变压吸附(PSA)氢气提纯技术 Microsoft Word 文档

第一篇：变压吸附(PSA)氢气提纯技术 Microsoft Word 文档

工艺原理：

变压吸附(PSA)技术是：利用不同吸附剂对不同物质的吸附能力，吸附速度和吸附容量的不同，以及吸附剂对混合气体中各种组分的吸附容量随压力而变化的物理特性。采用自动控制阀门开关，自动实现升压吸附、降压解析的气体分离过程。

应用领域：

PSA提纯氢：

我公司成功地从合成氨厂的变换气、弛放气、精练气，炼油厂的催化裂化气、石油裂解气，钢铁厂的焦炉煤气、水煤气，三氯氢硅合成尾气、多晶硅还原尾气和多种富氢混合（H2 大于25%，P大于0.6MPa）尾气中提纯出纯氢和高纯氢。

现已广泛用于：电子、冶金、热处理、通讯等行业作为保护气。用于油脂、香料、糖醇、（山梨醇、木醇糠醇）双氧水、炼油、染料等加氢。用于石化、医药农药中间体、有机合成、等行业。

PSA：空气分离，提取O2、N2

PSA：氨碳分离，提取NH3、CO2、CO等

第二篇：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.

第三篇：PSA 变压吸附制氮和故障处理探讨

PSA 变压吸附制氮和故障处理探讨

一、概述氮气是一种中性惰性气体，非活化状态下，氮气可作为保护气体用于防爆（惰化）或防止工作介质被氧化等场所，被广泛用于石油化工、天然气开采及加工、金属热处理、干燥和防腐保护等领域中。变压吸附制氮是近来发展起来的高效节能的新型气体分离技术。它利用空气作原料，在有电能的条件下制取氮气。国外 PSA 工业制氮应用是在 20 世纪 80 年代初期，经过近30 多年研究开发，变压吸附装置在降低能耗、降低投资、工艺流程简化、提高可靠性方面，都有了很大的进步，得以广泛应用。

二、基本流程和配置根据氮气用量和使用要求，各装置的流程略有差异，但是基本流程和配置为：空气压缩机→储罐→管道过滤器→冷冻干燥机（或其他再生干燥塔）→（超）精过滤器→高效除油器→缓冲储罐→吸附塔 A/B（两塔流程）→粉尘过滤器→氮气缓冲储罐→氮分析仪→用户。空气经压缩机压缩至 0.8MPa，经空气储罐冷却至常温，再经管道过滤器油液分离进入冷冻式干燥机，流经精过滤器、超精过滤器和高效除油器除去油及液态水到达缓冲储罐，再进入碳分子筛吸附塔组成的变压吸附分离系统，压缩空气从容器底部进入后，空气中氧气、二氧化碳和水分被吸附剂选择吸附，其余组份（主要为氮气）则从出口端流出，经粉尘过滤器进入氮气缓冲罐，经氮气缓冲罐后作为产品氮气输出。之后，吸附塔经均压、减压至常压等过程，脱除所吸附的杂质组份，完成碳分子筛的再生。两吸附塔循环交替操作，连续送入空气，连续产出氮气。氮气经计量及氮气分析仪分析纯度达标后进入氮气输送总管供使用。上述

