合成气制氢装置介绍专题培训课件

合成气制氢装置介绍主要内容五、制氢装置主要异常情况的分析、处理四、制氢装置的正常调节三、制氢装置主要开停工步骤、注意事项二、生产原理、工艺流程、控制指标一、合成气制氢项目概述CompanyLogo1、项目由来一、合成气制氢项目概述2、制氢装置的规模、组成3、制氢装置的平面布置4、制氢装置的主要设备CompanyLogo一、合成气制氢项目概述项目由来：设计初始为燃料气缺少，氢气足量，实际运行情况为燃料气富足，而氢气不足。燃料气富足，导致焦气化装置长期低负荷运行，运行艰难，同时，氢气不足影响经济效益，综合考虑，通过改建将焦气化装置变成制氢装置解决我司的氢气、燃气矛盾。1、项目由来CompanyLogo一、合成气制氢项目概述2、制氢装置的规模、组成合成气制氢装置利用现有的焦气化装置产出的水煤气为原料（水煤气中的主要成分详见下表），通过变换反应将水煤气中的绝大部分CO转化成H2，再经过后续的脱硫、提纯等工序向后系统提供纯度为99.9%的氢气。同时，充分利用全厂的尾氢资源（加氢低分气及甲烷氢），并入制氢装置PSA单元提纯，收集尾氢，提高效益。组分H2COCO2H2O其它微量组分组成%16.89320.9259.33452.325-温度℃167压力Mpa1.36(G)一、合成气制氢项目概述2、制氢装置的规模、组成1）、装置生产规模

制氢装置每小时耗13万Nm3/h合成气（干气）+2万Nm3/h加氢低分气+2.3万Nm3/h甲烷氢原料气，产氢量10.8万Nm3/h。

产品氢规格如下：2）、操作弹性40~105%。3）、年操作时数8400小时，连续运行时间为3年。组分H2N2ARH2OCO+CO2温度压力组成，mol%99.90.0520.035＜50ppm≤20ppm40℃1.75Mpa一、合成气制氢项目概述2、制氢装置的规模、组成一、合成气制氢项目概述2、制氢装置的规模、组成一、合成气制氢项目概述3、制氢装置的平面布置1）、变换单元2）、脱硫单元3）、VPSA脱碳单元4）、压缩单元5）、PSA提氢单元6）、生物脱硫单元一、合成气制氢项目概述4、制氢装置的主要设备1）、1#变换炉、

2#变换炉、3#变换炉2）、AGR吸收塔、AGE吸收塔3）、

AGR再生塔、AGE再生塔1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标2、脱硫单元3、VPSA脱碳单元4、PSA提氢单元5、生物脱硫单元1、变换单元2、脱硫单元4、PSA提氢单元5、生物脱硫单元CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

耐硫变换工艺原理一氧化碳的变换反应是一个放热反应，其反应方程式为：CO+H2O==CO2+H2+Q一氧化碳变换是一个放热、等体积的可逆反应。从化学平衡来看，降低反应温度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使化学平衡向右移动，从而提高一氧化碳变换率；从反应速度看，提高反应温度、反应压力有利于化学反应速度的增加。CO在某种条件下，能发生下列副反应：CO+H2=C+H2OCO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O这几个副反应都是放热反应，副反应的发生对变换操作的正常进行是不利的。由于这些副反应都是放热反应和体积减小的反应，所以低温高压有利于副反应的进行。在变换的正常操作中，提高反应温度或是选用对变换反应具有良好选择性的催化剂就可以防止或减少副反应的发生。CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

变换反应的影响因素–温度温度对变换反应的化学反应速度的影响较大，而且对正逆反应速度的影响不一样。温度升高，放热反应即变换反应速度增加得慢，逆反应（吸热反应）速度增加得快。同时，一氧化碳的变换率随温度的升高而降低。因此，当变换反应开始时，反应物浓度大，提高温度可加快变换速度。反应末期，需降低反应温度，使逆反应速度减慢，这样可得到较高的变换率。同时，反应温度的确定还和汽气比、气体成份、催化剂的活性、温度范围等因素有关。CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

