PSA制氫裝置培訓(xùn)教材

1、PSA制氫裝置培訓(xùn)教材第一節(jié)、概述第二節(jié)、吸附分離工藝原理第三節(jié)、工藝流程及工藝條件的選擇第四節(jié)、主要設(shè)備第一節(jié)概述吸附現(xiàn)象早就被人們發(fā)現(xiàn)利用，早在數(shù)千年前，人門就開始利用木炭、酸性白土、硅藻土等物質(zhì)所具有的強吸附能力進行防潮、脫臭和脫色，湖南長沙市出土的漢代古墓中就放有木碳，顯然墓主當(dāng)時是用木炭吸收潮氣等作為防腐措施。因此吸附分離是一門古老的技術(shù)。變壓吸附(PressureSwingAdsorption)氣體分離與提純技術(shù)成為大型化工工業(yè)的一種生產(chǎn)工藝和獨立的單元操作過程(稱為吸附分離工程)，是在上世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的。由于最早的吸附劑吸附能力較低、選擇性較差，吸附分離僅用在吸濕干燥、

2、脫色、除臭、飲用水凈化上，吸附劑往往是一次性使用，使用時能耗不高。1942年德國發(fā)表了第一篇無熱吸附干燥和凈化空氣(脫除C02和H20)的專利文獻，1959年Skarstrom發(fā)明了PSA氣體分離技術(shù)(當(dāng)時稱為“等溫吸附”或“無熱吸附”。上世紀(jì)60年代初，在世界能源危機情況下，美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)首次實現(xiàn)了變壓吸附四床工藝技術(shù)的工業(yè)化，于1966年建成投產(chǎn)了第一套PSA法從含氫工業(yè)氣體中回收高純度氫的工業(yè)裝置。隨著世界能源的短缺，各國和各行業(yè)越來越重視低品位資源的開發(fā)與利用，以及各國對環(huán)境污染的治理要求也越來越高，由于吸附分離技術(shù)投資少、運行費用低、產(chǎn)品純度高、操作簡單、靈活、環(huán)境污染

3、小、原料氣源適應(yīng)范圍寬，使得吸附分離技術(shù)在鋼鐵工業(yè)、氣體工業(yè)、電子工業(yè)、石油和化工工業(yè)中日益受到重視；另一方面，吸附劑也有了重大發(fā)展，如性能優(yōu)良的分子篩吸附劑的研制成功，活性炭、活性氧化鋁和硅膠吸附劑性能的不斷改進，以及ZSM特種吸附劑和活性炭纖維的發(fā)明，都為連續(xù)操作的大型吸附分離工藝奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。我國石化行業(yè)在上世紀(jì)70年代開始引進吸附分離技術(shù)，從合成氣中脫除CO以制造高純度氫氣。中國西南化工研究設(shè)計院于上世紀(jì)70年代初開2始進行采用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物的實驗研究，并于1982年在上海建成了兩套從氨廠弛放氣中回收氫的變壓吸附工業(yè)裝置。由于變壓吸附(PSA)氣體分離技術(shù)是依靠壓力的變化

4、來實現(xiàn)吸附與再生的，因而再生速度快、能耗低，屬節(jié)能型氣體分離技術(shù)。并且，該工藝過程簡單、操作穩(wěn)定、對于含多種雜質(zhì)的混合氣可將雜質(zhì)一次脫除得到高純度產(chǎn)品。因而近三十年來發(fā)展非常迅速，隨著吸附劑、工藝過程控制、儀表控制及工程實施等方面研究的深入，變壓吸附技術(shù)在氣體分離和純化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍日益擴大，已廣泛應(yīng)用于含氫氣體中氫氣的提純，混合氣體中一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氮氣、氬氣和烴類的制取、各種氣體的無熱干燥等，而其中變壓吸附制取純氫技術(shù)的發(fā)展尤其令人矚目。第二節(jié)吸附分離工藝原理一、基本概念吸附是指當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時，其中密度較低物質(zhì)的分子在密度較高的物質(zhì)表面被富集的現(xiàn)象和過程。具有吸附作

5、用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。我們通常所說的氣體的吸附是指氣體在與多孔性固體結(jié)束時，氣體中一種或幾種組分被吸著在固體表面的現(xiàn)象。1吸附過程的分類根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑分子之間的相互作用不同，吸附通常可分為四大類，即：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮、物理吸附。（1）化學(xué)吸附化學(xué)吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)兩者分子之間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的吸附過程。這種吸附過程一般進行的很慢，一般是不可逆的，解吸過程非常困難，吸附熱接近于化學(xué)反應(yīng)熱，且吸附劑本身的性質(zhì)對吸附質(zhì)的選擇性起著決定性。（2）活性吸附活性吸附是指吸

6、附劑與吸附質(zhì)兩者分子之間相互作用，生成有表面絡(luò)合物的吸附過程。這種絡(luò)合物不是一般的絡(luò)合物，吸附劑分子仍留在吸附劑的晶格上。這種吸附過程一般進行的也很慢，相間平衡持續(xù)時間較長；吸附熱較大，一般接近于化學(xué)反應(yīng)熱；一般是不可逆過程，解吸也比較困難；吸附劑本身的性質(zhì)對吸附質(zhì)的選擇性起著決定性作用。（3）毛細(xì)管凝縮毛細(xì)管凝縮是指固體吸附劑在吸附蒸氣時，在吸附劑孔隙內(nèi)發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象。一般需加熱才能完全再生。（4）物理吸附物理吸附是指依靠吸附劑與吸附質(zhì)分子間的分子力（即范德華力和電磁力）進行的吸附過程。其特點是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附熱一般不大，接近于冷凝熱；吸附過程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的

7、動態(tài)平衡在瞬間即可完成；這種吸附是完全可逆的；除了固體表面狀況之外，吸附劑本身性質(zhì)對吸附質(zhì)無選擇作用。PSA制氫裝置中的吸附主要為物理吸附。2吸附力在物理吸附中，各種吸附劑對氣體分子之所以有吸附能力是由于處于氣、固相分界面上的氣體分子的特殊形態(tài)。一般來說，只處于氣相中的氣體分子所受的來自各方向的分子吸引力是相同的，氣體分子處于自由運動狀態(tài)；而當(dāng)氣體分子運動到氣、固相分界面時（即撞擊到吸附劑表面時），氣體分子將同時受到固相和氣相中分子的引力，其中來自固相分子的引力更大，當(dāng)氣體分子的分子動能不足以克服這種分子引力時，氣體分子就會被吸附在固體吸附劑的表面。被吸附在固體吸附劑表面的氣體分子又被稱為吸附

