变压吸附分离技术在催化干气乙烯回收中的应用

介绍了深冷分离技术、吸收分离技术和变压吸附分离技术3种催化干气乙烯回收技术。某石化公司炼油结构调整,催化干气产能由15×10^(4) t/a扩至21×10^(4) t/a,考虑变压吸附分离技术操作简单、无需辅助原料,操作条件变化后装置运行能快速平稳,以及综合能耗低等优势,仍继续采用该技术。根据扩能改造设计原则,将原两段法工艺改为一段法工艺,并将同时处于抽空步骤的塔数由2塔增加为3塔,处于吸附步骤的塔数由4塔增加为5塔。结果表明,产品质量相当时,扩能改造后综合能耗降低约14%,运行指标优于改造前。在减少碳排放的背景下,变压吸附分离技术因综合能耗低于其他技术,更具应用优势。

在役变压吸附器的失效机理分析

变压吸附器是制氢装置中的关键设备,长期服役于交变载荷工况。国内已发生多起变压吸附器开裂和泄漏事故。对变压吸附器的失效机理进行分析后可知:当变压吸附器在大气温度运行时,氢脆的影响可以忽略;采用疲劳裂纹扩展速率曲线的第二阶段对疲劳寿命进行评估时,氢对疲劳裂纹扩展的影响可以忽略。变压吸附器的主要失效机理为机械疲劳,通过有限元法、疲劳损伤累积理论和断裂力学性能测试等方法可以预测变压吸附器的疲劳寿命。

膜分离与变压吸附耦合工艺提氦试验研究

我国氦气资源贫乏,主要依靠进口.近年来,已在多个盆地发现2种不同类型的氦气资源,其中含氦天然气资源丰富但品位低,地热水溶性伴生氦气品位高,但受限于地热水的开采,可采资源量较小,还未到工业化利用阶段.目前国内外氦气提取主要采用深冷法技术,应用在我国存在能耗高、经济性差的问题.在三普2号地热井开展地热水溶氦气的常温膜分离与变压吸附耦合工艺提取试验,将体积分数为3%左右的氦气利用膜分离工艺提浓至50%左右,提浓后的气体再利用变压吸附工艺提纯至99%以上,通过2种技术的联合运用,在国内首次完成了常温膜分离与变压吸附技术耦合工艺提氦试验.该技术也即将成果转化,应用到我国的天然气田提氦,对解决我国氦气供需矛盾、降低对外依存度具有重要的作用.

低浓煤变压吸附提纯技术的模拟优化研究进展

综述了低浓煤变压吸附提纯技术的模拟优化研究进展。从吸附剂与变压吸附工艺这两个不同角度进行了简洁明确的介绍。从吸附剂角度的发展趋向来看,通过模拟与优化能够提高吸附剂性能与原料配比,提升吸附剂有效性。从变压吸附角度的发展趋向来看,模拟与优化变压吸附设备能使其自动化效果更好,经济效益更高。总结指出,两个角度都能看出模拟与优化在本技术中扮演着重要角色,使效率与产能得到了提升,在为技术带来不少便利的同时,两个角度也有要继续改进的地方。在吸附剂的角度上,多组分混合物的模拟与优化仍需继续进步;在变压吸附的角度上,实际操作中的动态变化模拟仍存在局限性,装置运转中的安全性优化应多加考虑。

变压吸附技术在工业化碳捕集中的应用现状

在全球碳排放和温室效应的背景下,碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术高速发展。以变压吸附技术为代表的燃烧后碳捕集技术因市场巨大而备受关注,但其吸附效果和吸附成本有待优化。介绍了全球碳排放背景和CCUS技术概况,重点分析了变压吸附技术的研究进展。首先阐述了变压吸附技术的工作原理和再生工艺,然后总结了以硅胶和活性炭为代表的吸附材料性能特点和研究进展,综述了以低压变压吸附技术为代表的多种变压吸附工艺流程和应用进展,并进行了技术经济性分析。明确了影响吸附材料吸附效果的关键因素,应从结构、制备和性能等方面改善吸附材料的吸附效果,指出了低压变压吸附技术具有工艺流程简单和经济优势显著等特点,是实现工业化碳捕集的重要途径。对目前研究的不足之处提出了展望,为吸附材料的开发和吸附工艺的改进提供参考。

变压吸附技术在焦炉煤气制氢上的应用

结合泰钢工业园区氢源供应情况,分析了焦炉煤气近5 a的产量和成分特性。针对氢气初级利用、燃料电池用氢气,确定了变压吸附工艺为当前焦炉煤气制氢的最佳工艺路线,开发了分级、分质、分批氢气纯化工艺,实现了以需求定产品、定工艺。