变换反应的影响因素–压力变换反应前后气体体积不变，所以提高压力不能改变反应过程的平衡状态，但提高压力后，反应物浓度增加，促进了分子间的接触，并且还能增加催化剂内表面的利用率及气体与催化剂的接触时间，故其空速随压力提高而加大，从而提高了催化剂的生产强度。加压后，CO能发生一些副反应，同时受设备材质、催化剂强度的限制，压力不宜控制太高。CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

变换反应的影响因素–汽气比生产中常用水蒸汽与干水煤气的体积之比作为汽气比。汽气比对一氧化碳的变换率有很大的影响，平衡变换率随汽气比提高而增加，但其趋势是先快后慢，当汽气比提高到某一值时，平衡变换率曲线逐渐趋于平坦。汽气比对于反应速度的影响，一般在汽气比较低时反应速度随汽气比增加而上升较快，而后随汽气比的不断上升逐渐缓慢下来，适当提高汽气比对提高一氧化碳的变换率及反应速度均有利，但过高汽气比则在经济上是不合理的，且会造成催化剂的反硫化反应。变换反应的影响因素–催化剂性能CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

耐硫变换工艺流程

CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

耐硫变换流程简述

由气化装置送来的165.7℃、1.36MPa(G)的粗合成气，进入进料分离器分离出液相后，进入脱灰槽。脱灰槽内装无催化活性的催化剂保护剂，用于阻挡煤粉尘、碳黑、焦油等杂质和毒物，以保护后续的耐硫变换催化剂。脱灰槽设两台，切换使用。离开脱灰槽的粗合成气经粗合成气加热器/中低压蒸汽过热器加热至220℃后，进入1#变换炉，在炉内进行深度CO变换反应，出口变换气温度约为410℃，CO含量约为5.2%（干基）。离开1#变换炉的高温变换气经过粗合成气加热器/中低压蒸汽过热器、中低压蒸汽发生器降至200℃左右，进入2#变换炉进行变换反应，出口气中CO含量约为0.7%（干基）。2#变换炉出口的233℃变换气，经中低压蒸汽发生器降至190℃左右后进入3#变换炉继续进行变换反应，反应完成后的出口气体中CO含量降至约0.4%（干基）。3#变换炉出口的193℃变换气，依次经过并联的低压锅炉水预热器和变换净化凝液加热器、变换气空冷器，降至90℃后进入变换气第一分离器进行气液分离。分离出液相后的变换气经变换气水冷器冷却至40℃后进入变换气氨洗塔，经锅炉水洗涤、分液后送去MDEA脱硫单元。

中低压蒸汽发生器产生的1.0MPaG,188℃中低压饱和蒸汽进入粗合成气加热器/中低压蒸汽过热器，经高温变换气过热至250℃后送入中低压蒸汽管网。CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

耐硫变换流程简述

中低压蒸汽发生器锅炉排污进入锅炉排污分离器,闪蒸出的低压蒸汽用于凝液汽提塔，分离出的液相经锅炉排污冷却器冷却至40℃后送至清净下水系统。

变换气第一分离器分离出来的冷凝液与变换气氨洗塔塔底凝液汇合后，进入汽提塔进料加热器，预热至120℃左右，与进料分离器分离出来的冷凝液汇合后进入凝液汽提塔。该塔的下部通入低压蒸汽作为汽提蒸汽进行汽提，汽提塔顶部排出的富CO2酸性气体经汽提塔进料加热器换热至95℃后进入酸性气洗涤分离塔，经锅炉水洗涤、分离凝液，分离器顶约42℃酸性气送至硫回收装置，底部的冷凝液经汽提污水泵加压至1.0MpaG后，经汽提污水冷却器冷却至40℃后送至炼厂汽提。

汽提塔塔底的变换净化凝液的NH3含量小于50ppm，基本不含H2S及CO2，该凝液先经变换净化凝液泵加压，再经变换净化凝液加热器加热至170℃左右送往气化工段。

本工序开工催化剂预热采用低压氮气。为满足开工时CO变换催化剂升温的要求，分别设置了一台开工电加热器、一台开工循环压缩机。CompanyLogo1、变换单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