8、相，其分子密度遠(yuǎn)大于氣相，一般可接近于液態(tài)的密度。固體吸附劑表面分子對吸附相中氣體分子的吸引力可由以下公式來描述：分子引力F二C1/rm-C2/rn(mn)其中：C1表示引力常數(shù)，與分子的大小、結(jié)構(gòu)有關(guān)C2表示電磁力常數(shù)，主要與分子的極性和瞬時偶極矩有關(guān)r表示分子間距離因而對于不同的氣體組分，由于其分子的大小、結(jié)構(gòu)、極性等性質(zhì)各不相同，吸附劑對其吸附的能力就各不相同。氦氣氫氣氧氣氬氣氮氣組分吸附能力一氧化碳甲烷二氧化碳乙烷乙烯丙烷異丁烷丙烯戊烷丁烯硫化氫硫醇戊烯苯甲苯乙基苯苯乙烯水強圖1為不同組分在分子篩上的吸附強弱順序示意圖二、吸附平衡1吸附平衡吸附平衡是指在一定的溫度和壓力下，吸附劑與吸附

9、質(zhì)充分接觸，最后吸附質(zhì)在兩相中的分布達(dá)到平衡的過程。在實際的吸附過程中，吸附包括兩個過程：吸附質(zhì)分子會不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子引力束縛在吸附相中（吸附）；同時吸附相中的吸附質(zhì)分子又會不斷地從吸附劑分子或其它吸附質(zhì)分子得到能量，從而克服分子引力離開吸附相（解吸）；隨著吸附質(zhì)在吸附劑表面數(shù)量的增加，解吸速度逐漸加快，當(dāng)吸附和解吸速度相當(dāng)，一定時間內(nèi)進入吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)和離開吸附相的吸附質(zhì)分子數(shù)相等，從宏觀上看，吸附量不再增加時，吸附過程就達(dá)到了平衡。對于物理吸附而言，動態(tài)吸附平衡很快就能完成。2平衡吸附量吸附過程達(dá)到吸附平衡時，吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量稱為平衡吸附量。平衡吸附量的

10、大小與吸附劑的物化性能比表面積、孔結(jié)構(gòu)、粒度、化學(xué)成分有關(guān)，也與吸附質(zhì)的物化性能、壓力（或濃度）、溫度等因素有關(guān)。在吸附劑和吸附質(zhì)一定時，平衡吸附量就是吸附質(zhì)的分壓（或濃度）和溫度的函數(shù)。3吸附等溫線（物理吸附的兩個性質(zhì)）在實際中，經(jīng)常用吸附等溫線來描述吸附過程中平衡吸附量與吸附質(zhì)分壓（或濃度）的關(guān)系，吸附等溫線就是在一定的溫度下，測定出不同壓力下，吸附質(zhì)組份在吸附劑上的平衡吸附量，將不同壓力下得到的平衡吸附量連接而成的曲線。（1）溫度和壓力對平衡吸附量的影響當(dāng)固定溫度（或壓力）時，平衡吸附量就是壓力（或溫度）的單值函數(shù)，從而得到吸附等溫函數(shù)（或吸附等壓函數(shù)）。對于確定的吸附劑和吸附質(zhì)（吸附體

11、系），在一定的溫度和壓力下，平衡吸附量是一個定值。圖2給出了不同溫度下的吸附等溫線示意圖。圖2不同溫度下的吸附等溫線示意圖從上圖的BTC和ATD可以看出：在壓力一定時，隨著溫度的升高吸附劑的吸附容量逐漸減小。從上圖的BTA可以看出：在溫度一定時，隨著吸附質(zhì)分壓的升高吸附劑的吸附容量逐漸增大。從微觀上解釋，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是：由于壓力越高單位時間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，因此壓力越高平衡吸附容量也就越大；而溫度越高氣體分子的動能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少，因此溫度越高平衡吸附容量就越小。吸附劑的這一特性也可以用Langmuir吸附等溫方程來描述：吸附常數(shù)，A，K

12、XiP（A:吸附質(zhì)i的平衡吸附量，K、K：P：I1+K2XiPi12吸附壓力，Xi：吸附質(zhì)i的摩爾組成）。在通常的工業(yè)變壓吸附過程中，由于吸附-解吸循環(huán)的周期短（一般只有數(shù)分鐘），吸附熱來不及散失，恰好可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，吸附過程可近似看做等溫過程，其特性基本符合Langmuir吸附等溫方程。2）吸附劑對不同組分的吸附能力不同（即具有選擇性）對于同一種吸附劑，不同的吸附質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，由于吸附質(zhì)各組分分子的結(jié)構(gòu)、大小、極性各不相同，吸附劑對吸附質(zhì)的吸附能力不同，吸附劑的平衡吸附量是不同的，即具有選擇性。下面給出的是某種吸附劑對不同的氣體組分在

13、38C下的吸附等溫曲線。nMTTnroswrterowmv1CO2圖3不同氣體組分38C下在活性炭類吸附劑上的吸附等溫線氣體吸附分離工藝過程之所以得以實現(xiàn)是由于吸附劑在物理吸附中具有的上述兩個基本性質(zhì)：一是對不同組分的吸附能力不同（即具有選擇性），二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓和溫度而變化，分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個性質(zhì)，可實現(xiàn)對混合氣體中某些組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純；利用吸附劑的第二個性質(zhì)，可實現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生循環(huán)，達(dá)到連續(xù)分離氣體的目的。三、吸附傳質(zhì)過程1吸附的傳質(zhì)過程吸附

14、劑都是內(nèi)部具有很多小孔的多孔性物質(zhì)，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附過程十分復(fù)雜。以氣體吸附質(zhì)在固體吸附劑上的吸附過程為例，吸附質(zhì)從氣體主流至吸附劑內(nèi)部的傳遞過程分為兩個階段：第一階段是從氣體主流通過吸附劑顆粒周圍的氣膜達(dá)到吸附劑的表面，稱為外部傳遞過程或外擴散；第二階段是從吸附劑顆粒表面?zhèn)飨蝾w粒孔隙內(nèi)部，稱為孔內(nèi)部傳遞過程或內(nèi)擴散。這兩個階段是按先后順序進行的，在吸附時氣體先通過氣膜到達(dá)顆粒表面，然后才能向顆粒內(nèi)擴散，脫附則逆向進行。吸附質(zhì)在吸附劑上的擴散過程示意圖見圖4。一外就囲畳靳3廈擴仙令I(lǐng)擴敵；夜面級附圖4吸附質(zhì)在吸附劑上擴散的示意圖氣體分子到達(dá)顆粒外表面時，一部分會被外表面所吸附，而被吸附的

