变压吸附脱碳单元试题库

第一篇：变压吸附脱碳单元试题库

变压吸附岗位试题库

一、填空题选择题

1、变压吸附脱碳是一个（A）过程；

A纯物理过程 B化学过程 C伴随着化学的物理过程 D变温过程

2、变压吸附脱碳后净化气CO2含量可以达到(B)A 0.02% B 0.2-0.6% C 2% 以下 D0.2% 以下

3、原料气精脱硫后总硫含量必须达到（A）以下,以保护甲醇催化剂； A ≤0.1PPm B 1.0PPm C 0.01PPm

4、按吸附剂再生方法，将吸附分离循环过程分为两类（B）和变温吸附。A加压吸附 B 变压吸附 C 常压吸附 D恒压吸附

5、变压吸附循环过程三个基本步骤是压力下吸附、（B）和升压； A真空解吸 B降压解吸 C升温解吸 D降温解吸

6、变压吸附剂的再生方法有降压、（C）、冲洗、置换。A顺放 B 逆放 C 抽空 D均升

7、分离系数越大分离（A），一般要求被分离的两种组分的分离系数不宜小于２。A越容易 B越困难 C不会增加困难 D不受影响

8、工作周期、原料气流量和产品气CO2浓度三者之间有直接关系，当要求产品气CO2浓度一定时，原料气流量增大，则要求（A），反之亦然。

A 工作周期缩短 B 提高吸附压力 C工作周期不变 D降低吸附温度

9、闸板阀在管道上的安装方式要求是（A）

A阀杆垂直、手轮向上 B 无要求 C阀杆水平D阀杆倾斜45°

10、升降式止回阀必须（垂直）安装

11、气开式调节阀当气源中断时，阀位是（B）； A 保持气源中断时的位置 B 关闭 C开启

12、系统正常运行中出现程控阀报警，首先要区分（电磁阀卡主）和（阀检误报）两种情况，然后有针对性解决。

13、吸附塔下层铺一定量的活性氧化铝球，目的是（吸收水分）。

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14、产品气中CO2含量升高的处理方法一是缩短循环时间，二是(减小)处理气量，如果二者结合则效果更好。但必须注意缩短循环时间要保证（抽真空）和（最终升压步骤）所需要的起码时间。

15、净化气CO2含量越低，有效气体回收率就（越低），所以实际操作中要控制适当的CO2含量，以获得较高经济效益。

16、变压吸附停车后要把处于真空状态的吸附塔用压力较低塔（充至微正压）以防止抽入空气。

17、物理吸附也称（范德华）吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的。

18、硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种（亲水性的）极性吸附剂。

19、活性氧化铝对水有较强的亲和力，是一种对微量水（深度干燥）用的吸附剂 20、有效气体（回收率）是变压吸附装置主要考核指标之一；

21、程序控制阀是由阀体、驱动、（阀位反馈）三部分组成；

22、真空泵有（抽气速率）和（极限真空度）两大指标；

23、真空泵常见的有：（滑阀式、旋片式、罗茨式、往复式、水环式、喷射式）六种结构形式；

24、旋启式止回阀必须（水平）安装；

25、离心泵并联运行的目的是为了加大（流量）；

26、离心泵串联运行的目的是为了获得更高的（扬程）；

二、判断题

1、循环时间越短，有效气体损失越少，出口CO2一定越低。（×）

2、真空度指标是 －0.04～－0.08MPa。(×)

3、吸附设置中逆放压力低于0.002MPa时，程控阀打不开。目的是避免串压，逆放初期压力低于常压，造成空气倒吸，发生爆炸。（√）

4、真空泵开得越少，越节电，与放空气中CO含量高低无关。（×）

5、吸附剂受潮后可以再生。（√）

6、吸附剂的再生时间，决定吸附循环周期的长短，也决定了吸附剂的用量。（√）

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7、真空泵电流越高，说明抽真空气量越大，真空度越好。（×）

8、当产品气CO2浓度一定时，原料气流量增大，则要求工作周期延长。（×）

9、PSA装置吸附剂污染油类可再生。（×）

10、在均降的后阶段因设有底部均降，而使吸附塔的吸附前沿不会继续向前沿摧进，不能回收吸附塔内死空间的有效气体。（×）

11、为了能使吸附分离经济有效的实现，除了吸附剂要有良好的吸附性能以外，吸附剂的再生方法具有关键意义（√）

12、变压吸附在加压下进行吸附，减压下进行解吸。（√）

13、变压吸附由于循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用；（√）

14、吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅在几度，可近似看作等温过程；（√）

15、吸附剂无论采用何种方法再生，再生结束时，吸附床内吸附质的残余量不会等于零，（√）

16、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。（√）

17、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。（√）

18、吸附过程是原料气自下而上通过床层，在过程最高压力下选择吸附各种杂质，（√）

19、吸附过程中未被吸附的组分从吸附床顶部引出，全部作为产品输出；（×）20、吸附步骤是在吸附前沿已经达床层的出口端时才停止；（×）

21、在使吸附前沿和床层出口端之间保留一段还没有使用的吸附剂。（√）

22、均压次数增加，可以进一步提高了氢的回收率，但产品输出压力波动大（×）

23、变压吸附能耗低，工艺适应的压力范围较广，在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗；（√）

24、变压吸附产品纯度高，但调节不灵活；（×）

25、变压吸附可实现多种气体的分离，对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力，无需复杂的预处理工序；（√）

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三、问答题

1、变压吸附常用吸附剂有哪几种？

答：变压吸附常用的吸附剂有：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吸附材料。

2、硅胶的特性和用途是什么？

答：硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它主要用于干燥、气体混合物及石油组分的分离等。

3、活性氧化铝用途是什么

答：它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达露点-７０℃以下。

4、温度、压力对吸附过程的影响分别是什么？

答：在同一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压上升而增加；在同一吸附质分压下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度上升而减少；因此降低吸附温度和升高吸附压力有利于气体组分的吸附。反之，提高温度和降低压力则气体的吸附量减少而解吸。

5、为什么说变压吸附过程可以近似看做等温过程？

答：由于循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅在几度，可近似看作等温过程。

6、再生过程的抽真空步骤作用是什么？

答：吸附床降到大气压以后，为了进一步减少吸附组分的分压，可用抽真空的方法来降低吸附床压力，以得到更好的再生效果。

7、冲洗过程的作用是什么？

答：利用弱吸附组分或者其它适当的气体通过需再生的吸附床，被吸附组分的分压随冲洗气通过而下降，吸附剂得到再生。

8、冲洗过程的吸附剂再生程度取决于什么因素？ 答：吸附剂再生程度取决于冲洗气的用量和纯度。

9、为什么要控制适宜的气流速度？

在吸附床运行过程中因床内压力周期地变化，气体短时间内进入、排出，吸附剂应有足够的强度，以减少破碎和磨损。当气流速度过快，导致吸附剂悬浮时，则磨损加剧，造成吸

/ 10 附剂破碎，影响吸附剂使用寿命。不同的吸附剂，选择的气流速度不同。这主要取决于吸附剂的强度和吸附剂颗粒的大小。

10、为什么进入PSA装置的原料气必须要除油？

被分离的气体如果含有象有机机械润滑油、煤焦油之类的物质，那么在吸附过程中，这些油性物质会粘附在吸附颗粒的外表面，堵塞吸附剂内的通道，使吸附剂失去吸附能力。粘附有油类物质的任何吸附剂，不管采用升温还是降压抽空的再生方法，都是不能再生的。因此对气体中的含油量必须严格限制，有的场合就需增设除油设施，以免吸附剂在使用中失效。