耐硫变换单元主要工艺指标：指标名称指标单位指标值一变炉入口温度/热点温度℃210~230/424二变炉入口温度/热点温度℃195~205/241三变炉入口温度/热点温度℃190~195/199三变炉出口CO含量V%≤0.5过热蒸汽温度℃250一变炉压降Kpa5~30二变炉压降Kpa5~70三变炉压降Kpa5~70变换净化凝液H2S含量ppmv≤10变换净化凝液NH3含量ppmv≤30CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标2、脱硫单元MDEA工艺原理选择性脱硫：与CO2胺法脱除系统（完全吸收脱除CO2和H2S）相比，陶氏化学UCARSOLTMHS选择性脱硫技术是以基于叔胺的配方溶剂作为H2S选择性吸收剂。得益于CO2在UCARSOLHS溶剂中较低的吸收速率，UCARSOLTMHS选择性脱硫系统共吸收的CO2相对较少。从化学原理来说，UCARSOLTMHS配方溶剂是基于叔胺和抑制剂的胺液。因此，基于UCARSOLTMHS溶剂的选择性脱硫系统，CO2的共吸收只能通过CO2水解形成碳酸氢根的形式被吸收。这样UCARSOLTMHS溶剂再生时能耗相对较低。相反，基于普通胺液（MEA,DEA,DIPA,活化MDEA）的脱硫脱碳工艺，溶剂可直接与CO2反应，形成稳定的碳酸盐，导致再生能耗较高。溶液:UCARSOLTMHS溶剂(UCARSOL)CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标2、脱硫单元MDEA工艺原理UCARSOLTM溶液脱硫脱碳的化学原理是基于酸-碱反应。和普通胺液的酸碱反应相比，叔胺与CO2不直接反应生成碳酸盐。H2S与UCARSOLTM溶液:RaRbRc’N+H2S ↔ RaRbRc’NH++HS- (瞬间快速反应)CO2与UCARSOLTM溶液:2H2O ↔ H3O++OH- (水解离)CO2+2H2O ↔ HCO3-+H3O+ (CO2水解为碳酸氢根)HCO3-+H2O ↔ H3O++CO32- (碳酸氢根与水反应)RaRbRc’N+H3O+ ↔ RaRbRc’NH++H2O(UCARSOLTM

质子化;慢反应)R2R‘N+CO2(不直接反应成碳酸盐)总反应式如下：CO2+H2O+RaRbRc’N ↔ RaRbRc’NH++HCO3- (慢反应)CO2+H2O+2RaRbRc’N ↔ 2(RaRbRc’NH+)+CO32- (慢反应)CompanyLogo2、脱硫单元二、生产原理、工艺流程、控制指标

MDEA脱硫工艺流程

CompanyLogo2、脱硫单元二、生产原理、工艺流程、控制指标MDEA脱硫流程简述MDEA脱硫有合成气脱硫和H2S富集两部分组成，流程描述如下：

合成气脱硫部分

来自变换单元的变换气，在进入界区后，在原料气分液罐中进行气液分离，气相送入H2S吸收塔底部，在H2S吸收塔中与贫液进行逆流传质，H2S吸收塔顶部的脱硫气经气液分离后，送去下游VPSA脱碳部分。H2S在H2S吸收塔底部富集，并随富液带出，经贫富液换热器后，被预热升温，送至再生塔塔顶，再生塔底部设置有再沸器，为再生过程提供热源。再生塔塔釜再生的贫液送至贫富液换热器后，用贫液泵加压后，经空冷器和水冷器换热冷却后，送往H2S吸收塔顶部作为吸收液使用。再生塔顶部的酸性气送至H2S富集部分。

CompanyLogo2、脱硫单元二、生产原理、工艺流程、控制指标MDEA脱硫流程简述MDEA脱硫有合成气脱硫和H2S富集两部分组成，流程描述如下：H2S富集部分

