變壓吸附原理在工業制氫中的運用

劉 洋

（四川天一科技股份有限公司，四川雙流 610225）

變壓吸附原理在工業制氫中的運用

劉 洋

（四川天一科技股份有限公司，四川雙流 610225）

變壓吸附（PSA）是一種新型的氣體吸附分離技術，目前在工業制氫中的應用非常廣泛。選取的氫源是130 000m3/ h的半焦煤氣，其φ（H2）＜30%，具體討論PSA原理在半焦煤氣制氫工作中的運用，目的是分離制取純度較高的H2。

半焦煤氣；PSA；制氫裝置

與膜分離法、低溫分離法等相比，PSA具有H2純度高、經濟節能、操作簡單、容易維護及投資少等優點，因此被廣泛應用在工業制氫中。針對PSA制氫裝置，其原料氣源包括工業生產中的含氫尾氣及天然氣、重油、煤制成的含氫氣源，通常φ（H2）＞20%的氣源均可選作PSA的制氫原料氣。

本案選取的是130 000m3/h半焦煤氣及其φ（H2）＜30%。半焦煤氣是煤干餾的產物，其成分一般取決于炭化爐的型式。以內熱式直立炭化爐為例。在半焦煤氣中，φ（N2）為44.3%；φ（H2）為27.0%；φ（CO）為11.0%；φ（CH4）和φ（CO2）都為7.5%；φ（CmHn）為1.5%；φ（O2）為1.2%。雖然在前工段已對半焦煤氣做了凈化處理，但半焦煤氣中仍存在一定量大分子量、高沸點的雜質，比如苯、萘和焦油等，且其會毒害PSA制氫裝置的吸附劑[1]。本工作淺析了PSA半焦煤氣制氫裝置流程，具體討論130 000Nm3/h半焦煤氣的PSA提氫、解吸氣回收與再利用。

1 PSA半焦煤氣制氫裝置流程

圖1所示為PSA半焦煤氣制氫裝置流程圖。

圖1 PSA半焦煤氣制氫裝置流程

如圖1所示，PSA半焦煤氣制氫裝置的工藝流程如下：水洗除鹽工序→預處理工序→真空變壓吸附（VPSA）氫氣提濃與脫氧工序→變壓吸附氫氣提純工序。其中，為了降低緩沖罐的成本投入及連續將吸附塔排放的解吸氣輸送到裝置外，對于逆放與再生后排放的解吸氣，選擇“混合罐+緩沖罐”的二級緩沖系統[2]。……