11、为什么进入PSA装置的原料气必须要除水？

被分离的气体如果含有游离水和饱和水，在吸附床层中只能除去一定量的饱和水。那么在吸附过程中，若使水大量带入吸附塔会导致吸附剂性能下降甚至失效。此时需对失效的吸附剂重新活化或更换。吸附剂的活化需要采用温度150℃以上的惰性气体循环通入，费时、费力，相当困难。因此，操作时一定要严格控制进入PSA装置的水含量，不能含有机械水。

12、新鲜的吸附剂应如何保存？

答：由于新鲜的吸附剂对水分子有很强的亲合力，而且吸附了水以后脱附是很困难的，这将严重影响PSA装置的性能，所以新鲜的吸附剂应妥善保管好，应采取以下几点防护措施：

⑴ 吸附剂的容器应当保存在室内，以防止遭受雨水或受潮。⑵ 装有吸附剂的桶不可以刺破，严重撞凹或破坏桶的密封。⑶ 吸附剂直到被立即装填以前，其容器必须是不开封的。

13、吸附剂是怎样装填的？

答：提纯回收氢气的 PSA所用的吸附剂通常是由活性炭和分子筛两种的组合。根据活性炭和分子筛对杂质组分二氧化碳、甲烷、一氧化碳和水的不同吸附特性，一般活性炭做为主吸附剂装在下层，约占吸附剂总量的四分之三。分子筛作为辅助吸附剂装在吸附器上层。如果为了脱水和防止芳烃使吸附剂中毒，通常在床层底部装一些活性氧化铝。

14、怎样延长吸附剂的寿命？ 答：

(1)吸附剂压力的快速变化能引起吸附剂床层的松动或压碎从而危害吸附剂。所以，在操作过程中要防止使吸附器的压力发生快速变化。

⑵ 进料带水是危害吸附剂使用寿命的一大因素，所以进料气要经过严格脱水，避免发生液体夹带。

/ 10 ⑶ 进料组分不在设计规格的范围内也会造成对吸附剂的损害，严重时可能导致吸附剂永久性的损坏。所以，当进料气出现高的杂质浓度时，应缩短吸附时间，以防止杂质超载。

⑷ 进料温度过高影响吸附剂的吸附能力，易造成杂质超载，温度过低影响再生，所以要保证进料温度在要求的范围内。

⑸ 合理调整吸附时间，及时处理故障报警，防止发生杂质超载。杂质超载严重时，可导致吸附剂永久性损坏。

15、简述吸附剂对水的吸附性能

答：分子筛对大小相近的分子，优先吸附极性分子，尤其是水分子，分子筛一旦吸附了水分子后，对其它分子的吸附能力明显下降，而且难于脱附，所以如果进料中带水易造成分子筛的致命损害。

活性炭对水分子的吸附能力很大，而且容易脱附，所以在PSA中总是将活性炭置于分子筛的下面，使进料中的微量水和绝大多数的二氧化碳被吸附分离。

16、吸附剂吸潮后如何处理方可使用？

答：吸附剂一旦吸潮后即失去活性，通常变压吸附工业装置要求分子筛含水量须小于1%，活性炭含水量须小于2%，否则会影响吸附的性能需重新活化。分子筛活化在通气吹除的情况下活化温度控制在360℃左右，不通气情况下活化温度控制在500℃左右，活性炭活化温度控制在150℃左右。活化时间通常控制恒温时间4 小时以上。吸附剂吸潮后由于使用厂家一般不具备活化的条件，故都送到吸附剂生产厂家去活化。

17、PSA进料中为什么要充分脱水？怎样防止进料带水？

答：由吸附剂对水的吸附性能可知，吸附剂极易吸水，而且脱附困难，同时吸附剂吸水之后，对其它分子的吸附能力下降。所以必须对进料气进行严格脱水，以防止损害吸附剂。为了防止进料带水，通常在进料线上增设进料气水分离器，同时，为防止冬季饱和气体在管线中发生冷凝，可视情况将水分离罐后的PSA进料管线进行伴热或保温。

18、吸附器充分吸附杂质后，各杂质在吸附剂上如何分布？为什么？

答：当吸附器充分地吸附了杂质以后，杂质界面最前沿为氮气、一氧化碳，其次是甲烷，再次是二氧化碳，最底层是微量的水。

杂质在吸附剂中的分布规律与吸附剂对各杂质组分的吸附能力以及吸附剂的分布状况有关。在吸附器中，活性炭作为主要的吸附剂装填在下部，分子筛作为辅助吸附剂装填在上部。进料气由吸附器底部进入床层，首先接触活性炭，而活性炭对杂质的吸附能力的大小次

/ 10 序为：H2＜＜N2＜CO＜CH4＜CO2＜H2O，所以吸附过程H2O、CO2、CH4、CO、N2被依次吸附下来。剩余的杂质N2又被上部分子筛吸附，从而获得高纯度的氢气。

19、在PSA工艺中，对进料气中的高级烃含量有何限制？为什么？如何解决进料气中高级烃含量多的问题？

答：当PSA工艺被用于直接从炼油厂尾气中回收氢气时，就出现了对进料气中高级烃含量限制的问题。这是因为大分子烃类吸附在吸附剂上容易液化，降压脱附时难于完全脱附出去，久而久之会使吸附剂的吸附能力下降，因此要限制PSA进料气中大分子高级烃的含量，一般要求高于碳三的烃类总含量不能大于1.0%。

当PSA进料气中碳三以上烃类含量较高时，不能直接进变压吸附，需要在前面增加设备，有的先用变温吸附脱除碳三以上的重烃，然后再进PSA单元。

20、简述均压过程和意义

答：被吹扫后的吸附器内吸附剂再生完成，但吸附器内压力很低，与进料压力的压差太大，不能直接进行吸附，需要先升压。而完成吸附步骤的吸附器压力较高，同时吸附剂颗粒之间，存留一部分氢气应当回收。均压过程即是吸附之后的高压吸附器与再生之后的低压吸附器进行压力均衡，高压吸附器内部的氢气流入低压吸附器。均压过程中，高压吸附器压力降低，部分杂质脱附，并随物流上移，又被上部吸附剂重新吸附，故杂质界面上移。

