要在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)分離還必須考慮吸附劑對(duì)各組的分離系數(shù)應(yīng)盡可能大。所謂分離指數(shù)是指:達(dá)到吸附平衡時(shí),(弱吸附組分在吸附床死空間殘余量弱吸附組分在吸附床中的總量)與(強(qiáng)吸附組分在吸附床死空間殘余量吸附組分在吸附床中的總量)之比。分離系數(shù)越大,分離越容易。一般而言,變壓吸附氣體分離裝置中的吸附劑分離系數(shù)不宜小于3.另外,在工業(yè)變壓吸附過(guò)程中還應(yīng)考慮吸附與解吸間的矛盾。一般而言,吸附越容易則解吸越困難。如對(duì)于C5、C6等強(qiáng)吸附質(zhì)就應(yīng)選擇吸附能力相對(duì)較弱的吸附劑,以使吸附容量適當(dāng)而解吸較容易,而對(duì)于N2、02、CO等弱吸附質(zhì)就應(yīng)選擇吸附能力相對(duì)較強(qiáng)的吸附劑如分子篩等;以使吸附容量更大、分離系數(shù)更高。此外,在吸附過(guò)程中,由于吸附床內(nèi)壓力是周期性變化的,吸附劑要經(jīng)受氣流的頻繁沖刷,因而吸附劑還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和抗磨性。 針對(duì)不同的應(yīng)用需求,研究和發(fā)展具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的吸附劑是變壓吸附提氫技術(shù)的重要研究方向。廣東催化燃燒變壓吸附提氫吸附劑
變壓吸附簡(jiǎn)稱(chēng) PSA,是對(duì)氣體混合物進(jìn)行提純的工藝過(guò)程。該工藝是以多孔性固體物質(zhì)(吸附劑)內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ),在兩種壓力狀態(tài)直接工作的可逆的物理吸附過(guò)程。它是根據(jù)混合氣體中雜質(zhì)組分在高壓下具有較大的吸附能力,在低壓下又有較小的吸附能力,而理想組分 H2 無(wú)論在高壓下還是在低壓下都具有較小的吸附能力的原理。在高壓下,增加雜質(zhì)分壓以便將其盡量多的吸附于吸附劑上,從而達(dá)到高的產(chǎn)品純度:吸附劑的解析或再生在低壓下進(jìn)行,盡量減少吸附劑上雜質(zhì)的殘余量,以便在下個(gè)循環(huán)再次吸附雜質(zhì)。變壓吸附變壓吸附提氫吸附劑費(fèi)用變壓吸附法是一種可持續(xù)發(fā)展的氫氣提取技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。
從變壓吸附(PSA)工序來(lái)的氫氣是含有少量氧氣的粗氫氣,純度尚達(dá)不到要求,需凈化。粗氫氣首先進(jìn)入常溫脫氧塔,在其中裝填的新型常溫pd催化劑的催化下,氧和氫反應(yīng)生成水,然后經(jīng)冷卻器冷卻至常溫,再進(jìn)入由兩個(gè)干燥塔、一個(gè)預(yù)干燥塔、一臺(tái)分液罐、兩臺(tái)換熱器等組成的等壓TSA干燥系統(tǒng)。經(jīng)干燥后的產(chǎn)品氫即可達(dá)到純度99.999%、氧含量小于1ppm、低于-65°C的要求。等壓TSA干燥系統(tǒng)的工藝過(guò)程如下脫氧后的氫氣首先經(jīng)流量調(diào)節(jié)回路分成兩路。其中一路直接去干燥塔,其裝填的干燥劑將氫氣中的水分吸附下來(lái),使氫氣得以干燥。在一臺(tái)干燥塔處于干燥的狀態(tài)下,另一臺(tái)干燥塔處于再生過(guò)程。
