Page 123 - 化工工艺理论及技术

第四章 石油化工工艺研究与应用

火炬系统进行安全排放，以防止其对环境和操作人员造成危害。。
（三）工艺流程特点分析
在工业变压吸附过程中，吸附剂一般在常温高压下吸附混合气体中容易吸附

的组分，未吸附的组分从吸附剂层的一端流出，减少了吸附装置的工作压力。吸
附的组分从吸附装置的另一端解吸并排出，从而使吸附的气体组分发生分离，使
固体吸附表面重新获得吸附活性。但是，在未进行特殊处理的 PSA 工艺中，即
使对吸附固体的表面压力进行调节使其达到常压状态，其表面吸附的杂质也不能

完全去除，此时可以采用两种方式使得固体表面重新获得吸附活性。第一种是冲
洗吸附固体，这种方法可以降低固体对于杂质的吸附压力，一般用于置换难脱解
的杂质，但会导致部分吸附剂损失；第二种是利用真空去除固体表面吸附的杂质，
这种方法通常被称为真空变压吸附。真空变压吸附优点是对固体吸附表面的吸附

活性恢复效果好，气体组分的产率高，缺点是需要真空制造设备，增加装置的耗
电量。上述工艺是否用于实际应用，主要取决于设备条件、流速、产品纯度、原
料气、产量、场地和资本等。
（四）工艺改造原因

在原有的工艺装置的运行过程中，PSA 脱碳单元中吸附剂的吸附效率会在
水分的作用下降低，导致脱碳单元 CO 2 含量控制不充分，CO2 含量只能达到
0.2%~0.3%，无法满足设计值要求。另外，原料气中 CO 2 含量较低但 CO 含量高
于设计值条件下，吸附剂体积较大，在降压过程中一部分氢气从吸附塔中排出，

从而降低了氢气的产率。根据制氢过程变压吸附和产量变化规律的影响因素，优
化工艺条件，寻找最佳操作点确定最佳时间跨度，确保制氢产量、制氢纯度和氢

气产率同时满足生产要求。当装置达到 100% 负荷并点燃时，使整个过程的 H 2
产率从 75% 增加到 85%。

（五）方案检验及实验设计
实验首先探讨吸附气量与吸附时间之间的关系及吸附力对吸附过程的影响，
依据实验结果给出 PSA 工艺的优化流程，基于优化流程对比分析在不同的原料
气进量下，开变换装置和不开变换装置时的氢气产率。

变换装置是一套针对原料气组分中 CO 而专门设置的一套装置，它能够在原
料气进入吸附床前减少 CO 的含量，增加 CO 2 的含量，而 CO 2 更容易被吸附。
在实验中制氢原料气压力为 1.0~1.35MPa，温度为 20~40℃。

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