基于PLC的低浓度煤层气多级变压吸附控制系统

有效利用煤层气可以降低空气污染,缓解温室效应,满足人们对能源的需求。目前,低浓度煤层气变压吸附提纯技术在自动化与实时监控等方面仍存在不足。为此,基于西门子S7-1500 PLC构建低浓度煤层气多级变压吸附控制系统。应用Tia Portal V17软件进行程序设计与组态模拟,通过S7-PLCSIM和Mcgspro实现仿真与实时监控。通过不断地对系统进行仿真调试,以确保系统能够满足工业实际需求,同时增强了设备的逻辑性与顺序性。

基于碳分子筛吸附剂的CH_(4)/N_(2)变压吸附工艺研究

变压吸附(PSA)法是一种用于CH_(4)/N_(2)混合气分离的成熟技术,现有研究多集中于CH_(4)含量(体积分数,下同)较低(10%~50%)的混合气的分离提纯,需要针对CH_(4)含量较高(≥70%)的CH_(4)/N_(2)混合气,开发出以碳分子筛为主要吸附剂的PSA技术。利用PSA静态测试与单塔模拟实验筛选出了分离系数高、吸附容量高的碳分子筛,再采用多塔模拟实验确定与之配套的工艺条件,通过改变吸附时间、吸附压力及工艺步序等参数得到了最佳工艺条件。结果表明,采用5-1-2/V工艺步序,吸附压力为0.5 MPa,吸附70 s,两次均压,一均压时间60 s,二均压时间10 s,逆放至常压,逆放20 s,抽真空70 s至真空度-0.092 MPa为最佳多塔模拟工艺条件,在该条件下可将产品气中CH_(4)含量提高至天然气管道输送要求(CH_(4)含量≥95%,N_(2)含量≤5%),CH_(4)收率达到68%。

变压吸附捕集CO_(2)技术研究进展及其在石化行业应用案例分析

[目的]作为CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)中重要的碳捕集手段,变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)捕集CO_(2)技术受到广泛应用。但过高的捕集能耗和运行成本制约了技术的推广和落地,如何精准地依据实际情况选择合适的捕集技术并降低捕集能耗尤为重要。[方法]针对国内外变压吸附技术的基础研究与技术应用进行了讨论,并以某石化企业采用PSA技术捕集CO_(2)的实际应用案例,分析了该技术在石化行业应用的经济性和前景。[结果]在文章案例中,采用PSA吸附捕集CO_(2)技术的项目对煤制氢装置净化单元、低温甲醇洗单元产出的约80万t中浓度碳源进行捕集封存,针对73.9%浓度的CO_(2)原料气,装置实现了96%的CO_(2)回收率以及98%的捕集纯度,在杂质气体方面,H_(2)S、CH_(4)及CH3OH均控制在0.015%以下,可实现约56 kWh/t CO_(2)的捕集电耗。研究发现,变压吸附技术具备吸附剂再生能耗低、压阻低、工艺连续及吸附剂稳定性强的优势,表现出技术与经济可行性。由于变压吸附以物理吸附为主,因此PSA对于低浓度的原料气CO_(2)处理可能会面临能耗较高且富集浓度不足的问题。[结论]综上,PSA捕集CO_(2)技术适宜用于中浓度碳源的处理,在未来石化、水泥等行业中排放的尾气处理上具有潜力。

变压吸附实验装置的小型化、低成本化改进

目前的变压吸附实验中通常使用商品化设备,存在尺寸大、成本高、气路复杂等问题,不利于大规模开展本科实验教学。本文对变压吸附装置进行了小型化、低成本化改进,学生可以使用实验室常见材料自行搭建变压吸附装置,了解并掌握设备搭建、调试、运行的整个流程。以Li交换分子筛作为吸附剂,该设备的制氧效果与商用制氧机相当,出口氧气浓度可达95.8%。该装置具有安全性高、可反复拆装的特点,搭建、调试过程具有一定趣味性,适合用于应用化学、化学工程等本科专业的变压吸附实验教学,有利于激发学生对创制实验装置的兴趣,锻炼学生的动手能力,提高学生理论结合实际解决问题的能力。

变压吸附器应力分析与强度评定

基于JB/T 4732—1995(2005年确认)《钢制压力容器——分析设计标准》,采用有限元法,对1台变压吸附器进行设计压力和工作压力下的应力分布分析和强度评定。应力分析结果表明,在设计压力和工作压力下,变压吸附器的最大应力均出现在上接管与封头的连接处外侧。对变压吸附器应力集中部位和筒体进行的线性化强度评定结果表明,在设计压力和工作压力下,变压吸附器应力强度计算值均小于应力强度许用极限,均满足应力强度要求。建议在应力集中部位进行补强处理,以确保变压吸附器长周期安全稳定运行。

变压吸附制氢装置运行经验总结

在碳中和背景下,H_(2)的清洁能源属性受到广泛认可,变压吸附制氢(PSA制氢)技术操作简单、自动化程度高,受到日益广泛的研究和应用。天津渤化永利化工股份有限公司拥有13年PSA制氢装置运行经验,对该套装置运行13年以来所遇到的主要生产问题及应对措施进行总结,为同行业PSA制氢装置稳定运行提供借鉴。