所以均压过程使得再生后低压吸附器的压力升高，并充分利用高压吸附器内部存留氢气，提高氢回收率。

21、为什么顺流卸压过程中吸附器内的杂质界面上移？

答：变压吸附是物理吸附，压力降低时，被吸附的杂质可以脱附，所以当吸附器顺流卸压时，随着压力的降低，部分杂质逐渐脱附，并随着物流上移，同时又被床层上部尚未吸附杂质的吸附剂重新吸附下来。因而顺流卸压过程中吸附器内杂质界面逐渐上移。

22简述排放和被吹扫过程及其作用

答：排放是吸附器从供吹扫终止压力下降到废气压力的逆流卸压过程，排放位置在吸附器底部，随着压力的不断降低，杂质不断脱附并排入废气系统，杂质前沿界面逐渐下移，所以排放过程使吸附器内大部分杂质脱附排出。排放结束，用供吹扫吸附器提供的纯氢从上部进入进行逆流吹扫，使残留杂质不断脱附并随物流排入废气系统，从而使绝大多数的吸附剂实现再生。

所以，排放和被吹扫的作用就是排除吸附器内的杂质，使吸附剂实现再生。23料流速变化对PSA有何影响？

/ 10 答：进料流速降低时，因减少了传质区的长度而改善了分离效果，应延长吸附时间以充分利用吸附剂，获得较高的氢收率。当进料流速提高时，加长了传质区的长度，分离效果变坏，应缩短吸附时间，保证产品纯度，保护吸附剂，虽然氢收率下降（活产品纯度下降），但因处理量增加产氢量还是提高了。

24料温度变化对PSA有何影响？

答：变压吸附是物理吸附过程，进料温度的高低直接影响吸附剂的吸附性能。进料温度太高，吸附剂的吸附能力下降，因而造成氢收率下降，同时还影响产品纯度和吸附剂的使用寿命。而温度太低了再生困难，如果因此造成吸附剂再生不完全，则恶性循环的后果将导致杂质超载的现象而损害吸附剂。由联碳公司提供的资料可知，常温下，10-30℃范围内几乎有相等的氢收率，进料温度太高或太低，氢收率都有所下降。

25、压力是否越高越好？为什么？

答：变压吸附是物理吸附过程，其吸附量随压力的增加而增加。开始近乎直线增加，而后增加缓慢，当压力增加到一定值时，吸附量趋于一稳定的极大值。

在较高压力下，氢气的吸附量也增加，所以损失加大；加上再生工艺的特点，使得氢收率有所下降。由此可见，在一定的压力范围内，随压力的升高杂质的吸附量增加而氢收率提高。而吸附压力过高氢收率反而下降。所以吸附压力并非越高越好。用于氢气提纯的PSA装置的吸附压力一般设计值为2.3MPa左右。

26、是杂质超载？有哪些危害？

答：在一定的工艺条件下，每个循环中被吸附剂吸附的杂质量超出最大设计允许吸附量时称为杂质超载。杂质超载的发生不仅使产品纯度下降，而且还损害吸附剂。

27附器压力的快速变化对吸附剂会造成什么危害？

答：吸附器压力的快速变化将引起吸附剂床层的松动或压碎。使经过吸附器的压降增加。由于吸附剂的压碎而产生的粉尘将通过吸附器中的拦截筛网漏出，并且还可能损坏工艺阀门阀座，堵塞仪表管线，而使装置的操作性能变坏，甚至会导致停车。

28、么要根据进料流量的大小调整吸附时间？

答：每个吸附器在一定的产品规格要求和一定量吸附剂的条件下，吸附剂对杂质的允许吸附量是一定的。所以每个吸附步骤只能提纯一定量的进料气。在一定的进料流速下，如果吸附时间过长，则吸附剂过多地吸附了杂质造成杂质超载，不仅使产品纯度下降，而且使PSA操作性能变坏。若吸附时间太短，则不能充分利用吸附剂，达不到应有的氢收率，造成 8 / 10 浪费。所以应根据实际进料流量的大小合理地调整吸附时间，充分利用吸附剂，在保证产品纯度和保护好吸附剂的前提下，获得高的氢收率。

29、简述吸附时间控制方式的应用

答：吸附时间的控制方式有自动和手动（或能力和局部）两种控制方式。自动方式控制时，吸附时间作为进料流率的一个函数自动计算。因此吸附时间可以随进料流率的变化而及时地自动调整；而且可以通过调整控制系数使得吸附时间与进料流量相匹配，使氢回收率保持在一个高水平上。所以，在正常生产中自动（或能力）控制方式是优先选择的操作方式。

手动（或局部）控制方式时，吸附时间的控制由操作员利用控制台键盘输入新的吸附时间来实现。所以局部控制方式一般应用于开停车或者进料组成急剧变化和怀疑进料流量计有故障等异常情况下，操作员根据需要或实际进料量的大小，输入合适的吸附时间，以便尽快地得到合格产品和防止杂质超载的现象发生。

30、如何使低的产品纯度恢复正常？

答：要使低的产品纯度恢复正常，通常采用缩短吸附时间的操作来实现。首先要找出使产品纯度下降的原因，并给予纠正，如果需要切换则应及时切换到相应的替换运行程序，然后缩短吸附时间。可通过局部控制方式人为地输入一个较小的吸附时间，也可在能力控制方式下通过减小控制系数来缩短吸附时间。如果吸附时间设定到最小而产品纯度仍未恢复时，则有必要降低进料流量，使每循环周期的处理量更少，以便尽快地恢复产品纯度。产品纯度恢复正常后，应缓慢地增加吸附时间以提高氢回收率，并根据实际需要调整进料流量。