来自合成气脱硫部分的酸性气浓度为了满足下游装置的接收要求，需要进一步的富集。其先进入H2S富集塔的底部，在此，其与贫液进行逆流传质，H2S基本被脱除，H2S富集塔顶部的CO2尾气经气液分离后送往生物法尾气脱硫单元进一步脱除尾气中的H2S，经脱硫后的尾气满足环保要求后送往锅炉烟囱放空。H2S在H2S富集塔底部进一步富集，随富液带出，经贫富液换热器后，被预热升温，送至再生塔塔顶，再生塔底部设置有再沸器，为再生过程提供热源。再生塔塔釜再生的贫液送至贫富液换热器后，用贫液泵加压后，至空冷器和水冷器换热冷却后，去H2S富集塔顶部作为吸收液使用。H2S富集塔顶部产生的H2S浓度满足要求的酸性气送往界外硫回收装置。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标2、脱硫单元MDEA工艺指标：指标名称指标单位指标值脱硫变换气H2S含量ppmv≤10酸性气出界区浓度%≥30AGR再生塔塔顶温度℃104AGE再生塔塔顶温度℃112AGR再生塔塔顶压力Mpa0.12AGE再生塔塔顶压力Mpa0.12CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺原理本单元采用成都华西科技的抽真空再生工艺技术，12-3-6VPSA变压吸附流程。其核心为总共12台吸附器，3塔同时进料吸附，包括6次连续均压过程，逆放、抽真空再生过程连续运转。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺原理吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺原理物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。VPSA单元中的吸附主要为物理吸附。工业变压吸附所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺原理本装置所用吸附剂的特性如下：1).A-AS吸附剂华西的A-AS吸附剂对H2O具有很高的吸附能力，同时再生非常容易，并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附器的底部脱除水分和保护上层吸附剂。2).HXSI-02吸附剂本单元所用的HXSI-02吸附剂属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、无腐蚀性。其中规格为Φ2-4球状的硅胶装填于吸附器的中底部，可改善气流分布、脱除二氧化碳。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺原理对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。VPSA单元所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元右图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图

组分

吸附能力氦气☆

氢气

☆

氧气

☆☆氩气☆☆氮气☆☆☆一氧化碳☆☆☆甲烷☆☆☆☆二氧化碳

☆☆☆☆☆☆乙烷☆☆☆☆☆☆乙烯☆☆☆☆☆☆☆丙烷☆☆☆☆☆☆☆异丁烷

☆☆☆☆☆☆☆☆丙烯☆☆☆☆☆☆☆☆戊烷☆☆☆☆☆☆☆☆硫化氢☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫醇

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆戊烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆甲苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆乙基苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆水☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆弱强CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就能完成，并且在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，平衡吸附量是一个定值。由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多，因而压力越高平衡吸附容量也就越大；由于温度越高气体分子的动能越大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就越少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如下图：本VPSA装置的工作原理利用的是上图中吸附剂在A-B段的特性来实现气体的吸附与解吸的。吸附剂在常温高压(即A点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低压力(到B点)使各种杂质得以解吸。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元

VPSA脱碳工艺流程CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺流程简述VPSA脱碳单元采用12塔真空变压吸附工艺流程，即：装置的12个吸附塔中有2个吸附塔始终处于进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续多次均压降压、抽真空、连续多次均压升压和产品气升压等步骤组成。主流程过程简述如下：a.吸附过程

来自界外的压力为0.9MPa(G)左右，温度40℃的中变气经原料气分液罐缓冲分液后，自塔底进入正处于吸附状态的吸附塔（同时有2个吸附塔处于吸附状态）内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中除CO2外的组分被吸附下来，未被吸附的其他组分作为富氢气产品从塔顶流出，经压力调节系统稳压后送出界区经压缩后去氢提纯单元。经脱碳后的富氢气，压力大于0.85MPa(G)。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺流程简述

当CO2的穿透量达到一定值时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。b.均压降压过程

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气等组分放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程共包括了多次连续的均压降压过程，因而可保证氢气及其他可燃组分的充分回收。c.逆放过程

在均压降压后，吸附塔内还有0.02MPa（G）的富CO2气体，通过逆放步骤回收吸附塔内的CO2。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺流程简述e.抽真空过程

均压结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，通过抽真空降低CO2的分压而解吸，使吸附剂得以彻底再生。f.均压升压过程

在真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力富氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收床层死空间氢气及可燃组分的过程，本流程共包括了连续多次均压升压过程。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺流程简述g.产品气升压过程

