變壓吸附裝置設計計算

㈠ 變壓吸附制氮機設計手冊

1．PSA來源

二十世紀五十年代，伴隨著工業革命的大潮，碳材料的應用越來越廣泛，其中活性碳的應用領域擴展最快，從最初的過濾雜質逐漸發展到分離不同組份。與此同時，隨著技術的進步，人類對物質的加工能力也越來越強，在這種情況下，碳分子篩應運而生。六十年代，碳分子篩在美國最先製造成功並很快推廣應用，最初，碳分子篩是被用作從空氣中分離氧氣的吸附劑，後來逐漸應用在製取氮氣的裝置上。到了七十年代未、八十年代初，世界各國對氮氣的需求量不斷增加，而變壓吸附制氮技術也逐漸成熟起來，進一步推動了碳分子篩製造技術的發展。

2．PSA制氮技術描述

2.1.技術原理

變壓吸附法(PressureSwingAdsorption，簡稱

PSA)是一種新的氣體分離技術，自60年代末70

年代初在國外已經得到迅速的發展，其原理是利用分子篩對不同氣體分子「吸附」性能的差異而將氣體混合物分開，它是以空氣為原料，利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。

目前在制氮領域內使用較多的是碳分子篩。碳分子篩對氧和氮的分離作用主要是基於這兩種氣體在碳分子篩表面的擴散速率不同，碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩具有很小微孔組成，孔徑分布在0.3nm～1nm之間。較小直徑的氣體（氧氣）擴散較快，較多進入分子篩固相，這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間後，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔並聯，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續的氮氣流。

2.2.工藝流程

PSA制氮系統主要由三部份組成：①壓縮空氣；②空氣凈化；③PSA制氮；

壓縮空氣：空氣由壓縮機壓縮到額定標准，為制氮系統提供持續穩定氣流及壓力。

空氣凈化：壓縮空氣經過組合式乾燥機及過濾器除去水、油份和塵埃，為後級變壓吸附提供潔凈的空氣源。

PSA制氮：裝有專用碳分子篩的吸附塔共有A、B二隻。當潔凈的壓縮空氣進入A塔入口端經碳分子篩向出口端流動時，O2、CO2和H2O被其吸附，產品氮氣由吸附塔出口端流出。經一段時間後，A塔內的碳分子篩吸附飽和。這時，A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進行吸氧產氮，並對A塔分子篩進行再生。

3．PSA制氮特點

原料空氣取自自然，只需提供壓縮空氣和電源即可制氮氣；

設備能耗低，運行成本費用少；

氮氣純度調整方便，氮氣純度只受氮氣排氣量的影響，普通制氮純度在95%－99.999%之任意調節；

設備自動化程度高，產氣快，可實現無人操作；啟動、關機只需按一下按鈕，開機10－20分鍾內可產氮氣；

設備工藝流程簡單，設備結構外形小，佔地面積少，裝置適應性強；

PSA設備可24小時運轉，無須專人看管；

輸出高純度的氮氣比市場的液態氮及鋼瓶氮的純度更純凈、更穩定。

㈡ 變壓吸附的原理

任何一種吸附對於同一被吸附氣體（吸附質）來說，在吸附平衡情況下，溫度越低，壓力越高，吸附量越大。反之，溫度越高，壓力越低，則吸附量越小。因此，氣體的吸附分離方法，通常採用變溫吸附或變壓吸附兩種循環過程。 如果溫度不變，在加壓的情況下吸附，用減壓（抽真空）或常壓解吸的方法，稱為變壓吸附。可見，變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的。
變壓吸附操作由於吸附劑的熱導率較小，吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大，故可將其看成等溫過程，它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進行，在較高壓力（P2）下吸附，在較低壓力（P1）下解吸。變壓吸附既然沿著吸附等溫線進行，從靜態吸附平衡來看，吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的，在溫度不變的情況下，壓力和吸附量之間的關系，如圖示所示，圖中PH表示吸附壓力，PL表示解吸（減壓後）壓力，這時PH與PL所應的吸附量的差，實質上是有效吸附量，以Ve表示之。顯然，直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型（Langmuir型）的要來得大。
吸附常常是在壓力環境下進行的，變壓吸附提出了加壓和減壓相結合的方法，它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統。在等溫的情況下，利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環過程。吸附劑對吸附質的吸附量隨著壓力的升高而增加，並隨著壓力的降低而減少，同時在減壓（降至常壓或抽真空）過程中，放出被吸附的氣體，使吸附劑再生，外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此，變壓吸附既稱等溫吸附，又稱無熱再生吸附。 變壓吸附,吸附,PSA
來自空氣壓縮機的壓縮空氣，首先進入冷干機脫除水分，然後進入由兩台吸附塔組成的PSA制氮裝置，利用塔中裝填的專用碳分子篩吸附劑選擇性地吸附掉O2、CO2等雜質氣體組分，而作為產品氣N2將以99%的純度由塔頂排出。 在降壓時，吸附劑吸附的氧氣解吸出來，通過塔底逆放排出，經吹洗後，吸附劑得以再生。完成再生後的吸附劑經均壓升壓和產品升壓後又可轉入吸附。兩塔交替使用，達到連續分離空氣制氮的目的。
用碳分子篩制氮主要是基於氧和氮在碳分子篩中的擴散速率不同，在0.7-1.0Mpa壓力下,即氧在碳分子篩表面的擴散速度大於氮的擴散速度，使碳分子篩優先吸附氧，而氮大部分富集於不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時對氧的吸附容量增加，減壓時對氧的吸附量減少的特性。利用這種特性採用變壓吸附法進行氧、氮分離。從而得到99．99%的氮氣。

