變壓吸附理論學(xué)習(xí)

變壓吸附學(xué)習(xí)

PSA1概況：變壓吸附（PressureSwingAdsorption.簡稱PSA）是一種新型氣體吸附分離技術(shù)，它有如下優(yōu)點(diǎn)：⑴產(chǎn)品純度高。⑵一般可在室溫和不高的壓力下工作，床層再生時(shí)不用加熱，節(jié)能經(jīng)濟(jì)。⑶設(shè)備簡單，操作、維護(hù)簡便。⑷連續(xù)循環(huán)操作，可完全達(dá)到自動(dòng)化。正是因?yàn)檫@樣的優(yōu)點(diǎn)，PSA技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，技術(shù)發(fā)展迅速并相當(dāng)成熟。變壓吸附發(fā)展史變壓吸附空分制氧始創(chuàng)于20世紀(jì)60年代初，并于70年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在此之前,傳統(tǒng)的工業(yè)空分裝置大部分采用深冷精餾法(簡稱深冷法)。

80年代以來至今高吸附分離性能的沸石分子篩的相繼開發(fā)利用和工藝流程的改進(jìn)，使得變壓吸附空分技術(shù)得到迅速地發(fā)展，與深冷空分裝置相比，PSA過程具有啟動(dòng)時(shí)間短和開停車方便、能耗較小和運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高和維護(hù)簡單、占地面積小和土建費(fèi)用低等特點(diǎn)。在不需要高純氧的中小規(guī)模(小于100噸/天，相當(dāng)于3000Nm3/h)氧氣生產(chǎn)中比深冷法更具有競爭力。廣泛的應(yīng)用于電爐煉鋼、有色金屬冶煉、玻璃加工、甲醇生產(chǎn)、碳黑生產(chǎn)、化肥造氣、化學(xué)氧化過程、紙漿漂白、污水處理、生物發(fā)酵、水產(chǎn)養(yǎng)殖、醫(yī)療和軍事等諸多領(lǐng)域四十多年來變壓吸附空分制氧技術(shù)的研究進(jìn)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是空分制氧吸附劑和其吸附理論的研究方面，二是空分制氧工藝循環(huán)過程的研究方面。國內(nèi)對這項(xiàng)技術(shù)的研究盡管起步較早，然而在較長的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展相對較緩。但是近幾年各種流程的設(shè)備相繼投產(chǎn)為各行各業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。一、變壓吸附工藝基本知識變壓吸附的主要任務(wù)及其基本原理變壓吸附（pressureswingabsorption）的主要任務(wù):(1)分離提純氫氣;(2)為加氫改質(zhì)裝置及聚丙烯裝置提供氫氣;(3)連續(xù)重整裝置開車用氫變壓吸附的基本原理:2原理

2.1先看吸附，當(dāng)兩種相態(tài)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，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)稱為吸附質(zhì)。吸附按其性質(zhì)的不同可分為四大類，即：化學(xué)吸附、活性吸附、毛細(xì)管凝縮、物理吸附。本次學(xué)習(xí)的變壓吸附主要就是物理吸附。

氣相固相氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)

被吸附的氣體分子在固體表面上形成的吸附層，稱為吸附相。吸附相的密度比一般氣體的密度大得多，有可能接近液體密度。當(dāng)氣體是混合物時(shí)，由于固體表面對不同氣體分子的壓力差異，使吸附相的組成與氣相組成不同，這種氣相與吸附相在密度上和組成上的差別構(gòu)成了氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)吸附與物理吸附

化學(xué)吸附：即吸附過程伴隨有化學(xué)反應(yīng)的吸附。在化學(xué)吸附中，吸附質(zhì)分子和吸附劑表面將發(fā)生反應(yīng)生成表面絡(luò)合物，其吸附熱接近化學(xué)反應(yīng)熱?；瘜W(xué)吸附需要一定的活化能才能進(jìn)行。通常條件下，化學(xué)吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯氣，沸石吸附乙烯都是化學(xué)吸附。物理吸附：也稱范德華（vander

