吸附法气体分离技术手册

第一节  序言... 6

参考文献.. 7

第二节  气体吸附分离基础知识.. 8

2.1定义... 8

2.1.1吸附、吸收、吸着[1] 8

2.1.2吸附与解吸... 8

2.1.3吸附相... 8

2.1.4吸附剂与吸附质... 8

2.1.5吸附热与解吸热... 8

2.1.6物理吸附与化学吸附... 8

2.2吸附剂... 9

2.2.1吸附剂的种类[2,3,4,5] 9

2.2.1.1活性氧化铝... 9

2.2.1.2硅胶... 10

2.2.1.3活性炭... 10

2.2.1.4分子筛... 11

2.2.1.5碳分子筛... 13

2.2.1.6π络合吸附剂[2] 14

2.2.2吸附剂的物理性质.. 14

2.3吸附质 [4,6,8] 17

2.3.1分子量... 17

2.3.2极性... 17

2.3.3各种吸附剂上吸附质的吸附性能.. 17

2.4吸附势能[2] 19

2.5吸附分离机理[2] 20

2.6吸附的热力学基础.. 20

2.6.1吸附平衡... 20

2.6.2吸附等温线... 21

2.6.3吸附等温线类型... 21

2.6.4吸附等温线回滞环.. 25

2.6.5等温吸附方程.. 26

2.6.5.1亨利方程(Henryequation) 26

2.6.5.2朗格谬尔方程(Langmuirequation) 26

2.6.5.3弗里德里胥方程(Freandlichequation) 26

2.6.5.4BET方程(BET equation) 27

2.7吸附过程中的物质传递... 28

2.8吸附过程中的能量传递... 30

2.9固定床吸附穿透曲线... 31

2.9.1吸附前沿和吸附负荷曲线... 31

2.9.2穿透曲线... 32

参考文献.. 34

第三节   吸附装置的工作原理.. 35

3.1吸附剂的再生方法.. 35

3.2吸附床的有效吸附负荷... 36

3.3变温吸附法与变压吸附法.. 37

3.3.1变温吸附法... 37

3.3.2变压吸附法... 37

3.3.3变温吸附工作基本步骤.. 37

3.3.4变压吸附工作基本步骤.. 38

3.4吸附剂的选择.. 38

3.4.1吸附性能和解吸性能... 39

3.4.2分离系数... 40

3.4.3强度... 41

3.5吸附工艺设计因素[5] 42

参考文献.. 42

第四节   变压吸附工艺... 43

4.1变压吸附基础.. 43

4.1.1Skarstrom循环与Guerin-Domine循环[1] 43

4.1.2冲洗再生与抽真空再生.. 44

4.1.3压力均衡（均压）.. 45

4.1.4均压压差计算[2] 45

4.1.5顺放、逆放、冲洗、终充... 46

4.1.6分层固定床... 46

4.1.7吸附压力的影响[4] 47

4.1.8吸附器进料方向问题的探讨.. 48

4.1.9床层气相H2浓度分布变化趋势... 49

4.1.10流程选择... 50

4.1.11吸附系统设计通则... 52

4.2变压吸附工艺分析[4] 53

4.2.1吸附剂量... 53

4.2.2再生气量... 54

4.2.3切换周期... 56

4.3变压吸附操作.. 56

4.3.1工作步骤... 56

4.3.2顺序控制与步序... 57

4.3.3时间片、分周期、全周期、时序表... 57

4.3.4切塔操作... 59

4.3.5参数的设置与调整.. 59

4.3.6开车方法... 59

4.3.7压力趋势图... 60

4.3.8PSA开车操作指导.. 61

4.4变压吸附优缺点... 63

参考文献.. 63

第五节   吸附分离技术的应用及工程实施方法.. 64

5.1回收和精制H2 64

5.2从空气中制取富氧.. 68

5.3回收和制取纯CO2 70

5.4从空气中制N2 71

5.5回收和提纯CO.. 74

5.6从变换气中脱出CO2 77

5.7深冷空分装置预处理... 77

5.8沼气回收甲烷[1] 80

参考文献.. 80

第六节  仪控相关知识... 81

6.1检测参数类型.. 81

6.2控制类型... 81

6.2.1PID调节（闭环控制）.. 81

6.2.2手操器控制（开环控制）... 82

6.2.3顺序控制（顺控）.. 82

6.2.4联锁... 82

6.2.5单回路控制... 82

6.2.6多回路控制... 82

6.2.7逻辑类型... 82

6.3PSA制氢装置主要控制系统介绍... 83

6.3.1制氢装置程序切换发讯最优理论.. 83

6.3.2CO2回收装置中流量串级控制系统.. 83

6.3.3手动远程调节及控制... 83

6.3.4制氢装置中解吸气回收控制系统.. 83

6.4变压吸附专用阀门.. 84

6.5PID整定... 84

6.5.1比例调节作用P. 84

6.5.2积分调节作用I 84

6.5.3微分调节作用D. 85

第七节  制氢工艺简介... 86

7.1天然气重整制氢工艺... 86

7.1.1主要设备... 86

7.1.2流程说明... 87

7.1.3催化剂... 87

7.1.4天然气重整制氢装置开车指导... 88

7.2甲醇转化制氢工艺.. 90

7.2.1主要设备... 90

7.2.2流程说明... 91

7.2.3催化剂... 91

7.2.4甲醇转化制氢开车操作指导.. 92

7.3煤制氢工艺... 93

7.3.1主要设备... 93

7.3.2流程说明... 94

7.3.3催化剂... 94

7.4三种制氢工艺对比.. 94

参考文献.. 95

参考书目.. 96

附录I   吸附法工艺步骤中常用字符代号说明... 97

附录II   回收率的计算方法.. 98

附录III  两种四塔变压吸附工艺各步骤吸附床气相H2浓度变化... 99

附录IV  典型四床变压吸附压力趋势图.. 100

附录V  吸附剂物理性质... 101

附录VI  固定床吸附分离示意图.. 102

附录VII  5-1-3/P操作界面.. 103

附录VIII  甲醇水比重表... 104

附录IX  天然气制氢水碳比手工分析法.. 105

附录X  常见吸附剂吸附质之间吸附数据... 106

附录XI Xebec rPSA原理示意图... 109

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