变压吸附装置均压压力和管径计算探讨.pdf

lO CHEM ICALENGINEERING DESIGN 变压吸附装置均压压力及管径计算的探讨 刘来印 中化泉州石化有限公司 泉州 362103 摘要 本文系统地推导了变压吸附过程中均压压力和管道流速的计算公式，结合均压压力的理论计算值 与实际开车数据并进行对比，引入吸附放大系数对管径计算进行修正，为变压吸附管径设计和现场开车数据定 量分析提供理论基础。 关键词 变压吸附 均压压力 管道设计 吸附放大系数 变压吸附技术 (PressureSwingAdsorption，简 的主要作用是回收吸附床降压时排出的有用气 称PSA)是一项用于分离气体混合物并制取纯气体 体-2J。通常对于降压的吸附床这一过程叫做 “均 的技术…，具有适用气源广、产品纯度高、工艺 压降”，对于升压的吸附床这一过程叫做 “均压 简单、节能效果显著等特点。该技术广泛应用于： 升”。 变换气、焦炉煤气、重整氢、炼厂干气等含氢气 整个变压吸附过程通常由吸附 (A)、均压降 源中回收氢气，变换气脱碳，从富含一氧化碳混 (多次，第N次用 END表示)、顺放 (PP)、逆放 合气中分离提纯一氧化碳，天然气净化提纯 甲烷， (D)、冲洗 (P)、抽真空 (V)、均压升 (多次， 炼厂干气提浓乙烯，空气分离制富氧、纯氮等。 第N次用ENR表示)和终充 (FR)等步骤组成， 根据杂质解吸的难易程度 以及对产品纯度和回收 1 变压吸附均压压力计算 率的不同要求，上述步骤中的PP、P、V可以少选 1．1 变压吸附过程描述 或不选。通常情况下，提纯氢气为主的PSA装置 多选择冲洗步骤解吸，脱除二氧化碳为主的PSA 变压吸附的基本原理是以吸附剂 内部表面对 气体分子的物理吸附为基础 ，利用吸附剂在相 同 装置多选择抽真空步骤解吸，由于变压吸附过程 压力变化频繁 J，因而无论采取哪种解吸方式， 压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分 均压过程都是设计工作的核心步骤。 和提高压力时吸附量增加、降低压力时吸附量减 少的特性，在高压力下将原料气中的高沸点组分 变压吸附工艺方案 (或称 “时序表”)通常用 “总吸附罐数量 一同时吸附的吸附罐数量 一均压次 吸附、在低压力下解吸被吸附的杂质组分使吸附 数／冲洗或抽空”来表示，如 “8—2—4／V”表示 剂获得再生，通过周期性的压力变换过程实现气 总共有 8个吸附罐、2个同时进料、4次均压带抽 体的分离和提纯。 真空解吸工艺流程。典型的8—2—4／V变压吸附 变压吸附均压过程中吸附罐的压力不断变化， 时序表见表 1。 各个吸附罐之间相连管道中的流速随着每次均压 时间的延长也在不断降低。所谓 “均压”就是需 1．2 均压过程压力计算 降压解吸的吸附床分别向需升压的不同的吸附床 从表 1可以看出，每一个分步骤都有四个吸附 充压，需降压解吸的吸附床压力逐级下降，而需 罐在同时进行均压，随着相互均压的两个吸附罐 升压的吸附床的压力得到逐级升高，从而使吸附