过程，由 PLC 控制系统自动控制。氮气纯度可高达 99.99%，氮气压力基本设计在 0.6MPa 左右。

三、变压吸附制氮与再生技术基本原理吸附剂是 PSA 制氮设备的核心部分，变压吸附常使用碳分子筛（CMS），是一种非极性速度分离型吸附材料。常以煤为主要原料，纸张或焦油为粘结剂经过特殊加工而成活性碳，粒径平均为 1.5nm，是一种半永久的吸附剂。分子筛在生产过程中添加磁性氧化铁，可大幅提高其吸附性能。CMS 充满微孔和空腔，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外，因而能把形状直径大小不同的分子、极性程度不同的分子、沸点不同的分子、饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。当气体与多孔的分子筛接触时，因分子筛表面分子与内部分子不同，具有剩余的表面自由力场或表面引力场，使气相中的可被吸附的氧分子碰撞到分子筛表面后，即被吸附。随着吸附的进行，吸附于表面的氧分子逐渐增加，吸附表面逐渐被氧分子覆盖，分子筛再吸附的能力下降，最终失去吸附能力，即达到吸附平衡；利用分子筛吸附剂对不同气体组分在吸附量、吸附速度（分子直径小的氧分子比分子直径稍大的氮分子在运动中的扩散速度要快十倍）、吸附力等方面的差异，以及吸附剂的吸附容量随压力的变化而变化，因此可在加压条件下完成混合气体的吸附分离过程，减低压力解吸所吸附的杂质组份，从而实现气体分离以及吸附剂的循环使用。变压吸附制氮技术，一般采用 PSA 碳分子筛为吸附剂（岩谷生产的 1.5GN-H 型分子筛），碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大（如图 1 所示），在短时间内（最佳吸附时间为 68 秒）加压情况下，氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度，氧分子被碳分子筛大量吸附，而氮分子吸附很少，利用该特性来完成氧氮分离。碳分子筛对氧的吸附容量随压力的降低而减少，减低压力，被吸附的氧分子则从碳分子筛中逸出，通过塔的下部进入消音器后排出大气，即可解吸，完成碳分子筛的再生。另外，碳分子筛对二氧化碳和水分也有吸附能力，且较易减压解吸。通常 PSA 制氮机采用双吸附并联交替进行吸附产氮，解吸再生，实现氧、氮分离，连续供气。为取得好的操作性能和长的寿命，分子筛使用一定时间后必须再生。正确再生后的分子筛同新鲜的一样，其吸附性能和机械性能的衰减和老化非常低。分子筛再生方法有变温和变压两种，常用改变相对压力：保持吸附剂温度不变，通过降低压力和惰性气体反吹，除去吸附质。再生同吸附逆向的，这可使被吸附床入口处的大部分吸附质不必通过整个床层，部分分子筛也可不与湿热气体接触，从而提高分子筛使用寿命。再生气应尽可能干燥，否则会影响吸附效率。

四、常见故障与处理 PSA 变压吸附制氮装置除了设计选型不合理、机组本身或仪表故障、误操作之外，常见的故障现象和处理方法如下：

（一）各级过滤器分子筛吸湿能力极强，忌油和液态水，怕磨损，在进入吸附塔之前需要除去压缩空气中的油污和水分，在不同的位置采用各级过滤器，管道过滤器滤除大余 5 m 的颗粒及大部分水分，而细过滤器选用一次性可换芯的精过滤器，过滤精度达 0.1 m。粉尘过滤器主要过虑粉化的分子筛或微量的活性炭。主要故障是气当中有液相、粉末夹带。日常要检查前面机组油气分离效果、气体温度、油污液面高度、压差指示仪；过滤器在使用一定阶段后，需要吹扫或更换过滤器、过滤器底部的自动排污阀。

（二）冷冻干燥机冷冻式干燥机（型号为 J2K-125G）该产品主要部件如冷媒压缩机等为进口元件，性能可靠，运转平稳，噪音低，耗能少、安装不需基础，采用微电脑程序控制仪，对冷冻式干燥机的进气温度、露点温度、蒸发温度、冷凝温度、冷却水进口温度等进行数据采集、分析和处理，可远程测量和控制，确保进入变压吸附分离系统的空气含水量降至一定的水平。主要故障是制冷剂缺少、AD402-04 型自动排污阀失效、过滤网堵塞等，运行过程中加强监测和灰尘清除工作。