15、分子有可能沿著顆粒內(nèi)的孔壁向內(nèi)深入擴散，稱為表面擴散；一部分氣體分子還可能在顆粒內(nèi)的孔中向深入擴散，稱為孔擴散；在孔擴散的途中氣體分子又可能與孔壁表面碰撞而被吸附，所以內(nèi)擴散是既有平行又有順序的吸附過程，可以表示為表面吸附表面擴散外擴散孔擴散孔擴散直到中心內(nèi)表面吸附表面擴散可見吸附傳遞過程由三部分：外擴散、內(nèi)擴散和表面吸附三部分組成，吸附過程的總速度取決于最慢階段的速度。2吸附的傳質(zhì)區(qū)、吸附前沿、流出曲線及穿透點（1）吸附前沿將顆粒大小均一的吸附劑裝填在固定吸附床中，含有一定濃度（分壓）吸附質(zhì)的混合氣體以恒定的流速通過吸附床層，床層內(nèi)不同位置上的吸附質(zhì)濃度隨時間而變化。理想狀況下，假設(shè)床層內(nèi)的

16、吸附劑完全沒有傳質(zhì)阻力，即吸附速度無限大，則吸附質(zhì)一直是以初始濃度向氣體流動方向推進，類似于活塞在氣缸內(nèi)推進。如圖5所示。附廉層圧廈1圖5理想狀態(tài)下吸附劑床層內(nèi)吸附質(zhì)濃度的變化實際吸附過程中，由于傳質(zhì)阻力的存在，流體的速度、吸附相平衡以及吸附機理等各方面的影響，吸附質(zhì)濃度恒定的混合氣體通過吸附床層時，首先是在吸附床層的進口處形成s形曲線，如圖6所示，此曲線稱為吸附前沿（或傳質(zhì)前沿）。圖6實際吸附過程中吸附質(zhì)濃度隨時間的變化（2）吸附的傳質(zhì)區(qū)隨著氣體混合物的不斷流入，吸附前沿將不斷向前移動，經(jīng)過一段時間后，吸附前沿的前端將到達(dá)吸附床的出口端。S形曲線所占的床層長度稱為吸附的傳質(zhì)區(qū)（MTZ）。傳質(zhì)

17、區(qū)形成后，只要氣流速度不變，入口氣體混合物中吸附質(zhì)濃度不變，其長度將不改變，隨著氣流的進入，沿氣流方向向前推進。因此在吸附過程中，如圖7所示，吸附床內(nèi)可以分為三個區(qū)域:吸附飽和區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)的吸過程中不再吸附內(nèi)的區(qū)到動態(tài)平衡狀態(tài)；吸附傳質(zhì)區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)的吸附劑已經(jīng)吸附了部分吸附質(zhì)，但未達(dá)到動態(tài)平衡，還在繼續(xù)進行吸附；未吸附區(qū)：此區(qū)域內(nèi)的吸附劑為“新鮮”吸附劑，吸附劑還未開始吸附；上圖中，曲線與坐標(biāo)所形成的面積，稱為吸附劑的吸附負(fù)荷。在吸附飽和區(qū)部分，是吸附劑在吸附質(zhì)初始濃度Co下的飽和吸附量。如將圖中的縱坐標(biāo)由吸附質(zhì)濃度改為吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量，即可得到吸附負(fù)荷曲線（如圖9所示）?！拔角把?/p>

18、”常應(yīng)用于吸附過程的工程概念中，它表示在吸附床的傳質(zhì)區(qū)與未吸附區(qū)之間存在著吸附前沿。吸附前沿的高低，決定了吸附分離所能得到的極限純度，是在工程過程控制中，吸附分離制取純氣體中所允許雜質(zhì)含量的極限控制的重要參數(shù)。（3）流出曲線在吸附床中，隨著氣體混合物的不斷流入，吸附前沿不斷向床層出口推進，經(jīng)過一段時間，吸附質(zhì)出現(xiàn)在吸附床出口處，并隨時間推移，吸附質(zhì)濃度不斷上升，最終達(dá)到進入吸附床的吸附質(zhì)初始濃度。測定吸附床出口處吸附質(zhì)濃度隨時間的變化，便可繪出如圖8所示曲線，此曲線稱為流出曲線。圖8固定吸附床的流出曲線I航(1.)實際上吸附前沿（吸附負(fù)荷曲線）與流出曲線是成鏡面對稱相似的。如圖9所示，與吸附前

19、沿一樣，傳質(zhì)阻力大，傳質(zhì)區(qū)愈大，流出曲線的波幅就愈大，反之，傳質(zhì)阻力愈小，流出曲線的波幅也愈小。在極端理想的情況下，即吸附速度無限大，吸附前沿曲線和流出曲線成了垂直線，床層內(nèi)的吸附都可能被有效利用。圖9（a）中，橫坐標(biāo)z為吸附床長度，縱坐標(biāo)q為吸附量，曲線為吸附負(fù)荷曲線；圖9（b）中，橫坐標(biāo)t為吸附時間，縱坐標(biāo)c為吸附質(zhì)濃度，曲線為吸附流出曲線。圖中面積abcdefa為傳質(zhì)區(qū)的總吸附容量（U+V），吸附前沿（負(fù)荷）曲線上方（或流出曲線下方）的面積agdefa是傳質(zhì)區(qū)仍具有吸附能力的容量（U），吸附前沿（負(fù)荷）曲線的下方（或流出曲線的上方）的面積abcdga是傳質(zhì)區(qū)中被吸附部分（V），面積abf

20、k為吸附飽和區(qū)。影響流出曲線形狀的因素由吸附劑的性質(zhì)、顆粒的形狀和大小、氣體混合物的組成和性質(zhì)、混合氣體的流速、吸附平衡和機理以及吸附床的溫度和壓力等。通過對流出曲線的研究，可以評價吸附劑的性能，測取傳質(zhì)系數(shù)和了解吸附床的操作狀況。仙）紙附負(fù)荷曲線（b）%出曲線圖9吸附負(fù)荷曲線和流出曲線（4）穿透點從吸附床氣體進口端流進吸附質(zhì)初始濃度恒定的氣體混合物，氣體中的吸附質(zhì)就從入口端開始依次被吸附在吸附劑床層上，在床層的氣體流動方向上形成一個濃度梯度（即傳質(zhì)區(qū)）。吸附過程只是在傳質(zhì)區(qū)為一定形狀的濃度分布范圍內(nèi)進行，在吸附工況處于穩(wěn)定狀態(tài)下，濃度梯度的分布形狀和長度基本不變，以一定的速度在吸附床層上移動

