|
变压吸附与深冷,化学吸收等其它气体分离技术相比较,具有投资少,消耗低,没有环境污染等优点,下面以PSA-CO装置为例,进行几种气体分离技术应用情况的比较.一氧化碳气体分离技术的比较显而易见变压吸附技术有着不可比拟的优点,但是存在产品回收率低的缺憾,如何提高变压吸附装置的产品回收率成为目前需要研究解决的课题.产品回收率的计算产品回收率是指回收原料气中有效组分的程度,它是衡量一套制氮装置的重要指标.PSA装置的产品回收率直接反映产品的消耗,一般通过产品中有效组分绝对数量和原料气中有效组分绝对数量的百分比值进行计算.(1)在不能确定流量的情况下,也可用原料,产品和解吸气中的有效组分含量进行计算.提高装置产品回收率的几点措施提高回收率的工作,无论在变压吸附的设计还是实际的生产操作中均成为人们攻关的主要方向.因为提高了装置的回收率,等同于减少了原料气的消耗,降低了产品成本.提高回收率一般有如下经验和措施.2.1改进改良吸附剂的特性通过改进改良吸附剂的特性,增加吸附剂的吸附容量和吸附剂的分离系数,来提高产品回收率.34低温与特气第24吸附容量是指单位质量吸附剂所能吸附气体的体积或质量.吸附剂的分离系数是指强,弱组分分别在死空间中的含量占床内存留量的比值之比.只有吸附容量大,分离系数高的吸附剂,才能把气体最大程度的分离,使产品回收率最大化.例如,在变压吸附提取氮气装置(PSA.N)中,碳分子筛的性能起着重要作用.目前运行装置总体分为两类.一类是采用国内的碳分子筛,另一类是采用国外进口的碳分子筛.由于国内制造碳分子筛的工艺条件和原料配比技术,检测分析水平,原料的质量等的差距,其性能明显劣于国外产品.国产碳分子筛比表面积仅是国外BF公司的55%左右,氮气的回收率低于国外产品2%~6%,当然国外吸附剂价格相对高些.表299.O%氮气纯度的国内外碳分子筛比较为了进一步提高碳分子筛对氮气的回收率,国外正在研究向碳分子筛增加氧化铁以其磁性增加碳分子筛对氧气的选择吸附.国内大连理工大学也进行了此方面的研究.再例如,PSA-CO技术中用分子筛负载吸附剂代替传统的5A分子筛,可以使回收率提高10%左右.在81.064kPa下,负载吸附剂对CO的吸附量可大于50mL/g,而对H,N2,CH的吸附量却很小,CO在负载Cu吸附剂上的吸附量也比CO的吸附量小得多,更为突出的是负载Cu吸附剂的CO/CO分离系数甚至高于5A型分子筛上CO/N的分离系数.因此,利用载Cu吸附剂对混合气中的CO具有优良的选择吸附性能,提高了CO的产品回收率.美国UCC公司和日本NKK公司对负载吸附剂进行了深入的研究.国内北京大学和南京化工大学也进行了研究和应用.2.2改进变压吸附的工艺变压吸附装置需要在高压下吸附常压或负压解吸,回收气体的压力和减少气体体积损失是提高装置产品回收率的主要工作.关键有效的措施在于采用多床流程,合理的均压设计等工艺.例如,我公司变压吸附提取氢气(PSA.H)的改造,目的在于提高氢气回收率.由4.1.2工艺流程改造为6-2-3工艺流程,同时采用了合理均压和冲洗再生方式.改造前顺向放压夹在了2次均压降中间,通过对均压方式进行改造,顺向放压设置在连续3压降后,降低了气体放空的压力,增加了气体回收率.例如,顺放前压力为0.98MPa,顺放结束后为0.68MPa,有0.3MPa的气体和压力不能回收.第二次均压降由0.68MPa降低到0.37MPa,只能回收0.31MPa气体和压力.通过增加均压次数,降低逆放时的压力,可以降低吸附塔内死空间和床层内残留的气体损失,提高产品的回收率.但是均压次数提高必须增加吸附塔,增加一次均压就必须增加一台吸附塔或均压装置,所以均压次数的增加必然造成装置投资的增加.所以一般均压控制在0.2~0.3MPa改造前吸附剂顺放和冲洗再生为塔对塔,存在以下弊病:第一,吸附剂长时间的顺放占用了其本身的再生时间,降低了再生效果.装置吸附周期为300s,顺放为260s.冲洗再生过程需要较长的传质再生时间才能保证再生的效果,但由于吸附前沿已经达到要求,吸附时间不能再延长,冲洗时间也就不能再延长.冲洗也只能260s,再生效果差,平均吸附量差小.第二,随着顺放时间的延长,压力的不断下降,放出的气体中杂质不断升高,对冲洗再生末期吸附剂造成二次污染.改造采用了顺放气缓冲冲洗技术,此技术是将气体短时间内顺放到顺放气缓冲罐,然后用缓冲罐中的气体长时间缓慢对吸附剂进行冲洗再生.这样得到的气体中杂质少,气体中杂质成分接近于产品气组分,逆放和冲洗时间得以延长,再生传质效果得以进一步提高.分析表明改造后冲洗气组分为98.28%,比改造前的93.56%有很大的提高.通过工艺改进,氢气回收率由84%提高到89.5%.在改进变压吸附的工艺中,还有一项措施是把放空的气体回收到装置入口再利用,尤其是放空压力高的装置.例如PSACO装置,可以把放空的气体回收到气柜,重新利用.在进行此项技术的应用时,要考虑压缩机循环能耗,放空气体中的组分等综合问题,避免产品成本的增加。瑞气是一家从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业制氮机厂家，是中国常温空分领域的领导品牌和功勋企业。公司的核心业务包括：气体设备+气体产品。上海瑞气始创于1979年，在常温空分应用领域，我们拥有40年的经验，始终坚持为客户创造价值的理念，为全球气体及气体设备领域提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。在中国，瑞气50多个营销分支机构、100多个服务网点遍布30多个省市；在全球，瑞气的营销遍及东南亚、中东、欧洲和南美，产品远销20多个国家，在石油、化工、煤矿、冶金、轮胎、制药、食品、航空等行业得到广泛应用。PARent;">ABSolute;top:0;border:0px;width:0px;height:0px;"> |