（三）高效除油器高效除油器，内部填充 15＃活性炭，属气相吸附。活性炭是一种多孔性的含炭物质，有高度发达的孔隙构造，是优良的吸附剂，是藉由物理性吸附力与化学性吸附力而成。活性炭的比表面积（BET）越大，吸附力也越大。使用初期的吸附效果很高。时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。如水族箱中水质混浊，有机物含量高，活性炭很快就会丧失过滤功能。所以，活性炭应定期清洗或更换。活性炭一般使用 3～5 年时间。

（四）缓冲过滤器系统中设置的缓冲过滤器起平衡气压及除去管道中粉尘的作用。常见故障为泄漏，用紧固或更换垫片的方法消除。

（五）PSA 吸附分离系统 PSA 吸附分离系统主要由二台填装了 1.5GN-H 型分子筛的吸附塔（底部有氧化铝分子筛吸收水分）及一台氮气缓冲罐组成，还包括了一组气动截止阀，该阀为管道式平衡气动截止阀，具有启闭速度快，切换寿命长等特点，其开启时间仅需 0.015 秒，切换寿命为 100 万次，特别适合于变压吸附工艺的频繁启闭使用。分子筛的使用寿命和其本生的质量、装填质量还有使用过程中的空气预处理效率有关，一般情况下可用 5～8 年。PSA 吸附分离系统的控制由 PLC 完成，该 PLC 已完成程序录入，能执行制氮装置的各种运行参数控制。控制系统由可编程控制器，压力变送器，温度传感器，阀位开关及二次仪表组成，主要负责现场各设备的机械动作及连锁控制，可正确处理各种突发故障报警，同时设计上考虑了各级功能分隔，可全自动运行也可以人工操作运行。吸附塔组故障现象常有：

1．吸附器组的有关压力指示不正常；维修保养或更换仪表。2．动作阀切换缓慢或关闭不严、不动作；电磁阀存在故障或粉末引起动作阀故障；更换阀门配件。

3．吸附器床层发生流化现象，造成分子筛摩擦冲击严重产生粉末；进水、油分严重引起分子筛硬度减低加剧粉化或分子筛失效；寻找出油、水根源，加以排除，同时分子筛多次再生，仍然不合格就需要更换合格的分子筛。压缩空气含油量是分子筛失效的首要因素。4．程序控制的仪表系统，有时出现程序功能紊乱，主要体现在电磁阀开关顺序或时间发生变化，需要定期校验。5．氮气的分析与计量。氮气缓冲罐后在进入氮气总管前设置有一取样口，样气经 KY－2N 氮气分析仪在线分析达到使用指标后，进入氮气总管。氮气的计量由涡街流量计完成，氮气流量可实时显示，并可实现累积流量显示与控制。产品气分析指示系统故障现象：（1）分析系统指示纯度偏低，重新调试/校验；（2）流量未达到设计指标，工艺调整。

五、使用中应注意的问题装置调试交付后，用户应会使用操作、会维护并了解装置的原理流程。在掌握各配套机组的使用性能后，为了维护使用好吸附器这个核心装置，特别强调分子筛忌水、忌油、怕磨损，因此在装置运行当中要特别注意空气的质量（含水、油量），在日常操作中经常检查空压机是否上油、滤油系统是否正常、冷干机制冷除水是否正常。还要经常检查产品气排出过滤器和解析气放空口，是否有堆积或夹带过多的分子筛粉末；定期检查吸附器内分子筛的磨损量，并确定是否须增添等等，如有以上现象，应及时解决。如能正常操作和维护，使用寿命将会大大延长。

第四篇：碳分子筛变压吸附提纯氮气答案[推荐]

碳分子筛变压吸附提纯氮气

题目

1．碳分子筛吸附法从空气中分离提纯氮气的原理是什么？（）A．利用N2与O2在空气中的浓度差异，优先吸附N2气 B．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附O2气 C．利用碳分子筛中的微孔尺寸的选择性，优先吸附O2气 D．利用N2与O2在碳分子筛中扩散速率的差异，优先吸附N2气