Waais）吸附，它是由吸附質(zhì)分子和吸附劑表面分子之間的引力所引起的，此力也叫作范德華力。由于固體表面的分子與其內(nèi)部分子不同，存在剩余的表面自由力場，當(dāng)氣體分子碰到固體表面時(shí)，其中一部分就被吸附，并釋放出吸附熱。在被吸附的分子中，只有當(dāng)其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服吸附劑引力場的位能時(shí)才能重新回到氣相，所以在與氣體接觸的固體表面上總是保留著許多被吸附的分子。由于分子間的引力所引起的吸附，其吸附熱較低，接近吸附質(zhì)的汽化熱或冷凝熱，吸附和解吸速度也都較快。被吸附氣體也較容易地從固體表面解吸出來，所以物理吸附是可逆的。物理吸附通常分為變溫吸附和變壓吸附。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）進(jìn)行的吸附。其特點(diǎn)是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進(jìn)行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的平衡在瞬間即可完成，并且這種吸附是完全可逆的。2.2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。這個(gè)過程為動(dòng)態(tài)平衡，對于相同的吸附劑和吸附質(zhì)，其平衡吸附容量是一個(gè)定值，這個(gè)量主要受壓力與溫度影響。溫度、壓力對吸附過程的影響

在同一溫度下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加；在同一吸附質(zhì)分壓下，吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附量隨吸附溫度上升而減少；因此降低吸附溫度和升高吸附壓力有利于氣體組分的吸附。反之，提高溫度和降低壓力則氣體的吸附量減少而解吸。壓力越高單位時(shí)間內(nèi)撞擊到吸附劑表面的氣體分子數(shù)越多，因而壓力越高平衡吸附容量也就越大；由于溫度越高氣體分子的動(dòng)能越大，能被吸附劑表面分子引力束縛的分子就越少，因而溫度越高平衡吸附容量也就越小。從上圖的B→A和C→D可以看出：在溫度一定時(shí)，隨著壓力的升高吸附容量逐漸增大；從上圖的B→C和A→D可以看出：在壓力一定時(shí)，隨著溫度的升高吸附容量逐漸減小。一般吸附在常溫狀態(tài)下吸附，視作等溫。圖一不同溫度下的吸附等溫線

變壓吸附工作基本步驟對于變壓吸附循環(huán)過程，有三個(gè)基本工作步驟：

1．壓力下吸附

吸附床在過程的最高壓力下通入被分離的氣體混合物，其中強(qiáng)吸附組分被吸附劑選擇性吸收，弱吸附組分從吸附床的另一端流出。

2．減壓解吸

根據(jù)被吸附組分的性能，選用前述的降壓、抽真空、沖洗和置換中的幾種方法使吸附劑獲得再生。一般減壓解吸，先是降壓到大氣壓力，然后再用沖洗、抽真空或置換。

3．升壓

吸附劑再生完成后，用弱吸附組分對吸附床進(jìn)行充壓，直到吸附壓力為止。接著又在壓力下進(jìn)行吸附。吸附劑的種類

工業(yè)上常用的吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。

硅膠：堅(jiān)硬、無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅酸聚合物顆粒，親水性極性吸附劑。硫酸+硅酸鈉的水溶液+水洗+干燥=玻璃狀的硅膠用于干燥

活性氧化鋁：鋁的水合物加熱脫水制成，對微量水深度干燥活性炭：木炭、果殼、煤等含碳原料經(jīng)炭化、活化后制成。水處理、脫色、氣體吸附等干燥沸石分子篩：均勻的孔徑，有4埃孔徑沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三個(gè)碳以上的正烷烴。氣體吸附分離、氣體和液體干燥以及正異烷烴的分離。碳分子篩：微孔孔徑均勻地分布在一狹窄的范圍內(nèi)吸附劑相關(guān)知識PSA吸附劑：

PSA工業(yè)上常用的吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某組分選擇性吸附而研制的特殊吸附材料。吸附劑對各種氣體組分的吸附性能是通過實(shí)驗(yàn)測定靜態(tài)下的等溫吸附線和動(dòng)態(tài)下的穿透曲線來評價(jià)的。分離對象

硅膠活性炭分子篩從氣體混合物除去水分√√天然氣凈化√√空氣凈化

√√空氣分離制取氧和氮

√從氫中除去二氧化碳

√√從氫中除甲烷、一氧化碳、氨√從氫中除去烴類

√合成氣凈化

√√從甲烷中除去其它烴類

√√從瓦斯氣中回收甲烷

√√從石灰窯氣中分離二氧化碳√√從煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣中分離一氧化碳√√√變壓吸附分離氣體混合物所采用的常用吸附劑