21、。隨著吸附過程的持續(xù)進行，吸附床內(nèi)的吸附飽和區(qū)逐漸擴大，而尚未吸附區(qū)逐漸縮小。當(dāng)傳質(zhì)區(qū)到達(dá)吸附床出口端時，流出氣體中的吸附質(zhì)濃度開始突然上升的位置，即所謂的穿透點（圖8中的c點），與其相對應(yīng)的吸附質(zhì)濃度、吸附時間分別稱為穿透濃度和穿透時間。工程上為了設(shè)計固定吸附床，必須進行傳質(zhì)區(qū)長度和流出曲線的計算，由于已有的計算方法都是在很多假設(shè)的條件下進行的，因此通常用實驗手段測定傳質(zhì)區(qū)長度和流出曲線，然后在此基礎(chǔ)上建立計算機模擬軟件來進行吸附系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)設(shè)計。四、吸附劑吸附劑是吸附分離過程得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，一般固體的表面都會有一定的吸附作用，但沒有實際應(yīng)用意義。能夠在工業(yè)上使用的吸附劑最主要的特征為固體

22、內(nèi)部具有多孔的結(jié)構(gòu)，類似于海綿體狀態(tài)，具有極大的內(nèi)表面積，而一般固體的外表面積是微不足道的。吸附劑都是多孔性物質(zhì)，具有較大的比表面積，從而具有較大的比表面自由能。自由能產(chǎn)生是由于固體表面原子所受的力處于不平衡狀態(tài)，總是產(chǎn)生一個向著固體內(nèi)部方向的合九這個力會延伸到固體以外的空間，有從外界捕獲其它原子以降低這種額外力的趨向，因此表面具有吸附各種分子的能力。當(dāng)氣體或液體分子被吸附在固體表面時，就會使力場達(dá)到平衡，固體表面自由能降低。自由能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，也就是吸附過程中放熱的原因。1、工業(yè)吸附的性能要求實際工業(yè)應(yīng)用中，由于不同的混合氣（液）體系及不同的凈化度要求，而采用不同的吸附劑，但作為吸附劑一般都有

23、如下的性能要求。（1）具有大的比表面積在吸附過程中，吸附質(zhì)在固體顆粒上的吸附多為物理吸附，由于這種吸附通常只發(fā)生在固體表面幾個分子直徑的厚度區(qū)域，單位面積固體表面所吸附的吸附質(zhì)量非常小，作為工業(yè)吸附劑，需要有較大的吸附容量，因此必須有足夠大的比表面積以彌補這一不足。表1列出了常用吸附劑的比表面積。表1常用吸附劑比表面積吸附劑硅膠活性氧化鋁活性炭分子篩比表面積rw/g3008001004005001500450750吸附劑之所以具有如此大的比表面積，是因為它具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)。（2）具有較高的機械強度和耐磨性由于在吸附分離工藝過程中，吸附劑顆粒要經(jīng)受氣（液）體的反復(fù)沖刷，壓力變化頻繁，有時還會涉

24、及較高的溫差變化，工作條件極其苛刻，如果吸附劑沒有足夠的機械強度和耐磨性，在實際應(yīng)用中就會產(chǎn)生破碎粉化現(xiàn)象，破壞吸附床層的均勻性，使分離效果下降，而且產(chǎn)生的粉末還會堵塞管道和閥門，導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增大，使整個分離裝置的生產(chǎn)能力大幅度下降。因此對于工業(yè)吸附劑，均要求具有良好的物理機械性能。（3）具有一定的吸附分離能力使用吸附劑的目的是實現(xiàn)混合氣（液）體的分離凈化，因此吸附劑均應(yīng)具有在某一特定條件下對氣（液）體混合物的分離凈化能力。即對要吸附的物質(zhì)（組分）吸附速度快、吸附容量大，對不需要吸附的組分吸附速度慢、吸附容量小，具有較好的選擇性。（4）顆粒大小均勻，流動阻力系數(shù)小吸附劑的外形通常為球形和短柱形

25、，也有其他如無定形顆粒的，顆粒大小均勻可以使流體通過床層時分布均勻，避免產(chǎn)生短路、偏流及返混現(xiàn)象，提高吸附劑的利用率和吸附分離效果。吸附劑的顆粒大小和形狀對吸附劑床層的壓力將影響很大，顆粒大小均勻可以減小流動阻力系數(shù)，實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)工藝要求適當(dāng)選擇。2、工業(yè)上常用的吸附劑各種吸附劑具有各自的特定性能，用途各不相同。在工業(yè)吸附分離裝置中，針對不同的混合物系及不同的凈化度要求，將采用不同的吸附劑或組合。目前吸附分離過程中常用的吸附劑有分子篩、活性炭、活性氧化鋁、硅膠等。（1）分子篩分子篩是一種微孔型具有立方晶格的硅鋁酸鹽的多水化合物，有人工合成的，也有天然的，稱為泡沸石。人們首先認(rèn)識的是天然沸石

26、并將其應(yīng)用到工業(yè)鍋爐給水軟化、天然氣凈化、污水和廢氣治理等方面。由于其用途日趨廣泛及重要，自40年代開始大規(guī)模人工制造各種人造沸石。據(jù)報道已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天然沸石至少有40余種，而人工合成的已達(dá)到150多種。合成沸石亦稱為沸石分子篩，目前制造方法主要采用的是水熱合成法，其次是堿處理法。沸石分子篩具有以下特點：選擇性好，凈化效果高。微孔孔徑分布單一、均勻，凡被處理的流體中分子直徑大于微孔尺寸的都不能進入微孔，吸附發(fā)生在孔穴內(nèi)部，能把直徑小于孔穴尺寸的分子吸入孔內(nèi)，把直徑大于微孔尺寸的分子擋在孔外，可以起到篩分的作用，所以稱為分子篩，故能按照氣體分子大小進行選擇性吸附；吸附能力強，是一種強極性吸附劑對極

