等条件的变化也有较强的适应性,调节区域也较广。(6)投资少,成本低:变压吸附技术的投资较少,操作成本较低,便于维护,利用率较高。(7)吸附剂使用周期长,正常情况下可使用超过10年。(8)配置可靠性强:变压吸附配置的运动配件只有程序控制阀,而程序控制阀的使用寿命较长,故障率也较低,非常可靠,且具有智能诊断功能,能实现吸附塔的自动切换。(9)环境效益高:排除气体混合物的特性,变压吸附配置在进行气体分离提纯期间不会对环境造成污染,几乎是一种“零污染”操作。

4 变压吸附技术的应用领域

4.1 氢气的回收与提纯

现代工业化生产存在大量的气体混合物,比如钢厂焦炉煤气、炼油厂含氢尾气等,利用变压吸附技术直接从这些气体混合物中提纯氢气,不仅大大减少了操作成本,从焦炉气中提纯氢气的耗能仅为0.4k W·h/Nm3,产品纯度高达99.999%。利用变压吸附技术制氢,其工艺中的吸附压力约为0.8~2.5MPa。初期变压吸附技术的应用局限在于难以对吸附后残留于吸附床中的产品成分进行回收再利用,在此问题的解决上,当前应用最多的是利用多床变压吸附工艺,其流程包括均压与顺向放压两个环节。正常情况下,均压的增加次数与产品的回收率呈正比,增加次数越多,产品的回收率就越高。实践表明,四床流程产品的纯度通常在99%以上,氢的回收率高于75%。按照变压吸附的配置规模,可应用四床、五床、八床、十床流程等。当前,全球最大的变压吸附技术制氢配置在我国试车成功,该配置实现了在12塔与6塔之间的随意转换,其处理气量为34×104Nm3/b,制氢水平为28×104Nm3/b,氢纯度为99.9%,氢回收率为90%以上。吸附技术制氢的成功试车,意味着我国的变压吸附技术已经挺进世界前列。

4.2 空气中富氧的制取

在废水处理、金属冶炼、医疗供氧等领域中,对所需氧气的纯度要求不高,过去常采用的制氧方法是深冷空气分离法。随着变压吸附技术的不断推广与应用,深冷空气分离法慢慢被取代。在从空气中制取富氧的过程中,变压吸附配置的吸附压力通常较低,按照吸附方法的不同,可将变压吸附制氧的工艺分成加压吸附于常压吸附两种。加压吸附工艺的压力范围一般为0.2~0.6MPa,于常压下解吸,该工艺具有仪器简单、操作成本低等优势,但也存在氧回收率、能量消耗大等不足,因此常被应用于不足200Nm3/h的小规模制氧领域中。常压吸附工艺的压力范围一般为0~50k Pa,抽真空解吸,压力范围为-50~-80k Pa,与加压吸附工艺相比,该工艺具有益气复杂、操作成本高、效率高、能耗少等特点。对于常压吸附制氧配置而言,氧气制取的成本主要集中于电耗,这也是判断制氧装置经济性能的决定性因素,当前,最具规模的常压吸附制氧的总体耗能约为0.3k W·h/Nm3,明显低于深冷空气分离法制氧所消耗的能量。所以,在产品单一且纯度要求不高的情况下,可应用常压吸附工艺制氧。

4.3 纯二氧化碳的回收与制取

在尿素生产、焊接保护等领域中,二氧化碳的应用越来越广泛。当前,可用于回收二氧化碳的气体混合物主要包括制氢装置废气、油田伴生气等。在这些气体混合物中,二氧化碳被当成是一种强吸附成分,吸附时,二氧化碳常会残留于吸附床中,因此,应用变压吸附技术制氢或回收二氧化碳所采用的工艺存在较大的差异性,回收、制取二氧化碳主要是从吸附相中制取产品。应用变压吸附技术回收、制取二氧化碳,最佳的压力范围是0.5~0.8MPa,二氧化碳的纯度超过99.5%。气体混合物中的有害成分被净化后,所得产品通常会符合食品级添加剂的相关标准。应用变压吸附技术回收、制取二氧化碳的一个关键环节是脱除合成氨变换气中的二氧化碳,常用的脱碳方法有湿法与干法两种,其中干法更具优势,不仅节能,其净化度、成本、能耗等均较佳。应用变压吸附技术进行尿素脱碳,二氧化碳回收率高达94%。

