甲醇裂解制氢PSA工段.ppt

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1、部门：公用工程部讲解人：王小波时间：2013-8-2制氢站PSA工段制氢装置组成生产装置由导热油加热工段、甲醇裂解工段和变压吸附提氢（PSA）工段三大工段组成。整套装置生产能力600Nm³/h工艺流程图变压吸附提氢（PSA）第一部分常用气体分离方法介绍低温分离法：利用气体组份间沸点的差异，采用低温精馏实现混合气体组份的分离的方法。已有100多年的历史，主要用于大规模空分制O2、N2。其局限性在于：(1)工艺中要先除去CO2和H2O等高沸点组份，预处理系统复杂；(2)需消耗大量的冷量，能耗高；(3)设备复杂，开停车不方便，开车数小时才能得到合格产品；(4)产品纯度低，沸点相近的组

2、份要分离得到高纯度产品很困难。1.低温分离法变压吸附法：利用不同气体在吸附剂上吸附性能的差异，以及同种气体在吸附剂上的吸附性能随压力的变化而变化的特性来实现混合气体的分离。其特点在于：(1)产品纯度高；(2)工艺简单，原料气中的H2O、H2S、CO2等杂质组份可一步除去，不需进行预处理；(3)操作简便，能耗低。一般在常温和不高的压力下操作，设备简单，整个过程全部实现自动化；(4)吸附剂寿命长，为半永久性使用，每年只需少量补充，正常操作条件下吸附剂一般使用10年以上。3.变压吸附法2.膜分离法膜分离法：利用气体组份在中空纤维膜上渗透速率的差异实现混合气体的分离。是一种较新的气体分

3、离方法，目前主要用于制H2。其局限性在于：(1)处理系统复杂，膜对NH3、硫化物很敏感，要求原料气中NH3和H2O等均小于1ppm；(2)得到的产品纯度不高，混合气体中的每种组份均可渗透；(3)压力为气体渗透的动力，因此需要较大的压差，并且透过气体没有压力，能量损失较大。低低高装置投资较小中较大装置占地面积数分钟数分钟～数十分钟数小时～数十小时装置出产品时间容易容易较难生产可调性3.0~15.0或更高0.5~3.01.0~8.0操作压力，MPa90~9260~9290~95氢氧气回收率%较低低高能耗~9898~99.99990~99氢气纯度(％)技术开发阶段成熟成熟技术情况膜分

4、离法(Memb.)变压吸附法(PSA)低温精馏法(ASU)比较项目3种氢气分离方法比较第二部分吸附的基本概念吸附－－固体表面原子的剩余引力对气体分子的吸着现象。当气体分子运动到固体表面时，由于固体表面原子的剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，形成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的吸附。吸附相－－被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层称为吸附相。其分子密度非常大，可能接近于液体。脱附－－固体表面上被吸附的分子又重新返回气体相的过程称为脱附或解吸。1、吸附、吸附相、脱附2、吸附剂、吸附质、吸附热、解吸热吸附剂－－吸附物质的固体称

5、为吸附剂。吸附质－－被吸附的物质称为吸附质。吸附热－－伴随吸附过程所释放的热量称为吸附热。解吸热－－脱附或解吸过程所需要吸收的热量称为解吸热。表面－－有内表面和外表面之分，吸附主要发生在内表面，外表面与内表面相比相当小，而内表面积大是固体作为吸附剂的先决条件。以下为几种常用吸附剂的表面积的大小：硅胶SG500~600m2/g活性炭Ac700~1100m2/g分子筛MS700~1000m2/g（其外表面积仅为2.67×10-4m2/g3、表面的含义4、吸附的分类吸附分为物理吸附和化学吸附物理吸附－－也称范德华吸附，是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力产生的吸着现象，是可逆的表

6、面吸附。变压吸附过程属于物理吸附。化学吸附－－吸附过程中伴有化学反应的吸附，是不可逆的吸附，吸附过程发生了质变。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯的过程属于化学吸附。5、吸附平衡吸附平衡：吸附刚开始时，吸附剂存在大量的活性表面，被吸附的吸附质分子数大大超过离开表面的分子数；随着吸附的进行，吸附剂表面铸件被吸附质分子遮盖，其再吸附的能力下降，直到吸附速度等于解吸速度时，就表示吸附达到了平衡。吸附平衡是一种动态平衡。假设吸附速率为v1，解吸速率为v2，则：v1>v2时，为吸附过程v1

7、量。也称为平衡吸附量。测量方法如下：先抽真空，得到弹簧秤读数W0引入气体，平衡后得到读数W吸附量qW－W0q=(毫升/克)M吸附剂重量第三部分吸附剂介绍1、吸附剂的共性有比较大的吸附容量，要求有很大的比表面积、大的孔容，并且微孔要多。吸附剂的选择性要好，即组份间的分离系数要大。要求有较高的机械强度，以免在高强气流冲刷下粉碎。2、变压吸附装置中常用吸附剂种类硅胶：简写为SG，是坚硬的多孔结构的玻璃状颗粒。主要用于提纯CO2、脱碳、干燥和烃类分离等.活性氧化铝：简写为Al2O3，是无定形凝胶和氢