31、如何防止吸附器内的压力变化过快？

答：要防止吸附器内的压力发生过快变化，应注意以下几种操作：

⑴ 正确使用手动阀门操作。在进行手动阀门操作前，应检查阀门两侧的压力。如果阀门两侧的压差过大，进行手动阀门操作就易造成压力变化过快。

⑵ 工艺阀门失灵，应及时切换到替换运行程序或停车，以免造成吸附器内的压力变化过快。

⑶ 在非停车步位开车，或者没有预先校核吸附器的压力是否与开车步位一致，则可能引起不正常的压力变化。所以开车时，要保证吸附器的压力水平与开车步位一致。

⑷ 使用手动步进方式时，要注意吸附器的压力水平与所选步位一致，否则易造成吸附器的压力变化过快。

⑸ 在某些不适当的步位由主运行程序切换到替换运行程序，也能造成吸附器压力变化过快，所以通常选择在最佳步位进行切换。

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四、计算题（无）

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第二篇：变压吸附工艺流程

变压吸附工艺流程

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

9、终充

第三篇：变压吸附设计（xiexiebang推荐）

一、关于吸附剂的算法：(以易吸附组分为准)QF(Cout－Cin)=n×VR×q×ΔP×3600/t 其中QF为进口体积流量Nm3/h Cout为易吸组分进口浓度 Cin为易吸组分出口浓度 n为总塔数，VR为单塔吸附剂体积 吨

q为吸附剂对易吸组分吸附容量 Nm3/吨 ΔP最后一次均压与吹扫或抽真空之间的压差 t为总循环时间，t0为单塔循环时间，t=n×t0，故上式变为：

QF(Cout－Cin)=n×VR×q×ΔP ×3600 /（n×t0）即 QF(Cout－Cin)=VR×q×ΔP ×3600/t0

由上式可看出，PSA装置的处理能力即要分离的易吸组分总量QF(Cout－Cin)只与单塔的吸附剂量VR和吸附容量q、解吸压差ΔP和单塔循环时间t0有关，对同一装置来说，吸附容量q变化不大，要想加量，只能缩短循环时间，以增加循环数次，提高吸附剂利用次数或者增大ΔP以提高吸附剂吸量。

二、关于分离系数

分离系数定义：弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比

如根据物料算出两组分分离系统中以下数据：

1、弱吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出弱吸附组分放空量

2、强吸附组分总放量、根据塔内压差及塔空隙体积算出强吸附组分放空量 比如制氧算出：

氮总放空量为8430 Nm3，通过塔压及空隙算出784 Nm3； 氧总放空量为385 Nm3，通过塔压及空隙算出196 Nm3 则分离系数为：

(196/385)/(784/8430)=5.47

另：如为两组分系统: 则塔内床层死空间弱组分残余量即为：V1*0.65*C1*ΔP 塔内床层吸附剂吸附弱组分量即为：V1*（1－0.65）*τ*ΔP*C1

三、压力与电耗一览表

动力设备123456兖矿风机兖矿压缩机中成真空泵东明空压机中成风机抽气量或打入口输出电机功最大轴轴功电耗电机电耗气量(m3/h)压力压力率功率(kw/Nm3)(kw/Nm4)8000***00***16230000000.054.000-0.080.180.140.650.24.00.24.2500***0063028015393.5301.752040535.523880427.60.0190.0520.0360.0850.03150.1600.0400.1860.0230.0610.0430.1000.0370.1880.0000.2177广东中成氧压机8兖矿鲁化压缩机

四、过热蒸汽区域描述蒸汽在温度高于饱和蒸汽温度的状态。保持压力不变，加热饱和蒸汽，它的温度会上升，就产生过热蒸汽。

实际上就像一般的气体如空气中CO2一样，就是在指定的压力下，温度高于蒸汽压。饱和蒸汽压和饱和温度有一定的关系，其遵守克劳修斯—克莱佩龙方程

lnp=－ΔvapHm/R×(1/T)+c

根据化工工艺手册提供的数据，可以求出ΔvapHm，和C，求出公式如下： y =-4820.2x + 24.493，其中y为lnp，x为1/T P(A,Mpa)P(G,Pa)0.1040.1480.2050.2790.3740.4910.6380.8191.0371.2971.607104365******14266383488******lnP11.5611.9012.2312.5412.8313.1113.3713.6213.8514.0814.29lnP14.5114.7214.9115.1015.2815.45T(℃)100110120***0***0T(℃)***260T(K)3733833934034***453463473T(K)***533密度(kg/m3)汽化潜热(千焦/千克)22600.0026810.60610.0026110.83640.00254451.12810.00248141.49770.00242131.96090.00236412.51650.00230953.19330.00225734.00310.00220754.95640.00215986.06760.00211427.35921/T1/T0.00207040.00202840.00198810.00194930.0019120.00187629.010910.808912.867015.207417.852320.82401849.8P(G,Mpa)P(G,Pa)1.8822.3272.8483.4534.1534.956 ******104655124138

五、各专业条件提法

2.1 基础设计阶段的一般要求

2.1.1 基础设计阶段，工艺安装专业应给设备专业提交工艺装置设备平面布置图，若有特殊的荷载要求时，应在图上加以说明或单独提出。2.2 详细设计阶段的一般要求

2.2.1 工艺安装专业委托设备专业设计的有隔热耐磨衬里的烟气管道等，应提供设备平竖面布置图，并确定走向和支吊架位置。工艺、自控专业的开口方位及大小，也由工艺安装专业提交设备专业。

2.2.2 与土建和设备专业都有关的平台梯子，应分别给两个专业各提供一份资料。

2.2.3 用简图表示出设备的开口方位。简图上应表示出方向针，其指向应与设备平面布置图上的相一致。如果所采用的设备图纸是复用图纸，但其开口方位需重新设计或作部分修改，则还应表示出方向针与复用设备图中原有0°方位的关系。

2.2.4 开口方位简图上应列出所有开口的编号、名称和公称直径，并应与工艺专业提交给设备专业的设计资料相一致。对开口法兰的压力等级及密封面形式有要求时，应予注明。如果所采用的设备图纸是复用图纸，则开口方位简图上的开口编号应与原图相一致，设备法兰接口外径和壁厚应与相接工艺管道一致。

2.2.5 工艺设备上的仪表开口方位，应与自控专业共同确定，画出同一张开口方位简图上，并经自控专业签字。

2.2.6 塔类设备上附设的检修吊架方位应表示在开口方位简图上。立式容器类设备的支腿、支耳的方位有特殊要求者，也应在开口方位简图上表示出来。

2.2.7 布置开口方位时，应注意开口与塔内件（如降液管、受液盘等）的关系，以保证符合工艺要求，并避免与塔内件相碰，椭圆形封头的小R 处尽量不布置开口。

3.生根于设备上的钢平台梯子

3.1 应绘制分层的平台梯子平面简图，（当复印计算机绘制的配管图作平台梯子资料时，必须用红笔标明开洞，并标注清楚平台梯子的尺寸），简图应清晰、明确、可不按比例，但尺寸的相对关系不宜与实际相差悬殊，以免造成错觉。简图上应表示出方向针，其指向应与设备平面布置图相一致。

3.2 塔及立式容器上的扇形平台应注出其张角、宽度，直梯应注出其中心线与设备中心线的夹角。塔顶或卧式的矩形平台，应注出其外形尺寸及其与设备的相对关系尺寸（例如与设备中心线或设备外形或设备支座的相对位置）。

3.3 应注出平台面标高、平台处地面标高和设备基础面标高。标高的基准应与设备平竖面布置图相一致。

3.4 当平台下方有设备开口时，平台面与开口中心的距离不得小于开口公称直径加100mm。3.5平台上的开孔应注出开孔直径及其定位尺寸或角度，如图3.2-1，图3.2-2所示。开孔直径φ一般是将此管道的最大外径（管子外径或隔热层外径或法兰外径）加50mm。