4.4 一氧化碳的回收与提纯

一氧化碳可用于制取甲醇、醋酸、脂肪酸等羟基化合物。正常情况下,对煤、石油、天然气等进行净化即可获得一氧化碳。转炉煤气中内含约60%的一氧化碳,工业尾气中也常含有大量的一氧化碳。应用变压吸附技术,可提纯工业尾气,进而将其制成碳一化工产品,这样不但能够有效预防因一氧化碳燃烧而形成二氧化碳,也能在一定程度上减少操作费用,提升经济效益。当前,应用变压吸附技术提纯一氧化碳的方法主要有二段法与一段法,其中一段法的应用更具优势。二段法是一种物理吸附,常用的吸附剂主要有分子筛、活性炭等,这些吸附剂的吸附能力排序为二氧化碳>一氧化碳>氢气>氮气,其中一氧化碳是一种强吸附成分,必须进行第一段变压吸附,另在此加压情况下吸附气体混合物中的二氧化碳。一段法一般是建立在高效的一氧化碳吸附剂上,通常需要应用到二段法中的第二段变压吸附以实现一氧化碳的分离,如此一来,不但将铜盐负载于分子筛、活性炭或氧化铝之类的吸附剂上,也在一定程度上提升了一氧化碳的吸附力。我国多家变压吸附技术研究设计机构研制了“一氧化碳—变压吸附”的专用吸附剂,这在有效提升了一氧化碳的选择性与均衡吸附量。

4.5 氯乙烯精馏尾气的回收

利用特殊符合吸附剂,能够在高压下选择性地吸附氯乙烯尾气中的氯乙烯和乙炔,进而从非吸附相中提取满足环保排放标准的净化气体放空。运用真空泵时降低压力可抽空吸附床,让吸附剂上的氯乙烯与乙炔脱附,再回氯乙烯生产装置回收利用,吸附剂也因此得以重生。变压吸附回收所得的氯乙烯精馏尾气经净化后,一般都能够达到国家环保排放标准,也具有较高的社会效益。

4.6 天然气净化与煤气层中甲烷的提纯

天然气中一般含有2%左右的甲烷同类物,这些物质的存在会对天然气原料的质量造成一定的影响。变压吸附技术的应用,能将天然气中的这些甲烷同类物组分脱除。当前,我国已研发出了多种变压吸附天然气净化装置。另外,我国是煤炭生产大国,每年因采煤排放出来的甲烷总量约占全球的30%以上,低浓度煤层气因为甲烷浓度较低也造成其利用率低,这样不但造成了资源浪费,也对自然环境产生了一定的破坏作用。如果能够将低浓度煤层气中的甲烷浓度提升至95%以上,则可将其应用于各种化工领域中,变压吸附技术的应用则可实现这一目标。低浓度煤层气中除了含有甲烷外,还有二氧化碳、氮气、氧气等气体,对这些气体的分离提纯,能够在一定程度上提升煤矿的安全性,不仅减少了环境污染,也能缓解资源短缺问题。事实上,早在1992年,美国UOP公司就已经从天然气中提纯到甲烷,其浓度为96.4%,回收率为85%。

5 结束语

在变压吸附技术不断研发的过程中,其在工业中的应用领域也将越来越广,甚至会延伸到废弃净化与综合利用中。目前,变压吸附技术在氢气的回收与提纯、空气中富氧的制取、纯二氧化碳的回收与制取、一氧化碳的回收与提纯、氯乙烯精馏尾气的回收以及天然气净化与煤气层中甲烷的提纯等领域中所取得的成果已经显而易见。未来在该领域的研究上,变压吸附技术与深冷技术、膜分离技术、变温吸附技术等气体分离提纯技术的联合工艺将是主流,这也会为变压吸附技术的应用开辟新方向。

摘要：变压吸附技术是一种重要的、高效节能的气体分离技术,具有耗能少、投资低、操作简便、可信度高等优势,目前正被广泛应用于工业领域中。随着变压吸附技术的不断成熟,其在气体分离提纯中的应用价值越来越高。本文就变压吸附技术的发展概况、基本原理、主要特点以及应用领域进行如下综述。

关键词：变压吸附技术,气体,分离,提纯,应用

参考文献

[1]廖恒易.浅谈气体的分离和提纯[J].低温与特气,2015(6):5-7.

[2]田玲,邓舟,夏洲,等.变压吸附技术在沼气提纯中的应用[J].环境工程,2010(5):78-82.

[3]阮雪华,贺高红,肖武,等.生物甲烷膜分离提纯系统的设计与优化[J].化工学报,2014(5):1688-1695.

[4]张强,王明亮,曹新峰.变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用[J].聚氯乙烯,2011(6):12-15.

[5]柳珉敏,徐文东,关建郁.变压吸附技术应用研究进展[J].煤气与热力,2010(10):1-4.

[6]张红丽,丁守军,翟伟,等.变压吸附技术在半焦煤气制氢工业中的应用[J].化肥工业,2015(5):43-45.

[7]丁慧,李进辉,黄文升,等.变压吸附技术的应用及其发展简述[J].油气田环境保护,2012(2):57-59.

[8]张义亭.浅谈变压吸附技术的应用[J].内蒙古石油化工,2015(4):107-108.

[9]卢建国,刘晶.变压吸附技术在氢回收中的应用[J].中国氯碱,2014(4):37-39.