变压吸附改进方案研究

变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)技术的改进优化可提高其在气体分离和纯化领域的应用效率。通过对传统PSA工艺进行分析和优化,提出了一种改进的PSA系统,通过优化吸附剂、调整操作参数和设计新型吸附装置,实现了更高的分离效率和更低的能耗。研究结果表明,这种改进的PSA方法在工业应用中具有重要的潜力。

变压吸附气体分离技术的应用进展

本文介绍了近期我国变压吸附技术在工艺优化方面的主要工作和取得的成绩,重点描述了吸附剂再生方式优化的重要性和实际工程上取得的效果,列举了目前变压吸附技术在工业应用的九个领域方面主要进展情况,提出了为满足实现“双碳”目标的战略需要,应该加强研究开发的变压吸附分离净化和综合利用技术。

变压吸附制氧过程传质特性数值分析

研究了变压吸附制氧过程中吸附时间对制氧性能的影响,提出了利用浓度波传递模型分析变压吸附制氧过程传质特性、计算最佳吸附时间的方法。结果表明,吸附过程中吸附床内氮气浓度波形状随着时间和轴向位置而变化,理想传热传质条件下,氮气浓度波传递速度比实际吸附过程浓度波传递速度快,实际过程中由于传质和传热阻力,浓度波传递速度减少26%。基于浓度波传递模型计算的最佳吸附时间与实验值误差在0.5 s以内。

变压吸附气体分离技术在乙苯尾气回收中的工业应用

简要介绍了当前气体分离的主要技术,从工艺原理、原料特点、产品质量、投资占地等方面对其进行对比。简述了国内某炼厂采用变压吸附技术回收乙苯尾气中的乙烷气和氢气的流程选择过程。详细介绍了乙苯尾气回收变压吸附装置的组成、原料气条件、产品及尾气性质;通过该装置开工运行数据来看,采用变压吸附技术回收乙烷气,产品纯度能达到95%(V)以上,回收率能达到99%以上。变压吸附回收碳二组分和提纯氢气技术具有流程简单、操作方便、运行方式灵活、综合能耗低等特点,适合运用在炼厂干气碳二组分回收和氢气提纯中。

PEM制氢系统变压吸附工艺设计

由于PEM制氢系统电解制取的粗氢气中含有一定水分,为了制取纯度在99.999%及以上的高纯氢气,需要对制取的粗氢进行干燥纯化。目前电解制氢系统主要的两种氢气干燥工艺为变压吸附和变温吸附,结合PEM制氢系统特点对以上两种工艺进行了对比介绍,同时对优选干燥工艺变压吸附工艺的基本原理、设计思路、工艺参数设计计算和设备选型进行了详尽介绍。经过设计计算推导,完成了干燥再生周期、吸附剂用量、吸附床尺寸、再生气量、孔板尺寸等关键参数的核算,为高压氢气的干燥纯化提供了一种可借鉴的设计方案。

变压吸附制氮系统设计及对比分析

化工行业每年为国家生产大量的化工产品,满足了人们的生产生活所需。在工业化稳步发展的今天,化工企业的工艺变革成为关键性内容。随着我们国家工业的迅速发展,我国对于氮气的需求量每年以8%以上速度增长。变压吸附制氮技术是一种新型氮气提纯技术,具有工艺流程简单、运行可靠、启动时间短和自动化程度高等优点。文章主要在对变压吸附制氮工艺原理、流程简单叙述的基础上对变压吸附制氮工艺系统进行了设计,并搭建了测试系统进行相关性能测试及进行对比分析。研究表明采取变压吸附制氮方式可节能15%~20%。此研究对变压吸附制氮技术的进一步研究具有一定的指导意义。

高压变压吸附(PSA)技术在甲醇驰放气回收氢气中的运用研究

本文致力深入研究和探讨高压变压吸附(PSA)技术在甲醇驰放气回收氢气中的应用潜力与效果。通过理论分析、实验验证及经济成本考量,本文详细阐述了PSA技术如何有效提高氢气回收效率,降低能源消耗,减少环境污染,为相关企业带来显著的经济效益。此外,本文还展望了PSA技术在未来的发展前景和改进方向,旨在为推动清洁能源的发展和应用提供有价值的参考。

高速永磁同步电机在变压吸附制氧系统中的应用研究

随着国家环保政策的不断推进,钢铁行业逐渐向低碳、绿色、高效发展。为了达到这个目标,就需要新技术的不断应用。在整个冶金工艺系统中,电机起着至关重要的作用。但现有的普通异步电机却有着能耗高、传动效率低、体积大等缺点,无法与采用新技术的系统进行相匹配和适应。因此,通过对高速永磁同步电机的特点进行研究分析,并在新的变压吸附制氧系统中采用具备高转速、低转动惯量、高动态响应、大功率、结构紧凑等特点的高速永磁同步电机来替代普通异步电机,以此来保证变压吸附制氧系统的高效稳定运行。