3.6 在平台梁上或在平台面上支承管道、仪表箱或检修部件，如果荷载超过200kg，则应注明荷载的大小及具体位置。

3.7 如某层平台需与其它构筑物（如框架）相连接，则应说明连接的要求，并注出尺寸及与此连接的分区设备构架物编号，层高等。

3.8 与自控专业有关的平台梯子，应与自控专业协商确定以满足两个专业的要求。仅供自控专业使用的平台梯子，应与自控专业提出委托资料给工艺安装专业会签后，由自控专业提交设备专业和工艺安装专业各一份。

3.9 电脱盐、电精制和除尘等设备上，为安装或检修高压电气设备或线路的专用平台梯子应由电气专业提交委托资料，经工艺安装专业会签后，由电气专业提交设备专业和工艺安装专业各一份。当有吊车梁生根于设备上时，应提交荷载及位置，以便设备专业考虑吊车梁荷载的影响。11 如果必须在需要热处理的合金钢设备上或不允许在现场焊接的设备上焊接支架的生根构件时，应提出生根构件垫板的大小及方位。依附在设备上或放置在平台上的小型设备及管道和大阀门应征询设备专业的意见，必要时应提出书面资料，以便设备专业核算偏心荷载。

电气目录：图纸目录，综合材料表，施工说明图例，低压配电系统图，照明系统图，电机控制原理图，电缆管线表，一层配电平面图，二层。。，一层照明平面图，二层。。，基础接地平面布置图，一层接地平面图，二层。。，屋面防雷平面图，火灾报警系统图，一层火灾报警，电话平面图，二层。。。

给排水：图纸目录，给排水设计说明，综合材料表，一层给排水平面图，二层。。，给水系统图，排水系统图，消防系统图。

建筑：图纸目录，建筑设计说明，门窗及大样，构造做法表，一层平面图，二层。。，屋顶平面图，轴里面图，剖视图，楼梯详图。

6、硫化氢质量体积含量和体积百分比的换算

如兖矿体积百分比为0.92%，转为g/Nm3，则为： =0.92%*1000L/Nm3/22.4L/mol*34g/mol=13.96g/Nm3=13.96mg/NL

按标准态换算为1%体积百分比则为15.2g/Nm3 若再转为实际压力下硫含量，则为13.96g/Nm3*35Nm3/m3=488.6g/m3=488.6mg/L

§7 解吸倍数与吸附量

当吸附剂吸附的物质越多，最后解吸出来的就越多，所以，吸附容量越大，解吸倍数就越大。根据工程经验，在脱碳中用硅胶的吸附容量与解吸倍数关系为：

工程名称

吸附容量

解吸倍数

气源组分 河北凯越单醇脱碳

7.45

7.5

COH2 辽宁凤城一段

10.65

9.71

CO2H2 枝江三宁一段

14.73

15.06

CO2COH2

兖矿国泰一段

6.03

7.02

CO2COH2

湘中成制氧一段

12.96

8.99

O2N2

§8压缩机及风机升压与升温及冷却水量关系

压缩机的出口温度取决于进口温度及压缩比和绝热系数，压缩过程可视为绝热过程，即可例出以下方程：

TOUT=TIN(POUT/PIN)(K-1)/K

一般压缩比即POUT/PIN选择不超过3，当进口温度为40℃，压缩比为3的情况下，出口温度

TOUT=313×3(1.4-1)/1.4=313×1.369=428K=155℃

如果压缩比超过3，在同样的绝热系数下，出口温度就会超过155℃，将会对设备带来很大的影响。因此，一般的压缩都以压缩比3来划等级，比如进口压力为0.03Kg(G)，要求压缩至35Kg(G)，则总压缩比为36/1.03=34.95，那压缩机至少应为3×3×3×3=81，即4级，如果只选3级，则只能至3×3×3=27，压缩不够。

冷却水量计算：

压缩机所需冷却水有两个地方：一是缸套（即油温及轴温冷却器）、二是中级冷却器及各级冷却器、三是后级冷却器

一、对缸套，所需冷却量q为：

q=120Vqd

L/h 单位为升/小时

二、对中级冷却器，所需冷却量q为：

q=60V×4.5L/h 单位为升/小时

以湘中成为例，风机中冷器所需冷却量为：（打气量130 m3/min q=270×90=24.m3/h=0.4 m3/min

三、后冷却器，所需冷却量q为：

q=γV Cp(T4-T5)×1.15/(1000×Δt)

m3/h 单位为方/小时

其中

γ

空气重度 Kg/m3

V 空气压缩机的排气量 m3/min Cp 空气的等压比热，取0.24

kcal/(kg。℃)T4-T5 冷却器空气前后温差

以湘中成为例，后冷器所需冷却量为：

q=1.2×78×0.24×(110-40)×1.15/(1000×10)§9

1830

全部为国内设备，估计11个亿，国外设备估计要16个亿。

单套百万吨的都是国外的设备，估计要70个亿，以天然气为原料，成本能降几百元 NH2-CO-NH2 CO（NH2）2 分子量60

NH3 17

34/60=0.6 3052 投资估计19亿，每吨合380元

低温甲醇洗

15万吨合成氨 投资约7500万，不包括溶剂费

气化吨氨消耗

目前空气造气

1.9吨煤/吨氨(指优质煤)

电耗1500kw/吨氨

富氧造气(60%)

1.4吨煤/吨氨(指劣质煤)

电耗950kw/吨氨

富氧消耗为

750Nm3/h O2

循环水消耗

350吨水/吨氨(62Kw/h)气量与产量的换算 1、1吨合成氨需要脱碳气量为2965标方，脱碳气成分为： CO

H2 CO2 O2 N2 CH4+Ar NH3 2.24 71.86 0.2 0.04 23.94 1.66

0.06

2、变换气成分：

1.6 51.39 28.64 0.06 17.12 1.19

3、则原料中CO2的剩余量为：2965×0.2%=5.93标方/tNH3。

4、设变换气量为X，X=2965＋（28.54%X－5.93）X=4146.7标方/tNH3。

产量

煤气量

变换气量

脱碳气量

1吨合成氨

3300Nm3/h

4200Nm3/h

2965 Nm3/h

9、不锈钢丝网计算

根据要求，不丝网要求重缝宽度不小于300mm，根据情况分两种一种是比较大，直径大于2米以上，两张1米丝网拼在一起，还凑不上一个整圆，则需要中间加叠合层，留有衔接部分，也就是需要三张丝网，一种是比较小的丝网，直接用两张合在一起中间就产生了叠合层，无衔接部分，即只需要2张丝网。对于第一种：有三个步骤，一：做两张小半圆丝网，宽度1米，长度按以下方法计算 根据以上图可以求出下料高度：