2．一个连续变压吸附分离装置，至少需要几个吸附柱，包括哪些操作步骤？（）

A．2个，操作步骤包括系统充压、加压吸附、减压脱附、柱间气流切换 B．3个，操作步骤包括系统充压、加模

压吸附、减压脱附、柱间气流切换 块 C．1个，操作步骤包括系统充压、加名 预习考查

压吸附、减压脱附

称

D．3个，操作步骤包括加压吸附、减压脱附、柱间气流切换 3．本实验采用什么工程手段来实现吸附和解吸操作？（）A．加压吸附，常压脱附 B．加压吸附，升温脱附 C．加压吸附，真空脱附 D．低温吸附，高温脱附

4．当吸附剂用量一定时，影响本实验变压吸附效果的主要因素有哪些？（）

A．吸附压力、温度、气体流量、解吸压力

B．吸附压力、气体流量、脱附压力、吸附时间

E．吸附压力、气体流量、吸附时间 D．温度、气体流量、脱附压力、吸附时间

5．何谓穿透曲线？（）A．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓

权重

度随时间的变化曲线 B．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随气体流量的变化曲线 C．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随吸附压力的变化曲线 D．吸附柱出口流体中被吸附物质的浓度随进口浓度的变化曲线

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B|B|C|B|A

题目

选错一次扣5分

模 块 名 称

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仪器选择

正确答案：吸附柱（2个）、微机、放空阀、流量计、CYES氧气分析仪、脱水柱、取样阀、空气压缩机及减压阀、脱油柱、缓冲罐、流量调节阀、水循环真空泵 做错次数：0

题目

选错一次扣5分

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正确答案：B、检查压缩机、真空泵、吸附装置和计算机之间的连接是否到位，接通压缩机电源，接通吸附装置上的电源和真空泵电源，开启计算机并打开“在线控制软件”，点击“泵开关”，开启真空泵。

C、调节空气压缩机出口稳压阀，使输出压力稳定在0.4MPa（表压）。E、在控制软件界面上，设定吸附（解吸）时间K1为600秒，串联吸附时间K2 为5秒，启动时间框下的“开始”按钮。

本模块得分[满

分100]

权重 10 本模块得分[满

分100]

权重 10 本模块得分[满

分100]

模 块 名 称 操作步骤

H、将“流量计”旋钮调到最大，调节“取样阀”，便于塑料针筒取样，再调节“流量调节阀”，使气体流量即“流量计”稳定在3.0L/h。

A、测定吸附穿透曲线。吸附操作运行大约30min后，观察在线控制软件界面，当操作状态线进入K1的瞬间开始，迅速按下界面上“计时”按钮，然后，每隔1分钟，用塑料针筒在取样口取10ml气体，迅速注入CYES-Ⅱ型氧气分析仪分析，读取并记录样品中氧含量（体积百分数V%），共记录10个样品的氧含量，即得到样品中氮气纯度，同时记录吸附压力、温度、气体流量和相应的吸附时间。测定结束后，点击“停止实验”按钮，停止吸附操作。

D、保持吸附压力0.4 MPa不变，改变气体流量，将流量提高到6.0L/h，重复（3）至（5）的操作，测定吸附穿透曲线。

F、保持气体流量6.0L/h不变，改变吸附压力，调节空气压缩机出口稳压阀，使输出压力稳定在0.6MPa（表压），重复（2）至（5）的操作，测定吸附穿透曲线。

G、结束实验。在控制软件界面上，重新设定吸附（解吸）时间K1为120秒，串联吸附时间K2 为5秒，启动时间框下的“开始”按钮，待系统运行10min左右后，再次按下“停止实验”按钮，并点击“泵开关”，关闭真空泵。依次关闭压缩机、真空泵、吸附装置电源。