吸附劑的物理性質(zhì)孔容（VP）：吸附劑中微孔的容積稱為孔容，通常以單位重量吸附劑中吸附劑微孔的容積來表示(cm3/g).孔容是吸附劑的有效體積，它是用飽和吸附量推算出來的值，也就是吸附劑能容納吸附質(zhì)的體積，所以孔容以大為好。吸附劑的孔體積（Vk）不一定等于孔容（VP），吸附劑中的微孔才有吸附作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。比表面積：即單位重量吸附劑所具有的表面積，常用單位是m2/g。吸附劑表面積每克有數(shù)百至千余平方米。吸附劑的表面積主要是微孔孔壁的表面，吸附劑外表面是很小的。吸附劑的物理性質(zhì)孔徑與孔徑分布：在吸附劑內(nèi)，孔的形狀極不規(guī)則，孔隙大小也各不相同。直徑在數(shù)埃至數(shù)十埃的孔稱為細(xì)孔，直徑在數(shù)百埃以上的孔稱為粗孔?？讖椒植际潜硎究讖酱笮∨c之對應(yīng)的孔體積的關(guān)系。由此來表征吸附劑的孔特性。表觀重度：又稱視重度。D/Vl，Vl=Vg+Vk，Vg固體骨架的體積，Vk孔體積，D本身重量真實(shí)重度（dg）：又稱真重度或吸附劑固體的重度，D/Vg堆積重度（db）：又稱填充重度，即單位體積內(nèi)所填充的吸附劑重量?？紫堵剩杭次筋w粒內(nèi)的孔體積與顆粒體積之比?？障堵剩杭次筋w粒之間的空隙與整個(gè)吸附劑堆積體積之比。吸附劑的物理性質(zhì)下圖為不同組分在分子篩上的吸附強(qiáng)弱大致順序組分吸附能力氦氣☆弱氫氣☆氧氣☆☆氬氣☆☆氮?dú)狻睢睢钜谎趸肌睢睢罴淄椤睢睢睢疃趸肌睢睢睢睢睢钜彝椤睢睢睢睢睢钜蚁睢睢睢睢睢睢畋椤睢睢睢睢睢睢町惗⊥椤睢睢睢睢睢睢睢畋睢睢睢睢睢睢睢钗焱椤睢睢睢睢睢睢睢疃∠睢睢睢睢睢睢睢睢盍蚧瘹洹睢睢睢睢睢睢睢睢睢盍虼肌睢睢睢睢睢睢睢睢睢钗煜睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢畋健睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢罴妆健睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢钜一健睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢畋揭蚁睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢钏睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢睢顝?qiáng)

不同的氣體，要選擇合適的吸附劑。a.降壓：吸附床在較高壓力下吸附，然后降到較低壓力，通常接近大氣壓，這時(shí)一部分吸附組分解吸出來。這個(gè)方法操作簡單，單吸附組分的解吸不充分，吸附劑再生程度不高。

b.抽真空：吸附床降到大氣壓以后，為了進(jìn)一步減少吸附組分的分壓，可用抽真空的方法來降低吸附床壓力，以得到更好的再生效果，但此法增加了動(dòng)力消耗。

c.沖洗：利用弱吸附組分或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w通過需再生的吸附床，被吸附組分的分壓隨沖洗氣通過而下降。吸附劑的再生程度取決于沖洗氣的用量和純度。

d.置換：用一種吸附能力較強(qiáng)的氣體把原先被吸附的組分從吸附劑上置換出來。這種方法常用于產(chǎn)品組分吸附能力較強(qiáng)而雜質(zhì)組分較弱即從吸附相獲得產(chǎn)品的場合。吸附劑的再生方法氣體流速，油和水對吸附劑的影響氣體流速油水導(dǎo)致吸附劑懸浮時(shí)，則磨損加劇，造成吸附劑破碎