㈢ 變壓吸附裝置均壓時間長短對裝置的影響

變壓吸附裝置均壓抄時間對裝置沒襲有直接影響，整個變壓吸附裝置在運行過程中是一個循環過程，以一個吸附塔為例：吸附-壓力均降-逆放-抽真空-壓力均升-吸附，逆放和抽真空統稱為吸附塔的再生過程。你所說的均壓時間應該是指兩個吸附塔的壓力均升和均降，而對裝置影響較大的是吸附時間，吸附時間越長，則吸附塔的再生需要更長的時間。如果再生時間不夠，吸附劑中所吸附的分子沒有完全解析出來，長時間會縮短吸附劑的使用壽命。
變壓吸附裝置罐容一定，壓力一定，管道或孔板直徑一定，開關閥門開關時間一定，則在均壓時間上一定，如果要調整均壓時間只能是調整吸附塔均壓後的等待時間，這樣對吸附塔的吸附時間和再生時間要進行調整，這才是影響變壓吸附裝置運行的關鍵。

㈣ 變壓吸附實驗裝置的工作原理，求詳細點

第一：吸附抄劑相同，氣襲體分壓相同，各組分在吸附劑上吸附量不同；
第二：吸附劑相同，氣體分壓不同，同組分在吸附劑上吸附量不同；
第三：利用閥門程序控制，讓混合氣體組分通過吸附柱，由此得到氣體組分的分離與純化。
第四：模擬真實變壓吸附過程，提供工業設計的基本數據。
第五：這是碩士論文、博士論文、設計院設計所需要的實驗裝置。

㈤ 全球最大清潔化煤制氫項目正式投入運行，該技術攻克了哪些難題呢

在我國陝西榆林正式投入運行的是全球最大煤制氫變壓吸附裝置項目，這一個項目的順利進行，可以很好地幫助我國實現煤炭清潔高效轉化。這一個項目是使用我國自主研發的大型化變壓吸附專利技術，這一項由我國擁有的專利技術是大型煤制氫裝置在工藝技術、設計製造的難題，將煤炭向石油化工產品進行高效轉化，還有利於實現高效利用煤炭資源，兼具環境保護。

煤炭現在還是一項重要能源，我們要使用煤炭，也有符合現在綠色環保的要求，所以，使用這個煤制氫變壓吸附裝置項目可以達到煤炭資源高效清潔利用，保障我國的能源安全，有利於我國環境保護事業的發展，也有助於我國經濟的進步。從長遠上來看，在能源安全和實現可持續發展這方面來看，使用煤制氫變壓吸附裝置也有很重大的意義。

㈥ 變壓吸附法是指什麼

吸附是指當兩種相態不同的物質接觸時，其中密度較低的物質分子在密度較高的物質表面被富集的現象和過程。吸附按其性質的不同，可以分為四大類，即化學吸附、活性吸附、毛細管凝縮和物理吸附，變壓吸附氣體分離裝置中的吸附主要為物理吸附。

物理吸附的特點是，吸附過程中沒有化學反應，吸附過程進行得非常快，在瞬間即可完成參與吸附的各相物質間的動態平衡，並且這種吸附是完全可逆的。

變壓吸附技術是以特定的吸附劑(多孔固體物質)內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑的特性，即在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分，高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少，將原料氣在一定壓力下通過吸附床，相對於氫的高沸點雜質組分被選擇性吸附，低沸點的氫氣不易被吸附而穿過吸附床，達到氫和雜質組分的分離。

變壓吸附技術是近30多年發展起來的一項新型氣體分離與凈化技術，由於其投資少，運行費用低，產品純度高，操作簡單、靈活，環境污染小等優點，這項技術被廣泛應用於石油、化工、冶金及輕工等行業。

變壓吸附氣體分離工藝之所以實現，是由於吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個基本性質，一是對不同組分的吸附能力不同；二是吸附質在吸附劑上的吸附容量隨吸附質的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個性質，可實現對某些組分的優先吸附而使其他組分得以提純。利用吸附劑的第二個性質，可實現吸附劑在高壓低溫下吸附，而在高溫低壓下解吸再生，從而構成吸附劑的吸附與再生循環，達到連續分離氣體的目的。

工業上變壓吸附制氫裝置中所選用的吸附劑是固體顆粒，如活性氧化鋁、活性炭、硅膠和分子篩，它們對水、一氧化碳、氮氣和二氧化碳等具有較強的吸附能力。在生產實踐中，根據不同的氣體成分，按吸附性能依次分層裝填，組成復合吸附床，以達到分離所需產品組分的目的。變壓吸附方法有很多優點，例如工藝流程簡單、自動化程度高、操作維修費用低、產品純度可調性強以及一次分離同時除去多種雜質組分等。

㈦ 高徑比怎麼計算

彈簧高徑比=自由高度/中徑。

高徑比是吸附塔重要的結構參數，尤其是對變壓吸附裝置更是如此，通常人們以此值設計出相應規格的吸附塔。吸附塔高徑比是指吸附塔高度與內徑的比值，根據空塔氣速和吸附劑量計算得出。

目前，我國每年因採煤向空氣中排放大量的煤層氣，同時由於我國煤層氣有著「三高一低」的特點，很難像美國、澳大利亞那樣大規模的採用地面開發的方式，而主要採用井下抽放的方式進行，致使我國煤礦抽放的煤層氣濃度普遍較低。

2008年煤層氣抽采量約58億立方米，而井下抽放量近53億立方米，但井下抽放的甲烷濃度在20%～65%。對於低濃度煤層氣(甲烷濃度<30%) ，出於安全考慮，通常被禁止直接利用，致使煤礦區抽採的煤層氣利用率非常低，目前國內低濃度煤層氣主要採用焚燒銷毀或者放散的辦法處理。