做错次数：0

题目

权重

模

块 实验报告--实请单击本次实验目的前的复选框作出

选择，答案不止一项。名 验目的

A、了解连续变压吸附过程的基本原理称

和流程。

B、了解碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理。C、掌握吸附床穿透曲线的测定方法。D、考察不同温度对吸附性能的影响。E、了解影响变压吸附效果的主要因素。

你的回答

A,B,C,E

题目

请单击本次实验原理前的复选框作出选择，答案不止一项。

A、碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩撒速率上的差异。B、碳分子筛吸附分离空气中N2和O2就是基于两者在扩撒速率上的差异。一个完整的吸附分离过程通常是由实验报告--实C、吸附与解吸（脱附）循环操作构成。验原理

D、变压吸附主要用于化学吸附过程，变温吸附主要用于物理吸附过程。E、变压吸附是通过调节操作压力（加压吸附，解压解吸）完成循环操作。

你的回答

A,C,E

题目

请单击本次实验仪器前的复选框作出选择，答案只有一项。

A、乙苯脱氢制苯乙烯全套装置图片 B、连续循环反应器中返混状况测定全实验报告--画套装置图片

装置图 C、多釜串联反应器中返混状况全套装

置图片 D、连续循环反应器中返混状况测定全套装置图片

E、变压吸附实验全套装置图片

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本模块得分[满

分100]

权重

模 块 名 称

本模块得分[满

分100]

权重

模 块 名 称

本模块得分[满

分100]

E

题目

请单击本次实验物性常数前的复选框作出选择，答案不止一项。A、穿透点的浓度应根据产品质量要求来定，本实验要求出气口气体中N2浓度95%。

实验报告--工B、动态吸附容量。

C、吸附剂用量、吸附压力、气体流速、艺参数

均会影响吸附柱的穿透曲线。D、吸附剂用量、吸附压力、气体流速、不会影响吸附柱的穿透曲线。

你的回答

A,B,C

题目

请用鼠标点住本次实验步骤，按正确顺序拖放到页面下方从左到右排列的框中。

A.测定吸附穿透曲线。吸附操作运行大约30min后，观察在线控制软件界面，当操作状态线进入K1的瞬间开始，迅速按下界面上“计时”按钮，然后，每隔1分钟，用塑料针筒在取样口取10ml气体，迅速注入CYES-Ⅱ实验报告--实型氧气分析仪分析，读取并记录样品验步骤 中氧含量（体积百分数V%），共记录

10个样品的氧含量，即得到样品中氮气纯度，同时记录吸附压力、温度、气体流量和相应的吸附时间。测定结束后，点击“停止实验”按钮，停止吸附操作。

B.检查压缩机、真空泵、吸附装置和计算机之间的连接是否到位，接通压缩机电源，接通吸附装置上的电源和真空泵电源，开启计算机并打开“在线控制软件”，点击“泵开关”，开

权重

模 块 名 称

本模块得分[满

分100]

权重

模 块 名 称

启真空泵。

C.调节空气压缩机出口稳压阀，使输出压力稳定在0.4MPa（表压）。D.保持吸附压力0.4 MPa不变，改变气体流量，将流量提高到6.0L/h，重复（3）至（5）的操作，测定吸附穿透曲线。

E.在控制软件界面上，设定吸附（解吸）时间K1为600秒，串联吸附时间K2 为5秒，启动时间框下的“开始”按钮。

F.保持气体流量6.0L/h不变，改变吸附压力，调节空气压缩机出口稳压阀，使输出压力稳定在0.6MPa（表压），重复（2）至（5）的操作，测定吸附穿透曲线。

G.结束实验。在控制软件界面上，重新设定吸附（解吸）时间K1为120秒，串联吸附时间K2 为5秒，启动时间框下的“开始”按钮，待系统运行10min左右后，再次按下“停止实验”按钮，并点击“泵开关”，关闭真空泵。依次关闭压缩机、真空泵、吸附装置电源。