油性物質(zhì)會粘附在吸附顆粒的外表面，堵塞吸附劑內(nèi)的通道，使吸附劑失去吸附能力

使水大量帶入吸附塔會導(dǎo)致吸附劑性能下降甚至失效

溫度150℃以上的惰性氣體循環(huán)通入不可恢復(fù)吸附劑的良好吸附性能是吸附劑分離過程的基本條件。選擇吸附劑時(shí)應(yīng)注意以下問題。（1）吸附劑對雜質(zhì)應(yīng)有較大吸附量，同時(shí)被吸附的雜質(zhì)易于解吸，從而在短周期內(nèi)達(dá)到吸附、解吸間的平衡，確保分離提純。（2）組分間的分離系數(shù)盡可能大。氣體組分的分離系數(shù)越大，分離越容易，得到的產(chǎn)品純度越高，同時(shí)回收率也高。（3）使用的吸附劑應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以減少破碎和磨損。（4）分離組分復(fù)雜、類別較多的氣體混合物，可選用多種吸附劑，這些吸附劑可按吸附分離性能依次分層裝填在同一吸附床內(nèi)，也可分別裝填在多個(gè)吸附床內(nèi)。

變壓吸附（PSA）大致過程根據(jù)變壓吸附的原理，在工業(yè)變壓吸附(PSA)工藝中，吸附劑通常都是在常溫和較高壓力下，將混合氣體中的易吸附組分吸附，不易吸附的組分從床層的一端流出，然后降低吸附劑床層的壓力，使被吸附的組分脫附出來，從床層的另一端排出，從而實(shí)現(xiàn)了氣體的分離與凈化，同時(shí)也使吸附劑得到了再生。吸附床層

吸附床層怎樣實(shí)現(xiàn)吸附分離的呢？“頂出去”理論，容易被吸附的“頂”出不容易被吸附的。為了使吸附劑再生比較徹底，選擇沖洗與抽空在變壓吸附(PSA)工藝中，吸附床層壓力即使降至常壓，被吸附的雜質(zhì)也不能完全解吸，這時(shí)可采用兩種方法使吸附劑完全再生：一種是用產(chǎn)品氣對床層進(jìn)行“沖洗”，將較難解吸的雜質(zhì)沖洗下來，其優(yōu)點(diǎn)是常壓下即可完成，但缺點(diǎn)是會多損失部分產(chǎn)品氣；另一種是利用抽真空的辦法進(jìn)行再生，使較難解吸的雜質(zhì)在負(fù)壓下強(qiáng)行解吸下來，這就是通常所說的真空變壓吸附(VPSA)。VPSA工藝的優(yōu)點(diǎn)是再生效果好，產(chǎn)品收率高，但缺點(diǎn)是需要增加真空泵。在實(shí)際應(yīng)用過程中，究竟采用以上何種工藝，主要視原料氣的組成條件、流量、產(chǎn)品要求以及工廠的資金和場地等情況而決定。5.2吸附分離流程的主要工序吸附工序--在常溫、吸附壓力下吸附雜質(zhì)，出產(chǎn)品。減壓工序--通過一次或多次的均壓降壓過程，將床層死空間氫氣回收。順放工序--通過順向減壓過程獲得沖洗再生氣源。逆放工序--逆著吸附方向減壓使吸附劑獲得部分再生沖洗工序--用其它塔順放出的氫氣沖洗吸附床，降低雜質(zhì)分壓，使吸附劑完成最終的再生，沖洗時(shí)間越長越好抽真空過程--逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，通過抽真空進(jìn)一步降低雜質(zhì)組分的分壓，使吸附劑得以徹底再生。升壓工序--通過一次或多次的均壓升壓和產(chǎn)品氣升壓過程使吸附塔壓力升至吸附壓力，為下一次吸附作好準(zhǔn)備5.3流程簡述（1）變壓吸附部分(10-2-6VPSA工序）（本裝置變壓吸附部分流程由10臺吸附塔和4臺緩沖罐，3臺真空泵、2臺壓縮機(jī)組成。變壓吸附部分采用10-2-6VPSA工藝流程，即：裝置的十個(gè)吸附塔中有一個(gè)吸附塔始終處于同時(shí)進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)六次均壓降壓、沖洗、抽真空，連續(xù)六次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。

a

吸附過程

壓力為2.4MPa(g)左右，溫度40℃的重整氣及脫硫后低分氣的混合原料氣自裝置外來，原料氣經(jīng)緩沖分液后自塔底進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的吸附塔（有2個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài)）內(nèi)。在多種吸附劑的依次選擇吸附下，其中的H2O、CH4、和烴類等雜質(zhì)被吸附下來，未被吸附的氫氣作為產(chǎn)品從塔頂流出，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送出界區(qū)去后工段。其中H2純度大于99.9%，壓力大于2.4MPa。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一位置時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。

b

均壓降壓過程這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了六次連續(xù)的均壓降壓過程，因而可保證氫氣的充分回收。：一均降（E1D）、二均降（E2D）、三均降（E3D）和四均降（E4D）。五均降（E5D）。六均降（E6D）。c