(R-1000)2+H2=R2

即H＝√(2R×1000－10002)总高度即为2H。

二：制作叠合层

叠合层宽度应该以500或1000为宜，这样可以节省材料，如果大于500，则宜以1000宽度为主，叠合层分两部分，两边为真正叠合部分，即一层小半圆层，一层为叠合层；中间为衔接部分，只有一层。这部分宽度W2为

W2=2R－2000 叠合部分W1宽度

W1＝（1000－W2）/2

对于第二种直接比较小的，制作步骤如下： 下料长度即为丝网直径，即2R，中间叠合部分宽度W2＋2R=1000+1000，即叠合部分宽度

W2＝2000－2R

§10开孔率计算

开孔率指的是冲孔区与整张板之间的一个比例，常用百分比来表示。现在让我们用下面的规格来举例说明：圆孔, 2MM孔径, 60度错排, 4MM中心距, 外形尺寸1M X 2M.根据以上的信息及以下的公式，我们可以得出这种规格的冲孔网的开孔率为23%。也就是说冲掉的孔的面积之和为0.465平方米（1M X 2M X 23%）开孔率计算公式

圆孔 60°错排

圆孔，直排

圆孔 45°错排

方孔，错排

方孔，直排

长圆孔，Z型错排

长圆孔，直排

长圆孔，K型错排

长方孔，Z型错排

长方孔，直排

长方孔，K型错排

第四篇：变压吸附工艺分析

变压吸附工艺分析

变压吸附（PSA）技术是近3多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。变压吸附气体分离工艺过程的实现主要是依靠吸附剂在吸附过程中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，而是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个特性，实现了对混合气体中某些组分的分离、提纯；利用吸附剂的第二个性质，实现吸附剂在低温高压下吸附、在高温低压下解吸再生。

一．基本原理

任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。

如果压力不变，在常温或低温的情况下吸附，用高温解吸的方法，称为变温吸附（简称TSA）。显然，变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。变温吸附操作是在低温（常温）吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行，由于吸附剂的比热容较大，热导率（导热系数）较小，升温和降温都需要较长的时间，操作上比较麻烦，因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。

如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程，它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行，在较高压力下吸附，在较低压力下解吸。变压吸附既然沿着吸附等温线进行，从静态吸附平衡来看，吸附等温线的斜率对它的是影响很大的。

吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。因此，变压吸附既称等温吸附，又称无热再生吸附。

在实际生产中根据原料气的组成、压力机产品净化要求的不同可选择PSA、TSA或PSA+TSA工艺。变压吸附根据降压解吸方式的不同分为两种工艺：PSA与真空变压吸附（VPSA）。在实际生产种，究竟采用何种吸附工艺，主要根据原料气的组成性质、压力、流量、产品的要求等决定。

变压吸附(Pressure Swing Adsorption)分离技术是一种低能耗的气体分离技术。变压吸附（PSA）工艺所要求的压力一般在0.1～2.5MPa，允许压力变化范围较宽，一些有压力的气源，如氨厂弛放气、变换气等，本身的压力可满足变压吸附(PSA)工艺的要求，可省去再次加压的能耗。对于处理这类气源，PSA制氢装置的消耗仅是照明、仪表用电及仪表空气的消耗，能耗很低；PSA装置压力损失很小，一般不超过0.05MPa。

变压吸附循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。在变压吸附过程中吸附器内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，在工业装置上可以采用的方法有： 1)降低吸附器压力(泄压)2)对吸附器抽真空 3)用产品组分冲洗

l 常压解吸：

升压过程(A-B): 经逆放解吸再生后的吸附器处于过程的最低压力P1、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点).吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附器，同时输出产品组分.吸附器内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止.此时吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点)。

顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附器升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3不变.当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。

逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。

冲洗过程(E-A): 根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附器仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低.在此利用别的吸附器顺向降压过程排出的产品组分，在过程最低压力P1下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附器.经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量Q1时，再生终止.至此，吸附器完成了一个吸附—解吸再生过程，再次升压进行下一个循环。l 真空解吸：

升压过程(A-B): 经真空解吸再生后的吸附器处于过程的最低压力P0、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点)。

吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附器，同时输出产品组分.吸附器内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止.此时吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点)。

顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附器升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3不变.当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。

逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。

抽空过程(E-A): 根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附器仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低.在此利用真空泵抽吸的方法降低杂质分压使杂质解吸并随抽空气带出吸附器.抽吸一定时间后，床内压力为P0，杂质吸留量降低到过程的最低量Q1时，再生终止。至此，吸附器完成了一个吸附—解吸再生过程，再次升压进行下一个循环。二．变压吸附脱炭

变压吸附基本工作原理是利用吸附剂对吸附质在不同的分压下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。

合成氨变换气中主要组分为：水（汽）、有机硫、无机硫、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮、氩及氢气。这些气体组分在物理吸附剂上的吸附能力和吸附量，在一定的温度和压力下依次减弱和减少。当变换气通过吸附床层时，在前的组分优先被吸附，即使吸附剂已经吸附了在后的组分，在前的组分也会把它顶替出来。难吸附组分氢、氮、甲烷、一氧化碳等气体很少被吸附，从吸附塔出口端排出，做为脱除了二氧化碳的气体输出。在吸附床降压时，被吸附的二氧化碳等气体解吸出来，同时吸附剂获得再生。l 装置主要类型：

由于用途不同，变压吸附脱碳装置可分为三种类型：单纯脱除二氧化碳获得净化气的装置；脱除变换气中的二氧化碳并联产食品级液体二氧化碳的装置；同时制取脱碳净化气和纯度为98%的气体二氧化碳的装置。（1）PSA脱碳装置

目前中小型合成氨厂采用最多的仍是单纯脱除CO2获得净化气的PSA装置，以替代传统的湿法脱碳。根据氨厂的不同需要又分为两种工艺，一种是替代碳化以增产液氨为目的的脱碳工艺。变换气经PSA脱碳后净化气中CO2含量小于0.2%，直接进精炼工序。目前此类装置运行情况，氢回收率﹥97%，净化气中氢氮比在3.0左右，并且在脱除CO2的同时，还将大部分杂质如CH4、CO、H2S脱除，减小了后续工段的负担。另一种是用于与联醇装置配套的工艺。由于净化气用于联醇生产，考虑到甲醇合成催化剂的寿命和尽可能提高CO的回收率问题，一般将脱碳净化气中的CO2含量控制在1%~5%的水平。目前此类装置运行情况，氢回收率﹥98%，CO回收率﹥90%。在脱除CO2的同时，还将变换气中的硫化物脱除到0.1mg/m3（标）的水平，原料气中所含微量氯、氨、水、砷等杂质可同时脱除。（2）脱碳并联产液体CO2装置