在多次均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用富氢气将吸附塔压力升至吸附压力。经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。12个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(有2个吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳吸附曲线压力MPa压力MPaG（个）-0.080.050.928TIMERAE1D~E6DDVVE6R~E1RFRACompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工作状态表A：吸附E1D～E6D：一至六均降压V：抽真空D：逆放E1R～E6R：一至六均升压FR：产品终升二、生产原理、工艺流程、控制指标3、VPSA脱碳单元VPSA脱碳工艺指标指标名称指标单位指标值H2收率V%≥99.2CO2含量%~3真空度Mpa-0.08二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺原理本单元采用成都华西科技的冲洗再生工艺技术的10-3-2&PSA变压吸附流程。其核心为总共10台吸附器，3塔同时进料吸附，包括2次连续均压过程，顺放、逆放、冲洗再生过程连续运转。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺原理吸附是指：当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺原理物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附。其特点是：吸附过程中没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间即可完成，并且这种吸附是完全可逆的。PSA单元中的吸附主要为物理吸附。工业变压吸附所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺原理本装置所用吸附剂的特性如下：1).A-AS吸附剂华西的A-AS吸附剂对H2O具有很高的吸附能力，同时再生非常容易，并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附器的底部脱除水分和保护上层吸附剂。2).HXSI-02吸附剂本单元所用的HXSI-02吸附剂属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、无腐蚀性。其中规格为Φ2-4球状的硅胶装填于吸附器的中底部，可改善气流分布、脱除二氧化碳。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺原理对于不同的气体组分，由于其分子的大小、结构、极性等性质各不相同，吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA单元所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体中的氢组分吸附能力很弱，而对其它组分吸附能力较强，因而通过装有不同吸附剂的混合吸附床层，就可将各种杂质吸附下来，得到提纯的氢气。

CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元右图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图

组分

吸附能力氦气☆

氢气

☆

氧气

☆☆氩气☆☆氮气☆☆☆一氧化碳☆☆☆甲烷☆☆☆☆二氧化碳

☆☆☆☆☆☆乙烷☆☆☆☆☆☆乙烯☆☆☆☆☆☆☆丙烷☆☆☆☆☆☆☆异丁烷

☆☆☆☆☆☆☆☆丙烯☆☆☆☆☆☆☆☆戊烷☆☆☆☆☆☆☆☆硫化氢☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

硫醇

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆戊烯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆甲苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆乙基苯☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆水☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆弱强CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言，动态吸附平衡很快就能完成，并且在一定的温度和压力下，对于相同的吸附剂和吸附质，平衡吸附量是一个定值。由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多，因而压力越高平衡吸附容量也就越大；由于温度越高气体分子的动能越大，能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就越少，因而温度越高平衡吸附容量也就越小。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系，如下图：本PSA装置的工作原理利用的是上图中吸附剂在A-B段的特性来实现气体的吸附与解吸的。吸附剂在常温高压(即A点)下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分，然后降低压力(到B点)使各种杂质得以解吸。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元

PSA提氢工艺流程CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺流程简述

来自VPSA脱碳部分的粗氢气通过压缩机压缩至1.8MPa（G）后再送入PSA提氢部分。PSA提氢采用10塔PSA工艺流程，即：装置的10个吸附塔中有3个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续多次均压降压、顺放、冲洗、连续多次均压升压和产品气升压等步骤组成。具体过程简述如下：a.吸附过程

来自VPSA脱碳部分的富氢气，经过压缩机压缩至1.8MPa（G）后，与脱硫后的低分气混合后，自塔底进入正处于吸附状态的吸附塔（有3个吸附塔处于吸附状态）内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的H2O、C1~C5+、CO2、CO、CH4等杂质被吸附下来，未被吸附的氢气作为产品从塔顶流出，经压力调节系统稳压后送出界区去后工段。其中H2纯度大于99.9%，压力大于1.75MPa(G)。当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺流程简述b.均压降压过程

这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程，该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程，本流程共包括了多次连续的均压降压过程，因而可保证氢气的充分回收。c.顺放过程

这是在均压降压结束后，首先顺着吸附方向将吸附塔顶部的产品氢气快速回收进顺放气缓冲罐的过程，这部分氢气将用作吸附剂的再生气源。d.逆放过程

在顺放过程结束后，吸附前沿已达到床层出口。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.03MPa(G)左右，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来，逆放解吸气进逆放解吸气缓冲罐。CompanyLogo二、生产原理、工艺流程、控制指标4、PSA提氢单元PSA脱碳工艺流程简述e.冲洗过程

在逆放过程全部结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，用顺放气缓冲罐中的氢气逆着吸附方向对吸附床层进行冲洗，进一步降低杂质组分的分压，使吸附剂得以彻底再生，该过程应尽量缓慢匀速以保证再生的效果。f.均压升压过程

在冲洗再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过