逆放過程在均壓降壓過程結(jié)束后，吸附前沿已達(dá)到床層出口。這時(shí)，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏海藭r(shí)被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放解吸氣經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后平緩地放進(jìn)逆放解吸氣緩沖罐，然后再經(jīng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后送解吸氣混合罐。

d

抽真空過程

逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，通過抽真空進(jìn)一步降低雜質(zhì)組分的分壓，使吸附劑得以徹底再生。真空解吸氣進(jìn)入解吸氣混合罐，在解吸氣混合罐中與逆放解吸氣混合后再送去解吸氣壓縮機(jī)壓縮至0.5MPa(g)后，送至燃?xì)夤芫W(wǎng)。f

均壓升壓過程

在真空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進(jìn)行升壓，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)六次均壓升壓過程。g

產(chǎn)品氣升壓過程在六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(dòng)，需要通過升壓調(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經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。十個(gè)吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作(有一個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。（2）高純氫部分(4-1-2PSA工藝流程）高純氫部分由4臺吸附塔、3臺緩沖罐、2臺壓縮機(jī)組成，采用4-1-2PSA工藝流程，即：裝置的四個(gè)吸附塔中有一個(gè)吸附塔始終處于同時(shí)進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)二次均壓降壓、順放、沖洗、連續(xù)二次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。

a

吸附過程

來自原PSA制氫裝置的壓力為2.3MPa(g)左右，溫度40℃的氫氣，自塔底進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的吸附塔（同時(shí)有1個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài)）內(nèi)。在吸附劑的依次選擇吸附下，其中的CO2、CO、H2O等雜質(zhì)被吸附下來，未被吸附的氫氣作為產(chǎn)品從塔頂流出，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓后送出界區(qū)去后工段。其中CO含量低于0.03PPm，壓力大于2.2MPa。當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(稱為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一位置時(shí)，關(guān)掉該吸附塔的原料氣進(jìn)料閥和產(chǎn)品氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉(zhuǎn)入再生過程。b

均壓降壓過程

這是在吸附過程結(jié)束后，順著吸附方向?qū)⑺?nèi)的較高壓力的氫氣放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了二次連續(xù)的均壓降壓過程，因而可保證氫氣的充分回收。c

順放過程這是在吸附結(jié)束后，首先順著吸附方向?qū)⑽剿敳康漠a(chǎn)品氫氣迅速回收進(jìn)順放氣緩沖罐的過程，這部分氫氣將用作吸附劑的再生氣源。

d

逆放過程在順放過程結(jié)束后，吸附前沿已達(dá)到床層出口。這時(shí)，逆著吸附方向?qū)⑽剿毫抵两咏?，此時(shí)被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中大量解吸出來，逆放解吸氣放入原PSA制氫裝置解吸氣系統(tǒng)。e

沖洗過程逆放結(jié)束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用順放氣緩沖罐中的氫氣逆著吸附方向?qū)ξ酱矊舆M(jìn)行沖洗，進(jìn)一步降低雜質(zhì)組分的分壓，使吸附劑得以徹底再生。沖洗解吸氣放入原PSA制氫裝置解吸氣系統(tǒng)。

f

均壓升壓過程

在沖洗再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進(jìn)行升壓，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)二次均壓升壓過程。g

產(chǎn)品氣升壓過程在二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(dòng)，需要通過產(chǎn)品氫氣將吸附塔壓力緩慢升至吸附壓力。經(jīng)這一過程后吸附塔便完成了一個(gè)完整的“吸附-再生”循環(huán)，又為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。四個(gè)吸附塔交替進(jìn)行以上的吸附、再生操作(始終有一個(gè)吸附塔處于吸附狀態(tài))即可實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)分離與提純。（3）工藝步序說明