27、性分子、不飽和分子和極化率大的分子有很高的親和力，對水、二氧化碳和乙炔的吸附能力都很強；吸附效率高在低吸附質(zhì)分壓、高溫、高氣體線速度條件下，仍能保持較高的吸附容量；共吸附性能好在吸附水的同時，還可以吸附其它氣體，如烴類、氨、HS、SO等；22各種雜質(zhì)氣體分子的吸附能力順序如下：吸附酸堿性氣體的順序：HOHSNHSOCO22322吸附碳?xì)浠衔锏捻樞颍篐OCsHchch，CO，chchchco動吸附容量對壓力變化不敏感，對溫度變化敏感242當(dāng)溫度從278K升高至318K時，分子篩對CO的動吸附容量減小70%。2沸石分子篩通常以化學(xué)式表示如下:Me(AlO)(SiO)mHOxn2x2y2式中：Me

28、陽離子，主要是Na+、K+、Ca2+等堿金屬或堿土金屬離子；n陽離子Me的價數(shù)；m結(jié)晶數(shù)的分子數(shù)；x、y一系數(shù)，x、y均為整數(shù)，且yx，1。通過在制造過程中調(diào)節(jié)硅鋁比例，改變配料或用離子交換方法變更陽離子及其位置，調(diào)節(jié)晶化過程的溫度、壓力、時間等手段，都可以改變晶形大小、微孔尺寸以及沸石的結(jié)構(gòu)等特征，從而制得不同型號的分子篩。分子篩的種類繁多，目前主要有A型、X型和Y型三種類型，每一類型的分子篩按其陽離子的不同，孔徑和性質(zhì)也有所不同。表2給出了集中常用分子篩的篩孔直徑及化學(xué)組成。表3給出了各種組分分子的大小和分子篩的選擇性。表2常用分子篩的化學(xué)組成及孔徑型號SiO/AlO分子比孔徑A典型化學(xué)組

29、成3A（鉀A型）22J233.3立KOiNaOAlO2SiO4.5HO323223224A（鈉A型）24.24.7“NaOAlO2SiO4.5HO223225A（鈣A型）24.95.60.7CaO0.3NaOAlO2SiO4.5HO2232210X（鈣X型）2.33.3890.8CaO-0.2NaO-A廠O-2.5SiO-6HO2232213X（鈉X型）2.33.5910NaOAlO2.5SiO6HO22322Y（鈉Y型）3.35910NaOAlO5SiO6HO鈉絲光沸石3.36約5NaO-AlO-10SiO-67HO22322表3組目分分子大小和分子篩的選擇性各組分分子的大小沿此萬冋增加He

30、、Ne、Ar、CO、H、O、N22NH、HO32大小限制在鈣和鋇絲光沸石,約3.8?Kr、Xe、CH、CH426CHOH3CHCN3CHNH32CHCl3CHBr3CO、CH222SC大小限制在鈉絲光沸石和林德4A分子篩，約4?CHCHI383nCHBH41026nCHCF7164nCHCF1413026等CFCl22CHClCFCl253CHBrCHFCl252CHOH25CHNH252CHCl22CHBr22CHFCl2(CH)NH32大小限制在富鈣菱沸石，林德5A軟沸石和鈉菱沸石，約4.9?SF8iCH91iCH51iCH81等CHCl3CHBr3CHI3(CH)CHOH32(CH)CH

31、Cl32nCH:nCH4nCH7BH591012181016(CH)N3(CH)N253C(CH)34C(CH)Cl33C(CH)Br33C(CH)OH3CCl4CBr4CFCl224CH66CHCH653CH(CH)6432環(huán)己烷噻吩咲喃吡啶二氧己烷BH1014奈喹啉6-癸基1,2,3,4-四氫奈2-丁基一1己基一茚滿CHCF61131,3,5-三己基苯1,2,3,45,6,7,813,14,1516-葵氫屈(n-C4H9)2N大小限制在林德10X分子篩，約8?大小限制在林德13X分子篩.約10?在工業(yè)上，沸石分子篩主要用于各種氣（液）混合物的干燥及用來分離正烷烴等。（2）硅膠硅膠有天然的，

32、也有人工合成的，是一種合成無定形二氧化硅球形顆粒的剛性連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，主要成分為SiOnH0。通常天然的多孔SiO稱為硅藻222土，人工合成的稱為硅膠，是由硅酸溶液（水玻璃）凝結(jié)而成的人造水硅石。由于人工合成的多孔SiO雜質(zhì)少，品質(zhì)純正，耐熱耐磨性好，而且可2以根據(jù)需要制成特定的形狀、粒度和表面結(jié)構(gòu)，工業(yè)上作為吸附劑使用的都是人工合成的。硅膠具有以下特點：具有極大的內(nèi)表面積，為多孔性結(jié)構(gòu)；顆粒堅硬，有較好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，是一種高活性可再生的吸附劑；硅膠為親水的極性吸附劑，易于吸附極性物質(zhì)（如水、甲醇等），吸附氣體中的水分可達(dá)到其自身重量的50以上，但難于吸附非極性物質(zhì)（如正構(gòu)或異構(gòu)烷烴等）；吸附容

33、量大，再生溫度低，再生溫度為150C左右，價格便宜；吸附熱高，硅膠吸附水分時，放出大量的吸附熱，可使本身溫升達(dá)100C，容易造成破碎；故硅膠常用作脫水劑、干燥劑，同時也用作特殊的吸附劑或催化劑載體。硅膠分為粗孔和細(xì)孔兩種：粗孔硅膠孔徑為50100A,其吸水能力強，且吸水不易破碎，機械強度好，常用于干燥器中吸附水份；細(xì)孔硅膠孔徑為2540A,其吸附二氧化碳和乙炔的能力較強，吸水易破碎，常用某些特定的吸附器中吸附無水混合氣（液）體中的二氧化碳和乙炔等。表4給出了常用硅膠的技術(shù)性能參數(shù)。表4硅膠的技術(shù)性能參數(shù)指標(biāo)品種顆粒度mm密度Kg/m3比熱容KJ/KgC吸濕率中=100%遇水不破碎率含水率%耐磨

34、強度抗壓強度N/粒熱導(dǎo)率粗孔球形硅膠68$4005001.000$70010%V395$300細(xì)孔球形硅膠467001.000$300V395$300KSG-1細(xì)孔球形硅膠68$6007001.047$35$95%W3$98$1500.077KSG-2粗孔球形硅膠68$4005001.047$70$95%W3$98$1500.077注：e為相對濕度（3）活性氧化鋁活性氧化鋁一般是人工合成的產(chǎn)物（亦鋁膠），是一種部分水化、多孔性、無定形的氧化鋁，由AlO的水合物AI（OH）或AIO（OH）經(jīng)不同溫度的加233熱脫水處理而得，根據(jù)制造工藝的不同，可制得8種亞穩(wěn)態(tài)的氧化鋁，其中以丫-AI0和B-Al

