变压吸附技术用于制氢-中国气体分离设备商务网.PDF

《上海煤气》2004 年第3 期 -17- 变压吸附技术用于制氢 上海焦化有限公司设计院 朱建华 摘要：介绍了变压吸附技术的进展、基本原理、所使用的吸附剂，以及该技术在焦化有限公司的应用，与 如何利用焦化有限公司丰富的气体资源，采用变压吸附技术进一步开发新产品。 关键词：变压吸附技术 吸附剂 制氢 1 前言 不同可分二大类：化学吸附和物理吸附。变压吸附 主要为物理吸附。 直至本世纪上半叶，吸附分离作为一个化工单 物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的 元操作，在工业应用上还仅是一种辅助的工艺过 分子力(包括范德华力和电磁力)进行的吸附，其特 程，其应用范围只限于工业气体的干燥脱水和微量 点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行得 CO2 的脱除。近 40 年来，随着变压吸附(Pressure 极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬时即 Swing Adsorption，简称PSA)技术发展，吸附分离 可完成，并且这种吸附是完全可逆的。 已成为一种简单有效的气体分离方法，广泛应用于 变压吸附制氢工艺过程之所以得以实现是由 化工、冶金、电子、医药、食品等行业，并逐渐发 于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个性质：1) 展成为继深冷法之后的又一新兴的气体分离技术。 对不同组分的吸附能力不同；2) 吸附质在吸附剂上 国内较早从事变压吸附技术的单位是西南化 的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温 工研究设计院。1981 年该院分别在上海吴淞化肥厂 度上升而下降。利用吸附剂的第一个性质，可实现 3 对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气得以 和嘉定化肥厂建成了2 套处理气量为 10 000 m /h 氨厂弛放气的变压吸附制氢装置，1982 年通过化工 提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在 部技术鉴定，这标志着我国变压吸附技术进入了工 低温、高压下吸附而在高温、低压下脱附再生，从 业应用阶段。由于具有能耗低、流程简单、产品气 而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提 纯度高、装置自动化程度高、操作简单等优点，变 纯氢气的目的。 压吸附技术在国内得到了迅速的推广和应用。在应 用领域方面，已发展到从各种含氢气源中回收纯 3 吸附剂 氢、从各种富含CO 气中浓缩或制取食品级CO 、 2 2 CO 提纯、合成氨厂变换气脱碳及天然气的净化等。 3.1 吸附剂的特性要求 工业吸附剂首先要求有较大的静活性，即在一 2 吸附分离气体的基本原理 定温度及被吸附物质在蒸气混合物中的浓度也一 定的情况下，单位重量(体积) 的吸附剂在达到平衡 吸附是指用多孔性的固体吸附剂处理流体混 时所能吸附物质的最大量；其次工业吸附剂还必须 合物，使其中所含的一种或数种组分被吸附在固体 对不同溶质具有选择性的吸附作用。 表面上以达到分离的操作。具有吸附作用的、密度 吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分 相对较大的多孔固体被称为吸附剂；被吸附的、密