变压吸附 第9篇

1 变压吸附空气分离技术的开发

1.1 技术原理

从原理上来看,变压吸附空气分离技术其实就是利用变压吸附法对空气中不同气体进行分离。所谓的变压吸附法,其实就是利用吸附剂对吸附质在不同分压下拥有不同吸附力、吸附速度和吸附容量的特点,从而实现对被分离气体混合物的有选择的吸附。在这一过程中,通过加压吸附,则能够使混合气中的杂质组分得到去除。通过减压吸附,则能够使这些杂质得到脱除,从而使吸附剂再生。利用该方法进行空气的分离,能够通过选取不同吸附剂对空气中的组成气体进行吸附分离。而经过处理,就能够实现气体的隔离,从而获得想要获取的气体。所以,采取变压吸附空气分离技术,能够实现短周期循环,并且能够不将吸附热移出床外,因此能够为空气分离提供较多的便利。

1.2 技术开发

(1)空气分离工艺流程。从空气分离的工艺流程上来看,利用变压吸附空气分离技术需要使空气经过过滤器后进入到压缩机。经过压缩机的压缩后,被净化的空气将进入冷却器冷却,从而使空气中的水分得到去除。为确保吸附器的效率和寿命,通常还会使空气经过除油处理。而使用的吸附器共有两个,被压缩和净化的空气首先会进入一个吸附器,然后由设备底部向上流动。经过分子筛时,空气中的水分和其他不需要的气体将被吸附,流至吸附器顶部的气体则为需要制取的气体。利用两个吸附器,则能够实现空气中的氮气和氧气的轮流分离。通过设置切换阀,则能够使其中一个吸附器始终处在加压吸附状态,而另一个则为减压解吸状态。通过交替循环生产,则能够完成空气的分离。制取的一部分气体则将经过单向阀输入储气罐,然后经过减压阀减压,并且最终进入流量计和湿化瓶中。而另一部分气体将被反吹阀清洗,其他气体将通过消声器排出装置。

(2)空气分离装置的结构及作用。从结构上来看,变压吸附空气分离装置由气源机构、分离机构、产品机构、解吸机构、控制机构和链接机构构成。其中,气源机构由冷却器、过滤器和压缩机等结构组成,负责提供低温、清洁和固定压力的气体。分离机构由分子筛、吸附剂和干燥剂等结构组成,可以实现空气中的气体分离。产品机构由储气罐、单向阀、减压阀和湿化瓶等结构组成,需要根据客户要求设定,能够为客户提供需要的气体。解吸机构由发生器和反吹阀组成,可以将除产品以外的气体排出系统,并且完成相关设备的清洗。控制机构由控制程序和电磁阀组成,能够对各个机构的运转和停止等状态进行控制,从而设备的正常运行。链接机构为各个机构之间的结构,能够起到连接各机构的作用。

2 变压吸附空气分离技术的运用

2.1 在氧气制取上的运用

在氧气制取方面,变压吸附空气分离技术得到了广泛应用。早在19世纪,人们就已经开始使用深冷法进行空气中的氧气分离制取,能够得到高纯度的氧气。但通常的情况下,在医疗供氧、废水处理、化工造气等领域,并不需要使用高纯度的氧气。使用变压吸附法进行氧气制取,可以利用5A分子筛进行空气中的氧气与氮气的分离。采取该方法,可以利用较低的压力进行解吸操作,吸附压力仅为0.2~0.5 MPa。在真空条件下,吸附压力可以达到0.1 MPa。因此在氧气制取方面,变压吸附空气分离技术具有更大的应用优势。

2.2在氮气制取上的运用

在粮食储存、冶金生产和电子生产等领域,都要使用氮气这一惰性保护气体。在过去,需要使用PSA制氮技术进行高纯度氮气制取。但是,该工艺操作较为复杂,并且会产生大量费用。而使用变压吸附空气分离技术,可以使用碳分子筛进行氮气的吸附。使用该技术,可以通过两个吸附器实现氮气的连续生产,提供的氮气的压力为0.5~0.8 MPa,纯度能够达到99.5%~99.99%。而在装置后进行制冷机的使用,则能够得到不同纯度的液氮,从而满足不同领域对氮气的使用需求。

3 结论

总之,随着相关技术的发展,变压吸附空气分离技术在氧气和氮气制取方面也得到了广泛的应用。所以,加强变压吸附空气分离技术的开发和运用,从而为相关行业提供浓度适合的氧气和氮气,则能够更好的顺应市场的变化发展。因此,相信本文对变压吸附空气分离技术的开发和运用问题展开的研究,可以为相关工作的开展提供指导。

摘要：在工业生产领域,变压吸附空气分离技术得到了广泛的应用。使用该技术,能够实现空气中的氧气和氮气等气体的高效分离,从而为工业生产提供需要的原料。基于这种认识,本文对变压吸附空气分离技术的开发问题展开了研究,并且从气体制取方面对该技术的运用展开了探讨。

关键词：变压吸附空气分离技术,开发,运用

参考文献

[1]向兆永.变压吸附空气分离制氧微型化技术讨论[J].科技展望,2015,05:126.

[2]郑卫东,于开录,李海平,等.水面舰船氮氧制备技术与装备[J].舰船科学技术,2013,07:134~140+153.