H.将“流量计”旋钮调到最大，调节“取样阀”，便于塑料针筒取样，再调节“流量调节阀”，使气体流量即“流量计”稳定在3.0L/h。

你的回答

B,C,E,H,A,D,F,G

题目

请单击本次实验结果前的复选框作出选择，答案只有一项。

吸附剂的动态吸附容量与吸附压力实验报告--实A、无关。验结果

B、吸附剂的动态吸附容量与吸附温度无关。C、吸附剂的动态吸附容量与吸附吸附剂用量无关。

本模块得分[满

分100]

权重

模 块 名 称

D、吸附剂的动态吸附容量与气体流速无关。

你的回答

A,B,D

题目

思考练习

（1）在本装置中，一个完成的吸附循环包括哪些操作步骤？（2）气体的流速对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有和影响？为什么？（3）气体的流速对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有和影响？为什么？

（4）根据实验结果，您认为本实验装置的媳妇时间应该控制在多少为适？

（5）该吸附装置在提纯氮气的同时，还具有富集氮气的作用，如果实验目的是为了获得富氮，实验装置及操作方案应做哪些改动?

你的回答

本模块得分[满

分100]

权重 模 块 名 称 思考练习

本模块得分[满

分100]

（1）在本装置中，一个完整的吸附循环包括哪些操作步骤？ 学生回答:答：吸附和脱附。（2）气体的流速对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什

0

么？

学生回答:答：气体的流速对吸附剂的本模块为主观

穿透时间影响成正比，而对吸附剂容

题，由教师根据

量无影响。因为根据动态吸附容量公

学生回答进行计

式可知气体流速与动态吸附容量无关

分

（3）吸附压力对吸附剂的穿透时间和动态吸附容量有何影响？为什么？ 学生回答:答：吸附压力对吸附的穿透时间成反比，而对吸附容量无影响。因为根据动态吸附容量公式可知吸附

压力与动态吸附容量无关。

（4）根据实验结果，您认为本实验装置的吸附时间应控制在多少为适？ 学生回答:

（5）该吸附装置在提纯氮气的同时，还具有富集氧气的作用，如果实验目的是为了获得富氧，实验装置及操作方案应做哪些改动？ 学生回答:

第五篇：PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施

摘 要：本文介绍了变压吸附工作原理，并分析了影响变压吸附的主要因素，认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素； 同时，在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度，以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。

关键词：psa变压吸附 制氢 优化

变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质： 一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附物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。利用吸附剂的这些特性，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。

由于变压吸附（psa）气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体分离技术。并且，该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。因而近二十年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。

一、变压吸附的操作原理

变压吸附分离技术是以固定床吸附，在连续改变体系平衡的热力学参数下，加压气体组份吸附，减压被吸附组份解吸，放出该气体组份，吸附剂得到再生。如果在吸附和解吸过程中床层的温度维持恒定，利用吸附组份的分压变化吸附剂的吸附容量相应改变，如图 1，过程沿吸附等温线t1进行，则在ab 线两端吸附量之差 △q= qa-qb 为每经加压（吸附）和 减压（解吸）循环组份的分离量。如此利用压力变化进行的分离操作就是变压吸附。如果要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附容量的差值增加，可以同时采用减压和加热方法进行解吸再生，在实际的变压吸附分离操作中，组份的吸附热都较大，吸附过程是放热反应，随着组份的解吸，变压吸附的工作点从 e 移向 f 点，吸附时从f点返回 e 点，沿着ef 线进行，每经加压吸附和减压解吸循环的组份分离量 q= qe-qf为实际变压吸附的差值。由此分析，要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附量差值加大，对所选用的吸附剂除对各组份的选择性要大以外，其吸附等温线的斜率变化也要显著，即等温线的曲率要大，并尽可能使其压力的变化加大，以增加其吸附量的变化值。