将来自PSA脱碳装置的解吸气在常压状态下进入压缩机，加压到一定的压力后首先进行预处理，除去解吸气中所含的各类硫化物、微量的砷、氟、氯等以及饱和水，以满足食品级CO2的要求。预处理后的气体冷却到0℃以下，使解吸气的CO2成为液体，然后进入提纯塔使CO2和其他气体分离，最后在提纯塔底部得到纯度为99.5%~99.999%的食品级液体CO2产品。

（3）脱碳并同时制取纯CO2装置，该装置是由提纯系统和净化系统两部分组成，两系统均采用多塔PSA工艺。变换气通过提纯系统将CO2浓度富集到98.5%以上，供尿素装置使用。出提纯系统的中间气进入净化系统，净化系统将中间气中的CO2进一步净化到0.2%以下，以保证合成氨生产需要。

两段法变压吸附脱碳的主要特点是，第一段脱除大部分二氧化碳，出口气中二氧化碳控制在8-12%，吸附结束后，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.06MPA（表）的压力，然后逆着吸附方向降压放空，直到吸附塔内压力放到常压为止，二氧化碳被排放出来，其浓度大于98%吸附剂得到初步再生。吸附得到初步再生。吸附塔逆放结束后，先与中间气缓冲罐连通，用中间气缓冲罐中的氢氮气对吸附塔升压，直到中间气缓冲破罐与吸附塔的压力平衡为止再用均压和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。经过对第一段脱碳工业装置的分析，多次均压结束后，吸附塔还有0.06Mpa（表）的压力，吸附塔解吸气中的二氧化碳含量平均大于98%其它为氢气，氮气，一氧化碳及甲院：第二段将第一段吸附塔出口气中的二氧化碳脱至0.2%以下，吸附结束后通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.09MPA（表）的压力）吸附压力为0.8MPA时），通过降压入入中间缓冲罐，直到吸附塔内压力与中间缓冲罐压力平衡为止，此时，吸附塔内压力在0.005-常压MPA之间。再生结束后，用均匀气和产品气对床野逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。第二段吸附塔均压结束后，吸附塔内的有效气体没有直接放空，而是利用中间缓冲罐将其返回到第一段吸附塔加以回收。

三、变压吸附制氧

变压吸附制氧的基本原理是利用空气中的氮和氧在吸附剂上因压力不同而吸附性能的差异来选择性吸附进行氧氮分离，吸附氮气及其它杂质，产出氧气。根据吸附分离的吸附和解吸压力的不同，通常可将常温变压吸附制分离制氧工艺分成三种不同的工艺方式。

1、常压解吸变压吸附制氧（PSA-O2）：

与空气变压吸附分离制氮流程相似，一定压力（0.3 MPa ～0.55MPa）的压缩空气经空气预处理系统除去油、尘及大部分的汽态水份后，洁净空气进入PSA-O2系统吸附塔，洁净空气中大部分的氮气、二氧化碳、残余水份被吸附，氧气则被分离出来。当吸附塔内被吸附的杂质组份达到设定控制值时，通过常压脱附解吸，使该吸附塔的制氧吸附剂再生。由两塔组成的吸附分离系统在DCS系统的控制下通过程控阀门的起闭而循环切换完成连续制氧，该制氧流程通常称为变压吸附常压解吸制氧流程（PSA-O2）。

2、真空解吸变压吸附制氧（VPSA-O2）：

经鼓风机鼓风输送低压的原料空气（25KPa-39KPa），净化除去粉尘后进入吸附塔，吸附塔为两塔或三塔体系，吸附塔产品气为氧气。空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附达到设定控制值后，由于吸附压力较低，先通过常压解吸，再经过真空泵抽真空达到一定真空度，使吸附塔内吸附剂杂质彻底脱附再生。由两塔或三塔组成的吸附分离制氧系统在PLC或DCS系统的控制下，程控阀循环切换完成连续产氧，该流程通常称真空解吸变压吸附制氧流程（VPSA-O2）。

3、真空解吸制氧（VSA-O2）：

经鼓风机鼓风输送低压的原料空气（15KPa ～19KPa），净化除去粉尘后进入吸附塔，吸附塔为两塔或三塔体系，吸附塔产品气为氧气。空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附达到设定控制值后，由于吸附压力较低，先经常压解吸，再经真空泵抽真空达到一定真空度进行真空解吸，彻底脱附再生吸附塔内分子筛杂质。由两塔或三塔组成的吸附分离制氧系统PLC或DCS系统的控制下，程控阀循环切换完成连续产氧，该流程通常称真空解吸制氧流程（VSA-O2），设备规模更大，经济性更强。

第五篇：变压吸附技术问答

变压吸附技术问答

1.什么叫吸附？

当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，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。吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。

2．气体分离的原理是什么？

当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的引力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。3.什么叫物理吸附？

物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。4.变压吸附常用吸附剂有哪几种？

变压吸附常用的吸附剂有：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吸附材料。5.什么叫变压吸附？

在加压下进行吸附，减压下进行解吸。由于循环周期短，吸附热来不及散失，可供解吸之用，所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大，波动范围仅在几度，可近似看作等温过程。变压吸附工作状态仅仅是在一条等吸附线上变化。

6.PSA进料中为什么要充分脱水？怎样防止进料带水？

由吸附剂对水的吸附性能可知，吸附剂极易吸水，而且脱附困难，同时吸附剂吸水之后，对其它分子的吸附能力下降。所以必须对进料气进行严格脱水，以防止损害吸附剂。为了防止进料带水，通常在进料线上增设进料气水分离器，同时，为防止冬季饱和气体在管线中发生冷凝，可视情况将水分离罐后的PSA进料管线进行伴热或保温。7.PSA装置最常用的吸附剂是什么？它们对一般气体的吸附顺序如何？

PSA最常用的吸附剂是分子筛和活性炭，通常两种吸附剂组合使用。

分子筛对一般气体的吸附顺序是： H2＜＜N2＜CH4＜CO＜CO2 活性炭对一般气体的吸附顺序是： H2＜＜N2＜CO＜CH4＜CO2 8.吸附器充分吸附杂质后，各杂质在吸附剂上如何分布？为什么？

当吸附器充分地吸附了杂质以后，杂质界面最前沿为氮气、一氧化碳，其次是甲烷，再次是二氧化碳，最底层是微量的水。

杂质在吸附剂中的分布规律与吸附剂对各杂质组分的吸附能力以及吸附剂的分布状况有关。在吸附器中，活性炭作为主要的吸附剂装填在下部，分子筛作为辅助吸附剂装填在上部。进料气由吸附器底部进入床层，首先接触活性炭，而活性炭对杂质的吸附能力的大小次序为：H2＜＜N2＜CO＜CH4＜CO2＜H2O，所以吸附过程H2O、CO2、CH4、CO、N2被依次吸附下来。剩余的杂质N2又被上部分子筛吸附，从而获得高纯度的氢气。9.均压过程和意义