35、O的化學(xué)活性為最高，故稱為活性氧化鋁。活性氧2323化鋁具有以下特點：具有較大的比表面積；具有很高的吸附能力，活性氧化鋁是一種極性吸附劑，它對水分有較強的親和力?；钚匝趸X對水分的吸附量與硅膠相比高飽和度時鋁膠大于硅膠，低飽和度時正好相反。硅膠吸附容量為68（吸附硅膠本身重量的68水分），鋁膠吸附容量為35，硅膠和鋁膠能達(dá)到的干燥程度如表5所示。表5硅膠與鋁膠能達(dá)到的干燥程度吸附劑硅膠鋁膠干燥后水份數(shù)量g/m30.030.005干燥后相當(dāng)?shù)穆饵c溫度C-52-64因此活性氧化鋁是理想的脫水劑、干燥劑與分子篩相比，再生溫度低得多，再生能耗低；耐壓和耐磨強度都優(yōu)于分子篩；與工業(yè)用硅膠相比，具有遇水不

36、裂的優(yōu)點?；钚匝趸X在工業(yè)上經(jīng)常用作氣（液）體的干燥劑，也可用作催化劑載體。表6給出了某種型號活性氧化鋁的技術(shù)性能參數(shù)。表6某型號活性氧化鋁性能參數(shù)外觀粒徑mm堆比重g/cm3耐磨wt%強度Kg/個球孔容ml/g比表面積m2/g白色球形顆粒250.70.75V2%1013約0.4300（4）活性炭活性炭是一種多孔性含碳物質(zhì)的顆粒粉末，是人們最早使用的吸附劑，其制造和利用的歷史可追溯到19世紀(jì)?；钚蕴勘砻婢哂醒趸鶊F，為非極性或弱極性吸附劑，具有如下特點：具有極大的內(nèi)表面，其比表面積在所有吸附劑中為最高，比其它吸附劑能吸附更多的非極性或弱極性有機分子；表面為非極性或弱極性，而水是強極性物質(zhì)，因而

37、活性炭是唯一可以用于濕氣處理而不需要預(yù)先除去水分的工業(yè)吸附劑，一般用來處理濕混合氣和水溶液；吸附熱或鍵的強度通常比其它吸附劑低，因而被吸附的分子解吸較為容易，再生時能耗低?；钚蕴扛鶕?jù)其用途可分為適用于氣相和適用于液相使用的兩類。適用于氣相的活性炭，大部分孔徑在12.5nm之間，而適用于液相的活性炭，大部分孔徑接近或大于3nm。上世紀(jì)70年代后期，開發(fā)出了分子篩炭（MSC），它是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的炭基吸附劑。分子篩炭具有很小的微孔組成，孔徑分布在0.31nm之間，因為它既具有分子篩的特性又保持其低親水性，所以更加有效地應(yīng)用于濕氣體的分離。五、吸附分離方法工業(yè)上吸附分離過程中使用的吸

38、附劑通常都是循環(huán)使用的，為了使吸附分離法經(jīng)濟有效的實現(xiàn)，除了吸附劑要具有良好的吸附性能以外，吸附劑的再生方法也具有關(guān)鍵意義。吸附劑的再生程度決定了產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑的吸附能力；吸附劑的再生時間決定了吸附循環(huán)周期的長短，也決定了吸附劑用量的多少。因此選擇合適的再生方法，對吸附分離法工業(yè)化起著重要作用。從描述吸附平衡的吸附等溫曲線（圖2所示）可以看出，在同一溫度下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附質(zhì)的分壓（濃度）的上升而增大；在同一吸附質(zhì)分壓（濃度）下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附溫度的升高而減少。也就是是說加壓降溫有利于吸附質(zhì)的吸附，降壓加溫有利于吸附質(zhì)的解吸或吸附劑的再生。按照吸附劑的再

39、生方法，通常將吸附分離循環(huán)過程分為兩類：變溫吸附和變壓吸附，圖2中表示了這兩種方法的概念，圖中橫坐標(biāo)為吸附質(zhì)的分壓，縱坐標(biāo)為單位吸附劑的吸附量。1、變溫吸附（TSA）變溫吸附（TemperatureSwingAdsorption縮寫為TSA）就是在較低溫度（常溫或更低）下進行吸附，在較高溫度下使吸附的組分解吸出來，使吸附劑再生，循環(huán)使用，即變溫吸附是在兩條不同的等溫吸附線之間上下移動進行著吸附和解吸過程。如圖2所示，變溫吸附過程正是利用圖中吸附劑在A-D段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的，吸附劑在低溫T1（即A點）下大量吸附原料氣中的某些雜質(zhì)組分，然后升高溫度至T2（到D點）使雜質(zhì)得以解吸。變溫吸附是

40、最早實現(xiàn)工業(yè)化的循環(huán)吸附工藝，具有以下特點：能耗高吸附劑的再生需要加熱，在吸附前需要冷卻，需要相應(yīng)的加熱和冷卻介質(zhì)，增加了分離過程的能耗，增加了操作費用，降低了該法的經(jīng)濟效益。循環(huán)周期長由于吸附劑的熱傳導(dǎo)率比較低，加熱和冷卻時間比較長，過程比較緩慢，因此循環(huán)時間較長，從數(shù)小時至數(shù)天不等。投資大由于變溫吸附需要對吸附劑進行加熱和冷卻，必須配備相應(yīng)的加熱和冷卻設(shè)備，增加了投資；同時由于吸附劑有效吸附量的限制，而循環(huán)周期較長，因此吸附床比較大，增大了投資。吸附劑使用壽命相對較短由于變溫吸附過程中需要對吸附劑進行反復(fù)加熱和冷卻，溫度周期性大幅度變化，吸附劑受到反復(fù)熱沖擊，吸附劑性能下降相對較快，影響了

41、吸附劑的使用壽命。再生徹底由于使用加熱再生，可以使吸附劑再生徹底，使一些難解吸的雜質(zhì)得以解吸，殘留吸附量低。由于以上一些特點，變溫吸附通常適用于原料氣中雜質(zhì)組分含量低、產(chǎn)品回收率要求較高或難解吸雜質(zhì)組分的分離過程。2、變壓吸附（PSA）變壓吸附（PressureSwingAdsorption縮寫為PSA）就是在較高壓力下進行吸附，在較低壓力（甚至真空狀態(tài)）下使吸附的組分解吸出來，使吸附劑再生，得以循環(huán)使用。由于變壓吸附循環(huán)周期一般較短，吸附熱來不及散失可供解吸用，吸附熱和解吸熱引起的床層溫度變化很小，可以近似看作等溫過程。如圖2所示，變壓吸附過程是利用吸附劑在A-B段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的，