以10-2-6VPSA工藝（處理H2量30000Nm3/h）來說，裝置的十個(gè)吸附塔中有一個(gè)吸附塔始終處于同時(shí)進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)六次均壓降壓、沖洗、抽真空，連續(xù)六次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。（4）具體步序描述步序1：吸附(A)原料氣經(jīng)吸附程控閥進(jìn)入PSA吸附塔，其中除H2以外的雜質(zhì)組份被吸附塔中裝填的多種吸附劑依次吸附，得到純度很高的產(chǎn)品氫氣經(jīng)程控閥排出。大部分氫氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓后送出界區(qū)，少部分氫氣通過相應(yīng)的程控閥后用于其它塔的產(chǎn)品氣升壓。隨著吸附的進(jìn)行，當(dāng)雜質(zhì)的前鋒(即吸附前沿)上升至接近于吸附床出口時(shí)，關(guān)閉程控閥停止吸附。這時(shí)，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2：一均降壓(E1D)在吸附過程完成后，打開一均降程控閥，將塔內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了二均升的另一塔（如B塔），直到A、B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塔的吸附前沿將繼續(xù)向前推移，但仍未達(dá)到出口。步序3：二均降壓(E2D)步序4：三均降壓(E3D)步序5：四均降壓(E4D)

步序6：五均降壓(ED)步序7：六均降壓(E6D)步序8：逆放(D)在完成連續(xù)順放減壓過程后，A塔的吸附前沿已基本達(dá)到床層出口。這時(shí)打開逆放程控閥，逆著吸附方向?qū)塔壓力降至接近于常壓，此時(shí)被吸附的雜質(zhì)開始從吸附劑中解吸出來。逆放解吸氣放入逆放氣緩沖罐。

步序9：抽真空（V）沖洗結(jié)束，打開相應(yīng)的抽空程控閥門，把A塔內(nèi)的雜質(zhì)徹底抽出，讓塔內(nèi)的吸附劑完全得到再生。T很長。步序10：六均升壓(E6R)在抽真空完成后，打開六均升程控閥門，將另一塔（如J塔）內(nèi)較高壓力的氫氣放入剛完成了抽空的A塔，直到A、J兩塔的壓力基本相等為止。這一過程不僅是升壓過程，而且也回收了J塔床層死空間內(nèi)的氫氣。步序11：五均升壓(E5R)步序12：四均升壓(E4R)步序13：三均升壓(E3R)步序14：二均升壓(E2R)步序15：一均升壓(E1R)步序16：產(chǎn)品氣升壓過程(終充FR)通過六次均壓升壓過程后，吸附塔壓力已升至接近于吸附壓力。這時(shí)打開終充程控閥，用產(chǎn)品氫氣將A塔壓力升至吸附壓力。經(jīng)這一過程后，吸附塔便完成了整個(gè)再生過程，為下一次吸附做好了準(zhǔn)備。這就完成一個(gè)塔（A塔）分周期吸附，進(jìn)入下一個(gè)分周期。從工藝步序可以看到：PSA氫提純部分的10臺吸附塔的工藝步序是完全相同的，只是在各步序的運(yùn)行時(shí)間上依次為一個(gè)固定時(shí)間(與吸附時(shí)間有關(guān)），這樣就實(shí)現(xiàn)了始終有兩塔處于吸附狀態(tài)，其余八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。對于操作而言，要記住的是每一個(gè)程控閥門的功能，和吸附塔的工作順序，這樣就能在裝置故障時(shí)迅速判斷出故障的位置。

這就是PSA10-2-6的整個(gè)工藝流程。這個(gè)工藝通過自控系統(tǒng)，還可以切換成如下表的其它流程，如9塔、8塔、5塔等的工藝流程，切塔后換成其他的工藝流程，氫氣回收率就會受到影響。6裝置的運(yùn)行

變壓吸附氫提純裝置在正常運(yùn)行過程中的操作是非常少的，幾乎所有的調(diào)節(jié)均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，操作人員只需注意產(chǎn)品純度是否在最佳范圍，和裝置是否有報(bào)警可。6.1產(chǎn)品純度的調(diào)整變壓吸附工藝具有產(chǎn)品純度范圍寬、且易于調(diào)整的特點(diǎn)。由于產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率是成反向關(guān)系的，即：在原料氣條件不變和吸附、解吸壓力一定的情況下，產(chǎn)品純度越高、氫氣回收率越低；產(chǎn)品純度越低、氫氣回收率越高。因而，要保證裝置運(yùn)行于最佳狀態(tài)，就必須將