被抽真空后的吸附器内吸附剂再生完成，但吸附器内压力很低，与进料压力的压差太大，不能直接进行吸附，需要先升压。而完成吸附步骤的吸附器压力较高，同时吸附剂颗粒之间，存留一部分氢气应当回收。均压过程即是吸附之后的高压吸附器与再生之后的低压吸附器进行压力均衡，高压吸附器内部的氢气流入低压吸附器。均压过程中，高压吸附器压力降低，部分杂质脱附，并随物流上移，又被上部吸附剂重新吸附，故杂质界面上移。

所以均压过程使得再生后低压吸附器的压力升高，并充分利用高压吸附器内部存留氢气，提高氢回收率。

10.为什么顺放卸压过程中吸附器内的杂质界面上移？

变压吸附是物理吸附，压力降低时，被吸附的杂质可以脱附，所以当吸附器顺放卸压时，随着压力的降低，部分杂质逐渐脱附，并随着物流上移，同时又被床层上部尚未吸附杂质的吸附剂重新吸附下来。因而顺放卸压过程中吸附器内杂质界面逐渐上移。11.逆放过程及其作用？

逆放是吸附器从供吹扫终止压力下降到废气压力的逆流卸压过程，排放位置在吸附器底部，随着压力的不断降低，杂质不断脱附并排入废气系统，杂质前沿界面逐渐下移，所以排放过程使吸附器内大部分杂质脱附排出。排放结束，用供吹扫吸附器提供的纯氢从上部进入进行逆流吹扫，使残留杂质不断脱附并随物流排入废气系统，从而使绝大多数的吸附剂实现再生。

所以，排放和被吹扫的作用就是排除吸附器内的杂质，使吸附剂实现再生。12.废气缓冲罐有什么作用？

PSA运转过程中产生的废气，其压力、流量和组成都发生周期性的变化。而作为加热炉的燃料气应当具有稳定的压力、流量和热值，故PSA装置设置了废气缓冲罐，其作用就是为加热炉提供流量、压力和组成接近均匀一致的燃料气。13.进料组成变化对PSA有何影响？

进料中氢含量增加时，产氢量和氢收率提高。当氢含量低于设计值时，进料中杂质增加，产氢量和氢收率降低。如进料中杂质浓度增高而未能及时缩短吸附时间（或者降低进料流量），则能造成杂质超载，使产品纯度下降，影响PSA的操作性能。14.进料温度变化对PSA有何影响？

变压吸附是物理吸附过程，进料温度的高低直接影响吸附剂的吸附性能。进料温度太高，吸附剂的吸附能力下降，因而造成氢收率下降，同时还影响产品纯度和吸附剂的使用寿命。而温度太低了再生困难，如果因此造成吸附剂再生不完全，则恶性循环的后果将导致杂质超载的现象而损害吸附剂。常温下，10-30℃范围内几乎有相等的氢收率，进料温度太高或太低，氢收率都有所下降。15.解吸压力是否越低越好？为什么？

解吸压力即废气压力，解吸压力越低，氢回收率越高，吸附剂再生越好。反之，吹扫压力越高，氢回收率越低。但考虑到废气要能直接送到转化炉做燃料，故废气缓冲罐出口保持一定压力。

16.为什么要根据进料流量的大小调整吸附时间？

每个吸附器在一定的产品规格要求和一定量吸附剂的条件下，吸附剂对杂质的允许吸附量是一定的。所以每个吸附步骤只能提纯一定量的进料气。在一定的进料流速下，如果吸附时间过长，则吸附剂过多地吸附了杂质造成杂质超载，不仅使产品纯度下降，而且使PSA操作性能变坏。若吸附时间太短，则不能充分利用吸附剂，达不到应有的氢收率，造成浪费。所以应根据实际进料流量的大小合理地调整吸附时间，充分利用吸附剂，在保证产品纯度和保护好吸附剂的前提下，获得高的氢收率。17.什么是吸附剂的比表面积？

比表面积即单位重量吸附剂所具有的面积，单位为m2/g，吸附剂的表 面积主要是微孔孔壁的表面积.18.在吸附过程中，吸附床分为哪几个区段？

吸附床可分为三个区段：(1)为吸附饱和区，在此区吸附剂不再吸 附，达到动态平衡状态；(2)为吸附传质区，传质区愈短，表示传质阻力愈小(即传质系数大)，床层中吸附剂的利用率越高；(3)为吸附床的尚未吸附区 20.什么叫吸附前沿(或传质前沿)？

在实际的吸附床，由于吸附剂传质阻力的存在，吸附质流体以一定的 速率进入吸附床时，总是先在吸附床入口处形成一个浓度梯度，以此绘成的曲 线便称为吸附前沿(或传质前沿)，随着吸附质流体的不断流入，使曲线沿吸附 床高度方向推进。21.什么叫吸附床流出曲线？

在吸附庆中，随着气体混合物不断流入，吸附前沿不断向床的出口端 推进，经过一段时间，吸附质出现在吸附床出口处，以出口浓度－－时间绘成 的曲线叫做吸附床流出曲线。

22.什么叫穿透浓度和穿透时间？

在吸附床流出曲线中，随着气体混合物不断流入，经过一段时间(tc)后，流出气体中杂质浓度达到一定值(Cc)出现揭点，开始突然上升，这时的杂 质浓度(C 0)称为穿透浓度，所对应的时间(tc)称为穿透时间。23.变压吸附中吸附剂的再生有哪些方法？

利用降压、抽真空、冲洗、置换等方法使吸附剂所吸附的 杂质析出。24.什么叫氢气回收率？

回收率是变压吸附装置主要考核指标之一，它的定义是从高压吸附装置获得的产品中氢气组分绝对量占进入变压吸附装置原料气中氢气绝对量的百分比。25.在变压吸附循环过程中分哪些基本步骤？

(1)压力下吸附：吸附床在过程的最高压力下通入气体混合物，其中杂质被吸附，需提纯物质（氢气）从吸附床另一端流出。(2)减压解吸：根据被吸附组分的性能，选用降压、抽真空、冲洗和置换等几种方法使吸附剂再生；(3)升 压：吸附剂再生完毕后，用产品气体对吸附床进行充压，直至吸附压力为止。26.什么叫循环周期？

对一台吸附塔来说，一个循环周期就是指该吸附塔从吸附杂质开始，经过降压再生以后，又到新的一次吸附杂质开始，完成这样大的工艺过程叫做循环周期。27.什么叫吸附时间？

指一个吸附塔在吸附步骤所经历的时间，其长短可以反映该吸附塔处理进料气的总量。在运转过程中，吸附时间是一个主要操作参数。28.什么叫做吸附剂的孔容？

吸附剂中微孔的容积称为孔容，通常以单位重量吸附剂中微孔的面积来表示，单位是cm3/g.