Page 125 - 化工工艺理论及技术

第四章 石油化工工艺研究与应用

优化后的两组实验有效组分产率大多数比优化前更高。有效组分中产率提高
了 3.31%，在能耗巨大的石油化工生产中，降低了很大的生产成本。在这两组优
化实验中，CO 2 、CO、N 2 等成分是变压吸附 PSA 制氢的杂质，可以通过脱碳工

艺处理杂质，以提高氢气回收效率，并减少变压吸附装置的内部压力，从而增加
产品产量。
开变换装置与不开变换装置的氢气产品产率通过对比可以对变换装置的具体
作用原理进行分析，共进行了 13 次对比实验。

当吸附量一定时，原料气氢气含量越高，杂质含量越低，则吸附氢气还原
率越高，吸附塔处理能力越高，这有助于提高 PSA 产品产量。以第一次试验为
例，当吸附压力不变，要获得相同的氢气产率，不经过变换装置，则原料气量约
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多消耗 650m /h；同样以第一次试验为例，当原料气量相同，吸附压力不变，不
经过变换装置的转化过程，氢气产率为 75%，而经过转换装置后，氢气产率达到
87%，上浮非常明显。因此通过变换装置，有效降低 CO 的含量，增加 CO 2 的含
量，能够大幅提高氢气产率，变换装置在 PSA 制氢产品的产率方面起着非常重
要的作用。

脱碳单元生产负荷越大，能提供的吸附时间越短，生产负荷越低，则能提供
的吸附时间越长，因此需要提高系统的吸附时间，减少生产负荷，从而通过增加
吸附时间来提高制氢单元的效率。为提高 PSA 制氢产品的产率，需要控制产品

的氢气纯度，使其满足生产要求，同时避免质量过剩现象的出现，即产生的 H 2
气体纯度太高。H 2 产品中较高的 N 2 含量是调整吸附时间的主要依据。吸附时间
根据产品氢气纯度的理化分析结果调整，将吸附时间调整至最佳值。当生产负荷
长期变化时，变压吸附制氢装置的吸附时间调整周期变长，从而导致调整到最佳
值的时间太长，氢气组分在调整过程中发生较大损失。优化之后，根据 PSA 制

氢装置的最佳吸附时间进行调整，调整周期大大缩短，损失减少。
当氢气纯度超过 99.98% 时，吸附时间增加 4s；当纯度为 99.92%~99.98%
时，吸附时间增加 2s；当纯度为 99.88%~99.92% 时，吸附时间增加 1s；当纯度
为 99.80%~99.88% 时，吸附时间不增加。综上所述，变压吸附制氢工艺优化后，

产品氢气产率有了显著提高，能耗降低。

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