在變壓吸附氣體分離裝置常用的幾種吸附劑中,活性氧化鋁類(lèi)屬于對(duì)水有強(qiáng)親和力的固體,一般采用三水合鋁或三水鋁礦的熱脫水或熱活化法制備,主要用于氣體的干燥。硅膠類(lèi)吸附劑屬于一種合成的無(wú)定形二氧化硅,它是膠態(tài)二氧化硅球形粒子的剛性連續(xù)網(wǎng)絡(luò),一般是由硅酸鈉溶液和無(wú)機(jī)酸混合來(lái)制備的,硅膠不僅對(duì)水有極強(qiáng)的親和力,而且對(duì)烴類(lèi)和CO,等組分也有較強(qiáng)的吸附能力。活性炭類(lèi)吸附劑的特點(diǎn)是:其表面所具有的氧化物基團(tuán)和無(wú)機(jī)物雜質(zhì)使表面性質(zhì)表現(xiàn)為弱極性或無(wú)極性,加上活性炭所具有的特別大的內(nèi)表面積,使得活性炭成為一種能大量吸附多種弱極性和非極性有機(jī)分子的廣譜耐水型吸附劑。沸石分子篩類(lèi)吸附劑是一種含堿土元素的結(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽,屬于強(qiáng)極性吸附劑,有著非常一致的孔徑結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附選擇性,對(duì)CO、CH4、N2、Ar、02等均具有較高的吸附能力。 變壓吸附提氫技術(shù)可以用于工業(yè)生產(chǎn)中的氫氣提取,可以應(yīng)用于能源等領(lǐng)域,為可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。
變壓吸附(PSA)工序采用5-1-3PSA工藝,即裝置有5個(gè)吸附塔組成,其中-個(gè)吸附塔始終處于進(jìn)料吸附狀態(tài),其工藝過(guò)程由吸附、三次均壓降壓、順?lè)?、逆放、沖洗、三次均壓升壓和產(chǎn)品升壓等步驟組成,具體工藝如下經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的焦?fàn)t煤氣自塔底進(jìn)入吸附塔中正處于吸附工況的吸附塔,在吸附劑選擇吸附的條件下,一次性出去氫以外的絕大部分雜質(zhì),獲得純度大于99.9%的粗氫氣,從塔頂排出送凈化工序當(dāng)被吸附雜質(zhì)的傳質(zhì)區(qū)前沿(成為吸附前沿)到達(dá)床層出口預(yù)留段某一位置時(shí),停止吸附,轉(zhuǎn)入再生過(guò)程。變壓吸附提氫技術(shù)是一種高效、環(huán)保的氫氣提純方法,使用特殊的吸附劑可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣的選擇性吸附和分離。山西加工變壓吸附提氫吸附劑
分子篩是一種具有高度選擇性的吸附劑,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氫氣與其他氣體的有效分離,適用于高純度氫氣的生產(chǎn)。廣東催化燃燒變壓吸附提氫吸附劑
變壓吸附制氮裝置是利用變壓吸附原理進(jìn)行制氮的專(zhuān)業(yè)制氮設(shè)備,變壓吸附制氮設(shè)備是利用碳分子作為吸附劑把空氣中的氧氣和氮?dú)馑诤Y孔穴內(nèi)的擴(kuò)散速度變出差異從而將空氣中的氧氣、氮?dú)夥蛛x開(kāi)來(lái),氧氣分子比氮?dú)夥肿訑U(kuò)散速度快,所以先于氮?dú)鈹U(kuò)散到碳分子吸附劑的孔穴內(nèi),未能擴(kuò)散到碳分子吸附劑孔穴內(nèi)的氮?dú)庾鳛楫a(chǎn)品輸出。變壓吸附制氮裝置的技術(shù)特點(diǎn):1、變壓吸附制氮裝置的工藝簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)外形小,占用空間省。2、變壓吸附制氮裝置的自動(dòng)化程度高,產(chǎn)氣量大。起動(dòng)時(shí),只需按下按鈕,開(kāi)機(jī)20分鐘后就可生產(chǎn)出氣。3、變壓吸附制氮裝置的能源消耗低,運(yùn)行費(fèi)用低,原料氣從天然提取,只需提供壓縮空氣和電源就可制氮。4、變壓吸附制氮裝置的純度調(diào)節(jié)方便,產(chǎn)品純度受氮排出量影響,可任意調(diào)節(jié)99%。當(dāng)下使用變壓吸附原理制氮、氫、氧的專(zhuān)業(yè)設(shè)備已經(jīng)非常普及,程控閥這個(gè)部件在這些專(zhuān)業(yè)設(shè)備中相當(dāng)于設(shè)備的心臟是設(shè)備完成整個(gè)工藝流程實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行、可靠工作的關(guān)鍵。廣東催化燃燒變壓吸附提氫吸附劑