山东无棣热电厂24MW抽凝机组锅炉含硫废气深度脱硫及资源化利用项目5-5附录五变压吸附.doc

山东无棣热电厂24MW抽凝机组含硫废气深度脱硫及资源化利用项目变压吸附说明书

追化工的人

山东无棣热电厂

24MW抽凝机组锅炉含硫废气深度脱硫及资源化利用项目

变压吸附说明书

浙江大学追化工的人团队

队员：吴益昆杜乔昆高扬杨吉祥马玉龙

指导老师：胡晓萍

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 3

第二章变压吸附设计 4

2.1变压吸附基本原理 4

2.2吸附剂的选择 4

2.2.1活性炭类吸附剂 5

2.2.2分子筛类吸附剂 5

2.2.3硅胶 6

2.2.4活性氧化铝 6

2.2.5吸附剂选择 7

2.3变压吸附数学模型的建立 8

2.3.1基本模型 8

2.3.2质量平衡 10

2.3.3动量平衡 10

2.3.4热量平衡 11

2.3.5吸附等温线模型 12

2.3.6参数设置 12

2.3.7床层参数 12

第三章变压吸附模拟过程 14

3.1流程简述 14

3.1.1吸附过程 14

3.1.2均压降压过程 14

3.1.3逆放过程 14

3.1.4冲洗过程 14

3.1.5均压升压过程 15

3.1.6产品气升压过程 15

3.2流程模拟 15

3.2.1详细模拟步骤 16

3.2.2模拟结果 18

第四章变压吸附控制系统 21

4.1变压吸附控制流程图 21

4.2变压吸附程控阀开关时序表 22

4.3变压吸附各阶段压力变化 22

4.4操作的调整与优化 23

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追化工的人

第一章概述

变压吸附（PressureSwingAdsorption.简称PSA）是一种新型气体吸附分离技术。其工作流程就是在较高压力下进行吸附，在较低压力（甚至真空状态）下使吸附的组分解吸出来，与深冷、膜分离、化学吸收等气体分离与提纯技术相比，变压吸附技术有如下几种优点：

（1）产品纯度高：对于绝大多数气源，变压吸附几乎可除去其中的所有杂质，得到纯度达90~99.999%的产品；

（2）工艺流程短：对于含有多种杂质的气体，在大多数情况下变压吸附都可以一步将各种杂质脱除而获得所需产品；

（3）原料气适应性强：对于杂质包括H2O、N2、O2、CO、CO2、烃类、硫化物、氮氧化物等多种组分的复杂气源，均可利用变压吸附予以提纯；

（4）操作弹性大：变压吸附氢提纯装置的操作弹性一般可达30～120%；

（5）产品纯度易调节：只需调整运行参数，变压吸附氢提纯装置即可得到各种不同纯度的产品；

（6）操作简便：变压吸附装置的设备简单、运转设备少，且全都是自动化操作，开停车一般只需0.5~2小时。

（7）能耗低、运行费用小。

第二章变压吸附设计

2.1变压吸附基本原理

任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。?

如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。?

变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程，它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行，在较高压力（P2）下吸附，在较低压力（P1）下解吸。变压吸附既然沿着吸附等温线进行，从静态吸附平衡来看，吸附等温线的斜率对它的是影响很大的，在温度不变的情况下，压力越高，吸附量越大。

?吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。因此，变压吸附既称等温吸附，又称无热再生吸附。

2.2吸附剂的选择

吸附剂是吸附分离过程得以实现的基础，能够在工业上使用的吸附剂最主要的特征为固体内部具有多孔的结构，具有较大的比表面积，从而具有较大的比表面自由能。当气体或液体分子被吸附在固体表面时，就会使力场达到平衡，固体表面自由能降低。自由能转变为热能，也就是吸附过程中放热的原因。

常见用于变压吸附的吸附剂主要有活性炭类、分子筛类、硅胶、活性氧化铝。

2.2.1活性炭类吸附剂

活性炭是一