变压吸附技术浅析.doc

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1、变压吸附技术肉析摘要介绍变压吸附技术，以及其的广泛应用、工艺改进和展望未來发展方向。关键词变压吸附；气体分离；工艺改进；有机气体变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。步入90年代后，在世界能源危机日益严重的国际环境下，变压吸附技术也得到了更为广泛的关注，已成为现代工业中较为重要的气休分离及净化方法。目前有数千套变压吸附装置在世界务地运行，用于各类气休的分离、提纯和工业气休的净化。如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯，天然气、乙块气体的净化，空气分离制氧气和制氮气，废气的综合利用等。如同所有的新兴技术一样，伴随着变压吸附分离的技术

2、进步，特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新，环保、节能和宵约的优点愈显突出，变压吸附分离技术止在加速占领工业气体分离的市场。1变压吸附介绍1.1变压吸附概念变床吸附（pressureswingadsorption,PSA）是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺，其主要的工业应用包括：a）气体干燥；b）溶剂蒸汽冋收；c）空气分懈；d）分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢；e）分离垃圾掩埋废气中的二氧化碳和甲烷；f）一氧化碳和氢的分离；g）异链烷坯分离；h）酒精脱水。全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。实际上，上述所列的

3、Qd领域中，变压吸附己成为规定的分离工艺，并且适用范围很大，从个人医用的空气中分离90%的6到甲烷转化炉排放气中分离99.999%以上的氢均可适用。变压吸附分离气体的概念比较简单。在一定的压力下，将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触，吸附能力强的纽分被选择性吸附在吸附剂上，吸附能力弱的纽.分富集在吸附气中排出。然后降低压力，被吸附的组分从吸附剂中解吸出來，吸附剂得到再生，解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分，一般解吸吋没有外部加热。这个概念定义有许多不同的术语。变压吸附过程是在高于大气压的压力下吸附,在常压下解吸。真空变压吸附（vac

4、uumswingadsorption,VSA）过程是常压卜吸附，真空卜解吸。压力-真空变压吸附（pressure-vacuumswingadsorption,PVSA）过程是则利用了上两种过程的优点。虽然概念比较简单，变压吸附/真空变压吸附的应用却相当的复杂，因为它包括了多层柱的设计，在多层柱上完成一系列连续的非等温、非等压、非稳定的循环吸附操作，包括了吸附、解吸、冲洗等过程，以控制产品气纯度、冋收率以及分离操作的最优化。1.2变压吸附的基本原理变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压的不同血有差并的特性，在吸附剂选

5、择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附纽分（通常是物理吸附），当吸附床减圧时，解吸这些吸附纽•分，从而使吸附剂再生。1・3变压吸附的优点1）能耗低。它只在增压时消耗功，而口工作压力较低。真空解吸流程采用鼓风机就可以增压。吸附剂再生不需要加热，只需消耗真空泵不大的功。制氧电耗0.41kWh/m3,制氮电耗为0.27〜0.31kWh/m3,焦炉气制氢为0.5kWh/2）良好适应性。变斥吸附装置稍加调节就可以变换生产能力，改变原料气的杂质含量和进口压力等工艺条件。3）吸附剂使用周期长。它-般可以使用十年以上，口稍加新的吸附剂就可以延长使用，检修时间少，开

6、工率高。4）可进行白动化操作。不需要操作人员在场值班，每班稍加巡视即可。5）设备能在室外常温运行，不需绝热保温或加热和冷却。除了不高的增压仪农用电外，没有其它蒸汽、水、电的消耗。1・4变压吸附的研究趋势a）以更高的回收率生产更高纯度的产品；b）实现更低的吸附剂用量和操作能耗;C）降低成本，增大应用范围。2变压吸附的应用2.1变压吸附应用于空气净化空气净化以前采用液碱洗涤清除C02,硅胶脱除也0,后采用吸附剂变温吸附同时除去CO八氏0及坯类杂质。这些方法均需要加热，要消耗外功。目前开始采用变压吸附同时除去C0“H20及怪类杂质。无需加热设备，节省能耗，

7、设备紧凑，操作方便，净化气体纯度可达到几个ppm级杂质含量。而采用BX分子筛与活性氧化铝混合吸附剂，利用BX分子筛对氮气吸附能力强，活性氧化铝有较好的清除C0?和比0的能力的特性，将BX分子筛安放在吸附器杂质高浓度区，活性氧化铝安放在低浓度区。这样能达到较好的纯化效果。2・2变压吸附空气分离制氧人们在十九世纪就已掌握了深冷法从空气生产氧气技术，且日益完善。然而曲于变压吸附技术具有如前面所述的优点,中小型变压吸附空气制氧较深冷法有更强的竞争力。变压吸附制氧开始用于活性污泥通氧污水处理，后來应用于富氣锅炉的燃烧、炼钢。使变压吸附制氧设备的规模不断扩大。1

8、991年，口本变压吸附制氧装置的普及率为：大型工业锅炉中的应用占20.5%,中型工业锅炉中的应用占31%,工