二、影响变压吸附的主要因素

1.原料其组成对装置吸附能力的影响

由于不同的制氢装置所采用的转化工艺、制氢原料等诸多方面存在差异，所以 psa 原料中温变换气中烃类及 co、co2的含量差别也较大，原料气组成与吸附塔的处理的关系很大。psa 的氢气吸附能力通常是以产氢量或原料量来衡量的，当原料气中氢气含量越高时，由于所需要吸附的杂质含量低，在吸附剂能力一定的情况下，吸附塔的处理能力越大； 反之，原料气杂质含量越高，特别是净化要求高的有害杂质含量越高时，吸附塔的处理能力越小。

2.原料气温度对装置吸附能力的影响

在其他条件相同的情况下，原料气温度越高，吸附平衡曲线越靠下，吸附剂的吸附容量越小，吸附、解吸、再生的循环时间越短，吸附塔的处理能力越低。

3.操作压力对装置吸附能力的影响

psa 单元的吸附压力一般为系统压力变化过程中的最高压力，在近年来的制氢装置设计中，最高吸附压力与中温变换反应器出口压力接近。一般来讲，制氢转化的压力在 2.1mpa-3.1 mpa 之间，整个转化中反应的系统压力差越小，原料气的压力越高，吸附剂的吸附量越大，吸附塔的处理能力越高，但由此增加的操作费用和设备投资会随之增加。而解吸压力越低，吸附剂再生越彻底，吸附剂的动态吸附量越大，再次吸附效果好，吸附塔的处理能力越高。

三、psa变压吸附制氢技术优化措施

1.产品纯度的调整

变压吸附工艺具有产品纯度范围宽，且易于调整的特点，由于产品纯度与产品回收率是成反比关系的，即：在原料气条件不变和吸附、解吸压力一定的情祝下，产品纯度越高，氢气回收率越低：产品纯度越低，氢气回收率越高.因而，要保证装置运行于最佳状态，就必须将产品纯度控制在即能满足生产需要，又尽可能低的范围内，修改吸附时间和修改操作系数，延长吸附时间、增大操作系数，则降低产品纯度；缩短吸附时间，减小操作系数，则提高产品纯度。

2.装置参数的调节

2.1调整吸附时间

当装置的处理量改变之后（或原料气组成改变后），将有可能影响产品的纯度，这时可调整操作系数以调整吸附时间，使产品纯度重新运行于最佳范围，或将tmadjust置为on让计算机白动调整。

2.2产品气升压控制

产品气升压的速度的控制是通过产品气升压调节阀kvl621的随动pid调节来实现的，kv1621的设定值由计算机自动计算产生，无需操作工进行修改，需要调节的只是kvl621的最大，最小开度和pdi参数。

2.3逆放压力的调节与控制

本装置逆放压力的调节与控制是通过调节阀pv162a5、pv1625b来实现的，调节的目的是在保证逆放终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动pid调节，需要调节的只是改变pv1625a、pv1625b的最大！最小开度设定值和时间参数设置（在吸附时间不变的前提下，改变时间参数tl、t2、t3、t4的设定值。

2.4顺放压力的调节与控制

本装置顺放压力的调节与控制是最为重要的，顺放压力降的大小！冲洗过程的均匀连续性对产品氢的纯度和收率影响很大，pv1624调节的目的是在保证一定的顺放压力降的前提下，使冲洗过程尽量缓慢均匀，终压达到设定值要求的同时使逆放过程尽量缓慢（减小逆放对解吸气混合罐压力造成的波动），调节方法是随动pid调节，需要操作调节的也只是改变pv1624的最大，最小开度设定值。

参考文献

[1]万鸿斌.变压吸附装置的气体分离技术[ m ].化工科技动态，1992.[2] 马正飞.气固吸附平衡与吸附动力学研究 [ d].南京：南京化工大学，1997.作者简介：曹海鹏，性别：男，工作单位：陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司。