变压吸附技术在甲醇工业中的应用

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1、变压吸附技术在甲醇工业中的应用四川天一科技股份有限公司，成都，610225    1、前言变压吸附（PressureSwingAdsorption，PSA）这一概念由H．Kahle于1942年在德国申请专利时提出的，变压吸附的基本原理是利用气体组份在固体材料上吸附特性的差异，通过周期性的压力变换过程来实现气体的分离或提纯。变压吸附技术于1958年应用于氢气的提纯，1962年实现工业规模的制氢。进入七十年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展。装置数量剧增，装置规模不断增大，使用范围越来越广，工艺不断完善，产品纯度、收率逐步提高，成本不断下降，逐渐成为一

2、种主要的、高效节能的气体分离技术。变压吸附技术在我国的工业应用已有十几年历史。我国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的，于1982年建于上海吴淞化肥厂，用于从合成氨弛放气中回收氢气。该院于1995年被国家科委批准为“国家变压吸附研究推广中心”，目前已推广各种PSA工业装置500多套，装置规模以产品计从数m3/h到60000m3/h，可以从几十种不同气源中分离提纯十几种气体，代表了我国PSA技术的最高水平。目前，我国的研究人员已将变压吸附技术推广应用到以下九大领域：1）从各种含氢气源中提纯氢气；2）从各种富含二氧化碳的气源中生产各种等级的气

3、体或液体二氧化碳；3）从富含一氧化碳的气源中提纯CO；4）合成氨变换气脱除二氧化碳；5）天然气的净化脱除C2及以上组份；6）空气分离制富氧；7）空气分离制富氮；8）从煤矿瓦斯气中浓缩甲烷；9）浓缩和提纯乙烯。此外，随着技术的不断进步，PSA技术还可以应用于气体中NOX的脱除、硫化物的脱除、某些有机有毒气体的脱除与回收等，在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。    2、变压吸附技术的特点变压吸附工艺简单，能耗低，投资少，操作方便。所以在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用。与其它气体分离技术相比，变压吸附技术具

4、有以下优点：2.1低能耗，PSA工艺所要求的压力较低，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗。PSA在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗。2.2产品纯度高且可灵活调节，如PSA制氢，产品纯度可达99.999％，并可随意调节氢的纯度。2.3工艺流程简单，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。2.4装置的操作由计算机控制，自动化程度高，操作方便，开停车简单迅速。2.5装置调节能力强，操作弹性大，对原料气中杂质含量和压力等条件改变有很强的适应能力，调节范围很宽。2.6 资小，操作费用低，维护简单，检修

5、时间少，开工率高。2.7吸附剂使用周期长，一般可以使用十年以上。2.8 装置可靠性高。变压吸附装置通常只有程序控制阀是运动部件，而目前国内外的程序控制阀均属专利产品，寿命长，故障率极低，装置可靠性很高，而且由于计算机专家诊断系统的开发应用，具有故障自动诊断，吸附塔自动切换等功能，使装置的可靠性进一步提高。2.9 装置扩建容易。变压吸附装置的扩建非常容易，只需增加吸附塔和程控阀，就可对PSA装置进行扩建。2.10 机组小，占地面积小。2.11 环境效益好，除因原料气的特性外，PSA装置的运行不会造成新的环境污染，几乎无“三废”产生。   3、变压吸附

6、技术在甲醇工业中的应用  3.1PSA-H2用于从甲醇生产尾气中提纯H2在甲醇生产过程中要定期排放一部分气体，称之为甲醇尾气或甲醇弛放气（大致组成见表1），以往这部分气体多用做燃料直接燃烧。由于该气体压力较高（～5.0MPa），氢气含量也较高，直接燃烧是对氢气资源的极大浪费，现在已有众多的厂家考虑回收这部分气体中的氢气，返回到甲醇合成系统中以增加甲醇产量，提纯氢气后的解吸气再进入燃烧管网用做燃料。表2为目前已建成变压吸附法从甲醇尾气中提纯氢气装置情况。表1甲醇尾气大致组成 组成H2N2＋ArCH4COCO2CH3OH其它微量组份V％62～686～1

7、012～146～86～80.60.05                                            表2甲醇尾气变压吸附提氢装置应用一览表 建设单位装置处理能力（Nm3/h）H2纯度％合同日期泸州天然气化工厂100099.91984抚顺BOC公司2000991995岳阳兴长企业集团公司400099.91996吉林油田集团公司50099.91997河南淇县化工总厂500099.91997濮阳甲醇厂500098.51999      与通常的变压吸附工艺相比，从甲醇尾气中提纯氢气的PSA装置具有以下特点：     1）由于原料

8、气压力较高，可直接进入PSA装置，同时得到具有较高压力的产品氢气，不需消耗更多的动力；    2）由于原料气中仍含有较多的