42、吸附劑在高雜質(zhì)壓（即A點）下大量吸附原料氣中需脫除的某些雜質(zhì)組分，然后降低雜質(zhì)的分壓（到B點）使雜質(zhì)得以解吸，即變壓吸附工作狀態(tài)是在一條吸附等溫線上變化。（1）吸附劑的再生方法變壓吸附工藝中常用的再生方法有以下幾種，它們都是通過為了降低吸附床內(nèi)被吸附組分分壓，使被吸附組分解吸出來，使吸附劑得到再生的。降壓降壓是指降低吸附床層的總壓。吸附床在較高壓力下完成了吸附操作后，降低至較低的壓力，通常接近于大氣壓，此時一部分被吸附的組分解吸出來。這個方法操作簡單，但被吸附組分的解吸不充分，吸附劑的再生程度不高，幾乎所有的變壓吸附工藝都采用有這種再生方法。抽真空吸附床降低至接近大氣壓后，為了進一步降低吸附床

43、內(nèi)被吸附組分的分壓，采用抽真空的方法降低吸附床的壓力，從而使被吸附組分在負(fù)壓下進一步解吸，吸附劑得到更好的再生效果。沖洗利用弱吸附組分氣體或其它適當(dāng)?shù)臍怏w（產(chǎn)品氣）通過需要再生的吸附床，使吸附床內(nèi)被吸附組分的分壓隨沖洗氣的通過而下降，得到解吸，使吸附劑得到再生。置換用一種適當(dāng)?shù)奈侥芰^原先被吸附的組分強的氣體通過吸附床，將原先被吸附的組分從吸附劑上置換出來，使吸附劑得到再生，這種方法通常用于產(chǎn)品組分吸附能力強而雜質(zhì)組分吸附能力較弱，即從吸附相獲得產(chǎn)品的場合。工業(yè)變壓吸附分離過程中，采用哪種再生方法是根據(jù)被分離氣體混合物中各組分的性質(zhì)、產(chǎn)品純度和收率要求、吸附劑的特性以及操作條件等來選擇的，通

44、常是幾種再生方法配合實施。無論采用何種方法再生，再生結(jié)束時吸附床內(nèi)吸附質(zhì)的殘留量不會等于零，即吸附床內(nèi)吸附劑不可能徹底再生，而只能將吸附床內(nèi)吸附質(zhì)的殘留量降低至最小。（2）變壓吸附操作的基本步驟單一的固定吸附床操作，無論是變溫吸附還是變壓吸附，由于吸附劑需要再生，吸附都是間歇式的。因此工業(yè)上都是采用兩個或更多的吸附床，使吸附床的吸附和再生交替進行：當(dāng)一個吸附床處于吸附過程時，其它吸附床就處于再生過程的不同階段；當(dāng)該吸附床結(jié)束吸附過程開始再生過程時，另一個吸附床就結(jié)束再生過程開始吸附過程，每個吸附床依次完成吸附-再生循環(huán)，這樣就可以保證原料氣不斷輸入，產(chǎn)品氣不斷輸出，整個吸附過程才是連續(xù)的。變壓

45、吸附循環(huán)過程依據(jù)吸附劑采用的降壓解吸再生方法的不同可以分為：常壓解吸和真空解吸兩種工藝流程，兩種流程的基本操作步驟如圖10所示。常壓解吸常壓解吸即通常所說的沖洗流程，如圖10（a）所示，吸附循環(huán)過程由以下五個基本步驟組成：I、升壓過程（A-B）經(jīng)過再生后的吸附床處于過程的最低壓力P1,床層內(nèi)雜質(zhì)組分的吸留廠口廠1廠！a再空大吒壓吸附1E力壓力算空大氣壓駁附圧力壓力1眄i:肚HU俐鬧MK:何I-H!HGHriWW薫膏W無無蕭苛第施官議l：P!.-lIS涮lYYTf乩IfUirIfJMl77i11?iII:MS在解吸氣混合罐中與逆放解吸氣混合后再送出界區(qū)。真空解吸結(jié)束后關(guān)閉塔底部的真空解吸閥。（5

46、）均壓升壓過程在真空再生過程完成后，依次打開塔頂?shù)木鶋荷龎洪y，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進行升壓，逐步將吸附塔內(nèi)壓力從真空狀態(tài)-0.08MPaG升至3.55MPaG，這一過程與均壓降壓過程相對應(yīng)，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了連續(xù)八次均壓升壓過程。（6）產(chǎn)品氣升壓過程（終升）在八次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩(wěn)地切換至下一次吸附并保證產(chǎn)品純度在這一過程中不發(fā)生波動，通過打開塔頂?shù)纳龎赫{(diào)節(jié)閥緩慢而平穩(wěn)地用產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力4.0MPaG。經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了

47、準(zhǔn)備。十二個吸附塔交替進行以上的吸附、再生操作（始終有二個吸附塔處于吸附狀態(tài)），實現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。2、工藝步序說明吸附塔的吸附與再生過程都是通過109臺程控閥門按一定的工藝步序和順序進行開關(guān)來實現(xiàn)的，每個吸附塔的再生吸附循環(huán)共分為20個小步驟（即工藝步序）。為便于識別這些程控閥門和表述整個工藝過程，按以下的規(guī)定對程控閥進行編號：XV1吸附塔號：AL閥門功能、作用01-原料氣進口閥02-產(chǎn)品氣出口閥03-產(chǎn)品氣升壓閥04-一均、二均閥05-三均、四均閥06-五均、六均閥07-七均、八均閥08-逆放閥09抽真空泵閥10終升公共閥表示VPSA氫提純工段表示程序控制閥（1）主工藝流程步序現(xiàn)以吸

48、附塔T101A（簡稱A塔）為例描述主流程的整個工藝步序過程，T101BL的工藝過程與T101A完全相同(主流程步序表)。步序1:吸附(A)原料氣經(jīng)程控閥XV101A進入吸附塔T101A，其中除H以外的雜質(zhì)組份2被吸附塔中裝填的多種吸附劑依次吸附，得到純度大于99.5%的產(chǎn)品氫氣經(jīng)程控閥XV102A排出。大部分氫氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥PV103穩(wěn)壓后送出界區(qū)，少部分氫氣通過程控閥XV110后用于B、C兩塔的產(chǎn)品氣升壓。隨著吸附的進行，當(dāng)雜質(zhì)的前沿(即：吸附前沿)上升至接近吸附床一定高度時，關(guān)閉XV101A、XV102A，停止吸附。這時，吸附前沿與吸附床出口間還留有一段未吸附飽和的吸附劑，稱為預(yù)留段。步序

49、2：均降壓(E1D)在吸附過程完成后，打開程控閥XV104A和XV104D，通過管線H2-105將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了二均升的D塔，直到A、D兩塔的壓力基本相等為止。這一過程不僅是降壓過程，而且也回收了A塔床層死空間內(nèi)的氫氣。在這一過程中A塔的吸附前沿將向前推移，但未達(dá)到出口。步序3：二均降壓(E2D)在一均降過程完成后，打開程控閥XV104A和XV104E,通過管線H2-105將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成三均升的E塔，用于E塔的二均升。這一過程繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序4：三均降壓(E3D)在二均降過程完成后，打開程控

50、閥XV105A和XV105F,通過管線H2-106將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的F塔，用于F塔的三均升,直到A、F兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序5：四均降壓(E4D)在三均降過程完成后，打開程控閥XV105A和XV105G,通過管線H2-106將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的G塔，用于G塔的四均升,直到A、G兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序6：五均降壓(E5D)在四均降過程完成后，打開

51、程控閥XV106A和XV106H,通過管線H2-107將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的H塔，用于H塔的五均升,直到A、H兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序7：六均降壓(E6D)在五均降過程完成后，打開程控閥XV106A和XV106I,通過管線H2-107將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的丨塔，用于丨塔的六均升,直到A、丨兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序8：七均降壓(E7D)在六均降過程完成后，

52、打開程控閥XV107A和XV107J,通過管線H2-108將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的J塔，用于J塔的七均升,直到A、J兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序9：八均降壓(E8D)在七均降過程完成后，打開程控閥XV107A和XV107K,通過管線H2-108將A塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽真空的K塔，用于K塔的八均升,直到A、K兩塔的壓力基本相等為止。這一過程同樣是繼續(xù)回收A塔床層死空間內(nèi)的氫氣，同時A塔的吸附前沿也將繼續(xù)向前推移并基本達(dá)到床層出口。步序10：逆放(D)在均壓過程完成后，A

53、塔的吸附前沿已基本達(dá)到床層出口。這時打開XV108A，逆著吸附方向?qū)塔壓力降至接近于常壓，此時被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中解吸出來。逆放解吸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥KV102放入解吸氣緩沖罐V102，再經(jīng)調(diào)節(jié)閥PV104穩(wěn)壓后進入解吸氣混合罐V103。步序11:真空再生(V)逆放結(jié)束后，打開程控閥門XV109A，對A塔進行抽真空，這時被吸附的雜質(zhì)隨著其分壓的降低而大量解吸出來，并逆著吸附方向流入解吸氣混合罐V103。抽真空過程結(jié)束，吸附劑再生完成，A塔將轉(zhuǎn)入其后的升壓階段：步序12：八均升壓(E8R)在抽真空過程完成后，打開程控閥XV107A和XV107C,通過管線H2-108將C塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完

54、成了抽真空的A塔，用于A塔的八均升,直到A、C兩塔的壓力基本相等為止。步序13：七均升壓(E7R)在八均升壓過程完成后，打開程控閥XV107A和XV107D，通過管線H2-108將D塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的七均升，直到A、D兩塔的壓力基本相等為止。步序14：六均升壓(E6R)在七均升壓過程完成后，打開程控閥XV106A和XV106E，通過管線H2-107將E塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的六均升，直到A、E兩塔的壓力基本相等為止。步序15：五均升壓(E5R)在六均升壓過程完成后，打開程控閥XV106A和XV106F，通過管線H2-107將F塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A

55、塔的五均升，直到A、F兩塔的壓力基本相等為止。步序16：四均升壓(E4R)在五均升壓過程完成后，打開程控閥XV105A和XV105G,通過管線H2-106將G塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的四均升，直到A、G兩塔的壓力基本相等為止。步序17：三均升壓(E3R)在四均升壓過程完成后，打開程控閥XV105A和XV105H，通過管線H2-106將H塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的三均升，直到A、H兩塔的壓力基本相等為止。步序18：二均升壓(E2R)在三均升壓過程完成后，打開程控閥XV104A和XV104I，通過管線H2-105將丨塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的二均升，直到A、丨兩

56、塔的壓力基本相等為止。步序19：一均升壓(E1R)在二均升壓過程完成后，打開程控閥XV104A和XV104J，通過管線H2-105將J塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入A塔，用于A塔的一均升，直到A、J兩塔的壓力基本相等為止。步序20：產(chǎn)品氣升壓過程(FR)通過八次均壓升壓過程后，吸附塔壓力仍然未達(dá)到吸附壓力。這時打開程控閥XV103A、XV110,通過調(diào)節(jié)閥KV101用產(chǎn)品氫氣對A塔進行緩慢升壓,直至A塔壓力升至吸附壓力為止。經(jīng)過上述一系列這降壓及升壓過程后，吸附塔A便完成了整個再生過程，為下一次吸附做好了準(zhǔn)備并由此進入下一吸附循環(huán)。從吸附塔的工作狀態(tài)表中可以看出本流程中，始終有兩臺吸附塔處于吸附產(chǎn)氫狀

57、態(tài)；始終有一個吸附塔處于真空解吸狀態(tài)，真空解吸時間達(dá)到吸附時間的50%；吸附塔T101BL的工藝步序與T101A都是完全相同的，只是在各步序的運行時間上依次錯開1/2個吸附時間，這樣就實現(xiàn)了始終有2塔處于吸附狀態(tài)，10塔分別處于不同的再生狀態(tài)，保證了原料氣的連續(xù)分離與提純。表8給出了整個吸附再生循環(huán)過程中吸附塔內(nèi)的工藝操作參數(shù)。表712-2-8主流程工作步序表步序123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536T101AAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE

58、7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRT101BE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RT101CE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RT101DE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RT101EE

59、7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOT101FVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVT101GDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDT101HE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE

60、2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DT101IE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DE3DE4DE4DT101JE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAAAAAE1DE2DE2DT101KE1DE2DE2DE3DE4DE4DE5DE6DE6DE7DE8DDDVVVE8DOE7RE6RE6RE5RE4RE4RE3RE2RE2RE1RFRFRAAA