层状床变压吸附氢气纯化性能的优化

变压吸附技术可对氢气进行提纯.文中通过Aspen Adsorption软件,建立了五组分气体(H2/CO2/CH4/CO/N2=38/50/1/1/10%)在以活性炭和沸石作为吸附剂的层状床的吸附传质传热模型,探究了吸附压力和活性炭与沸石层高度比对层状床变压吸附穿透曲线的影响,进而研究了不同吸附压力、p/F比、吸附剂高度比和吸附床的数量对氢气循环性能的影响.结果表明增大吸附压力和p/F比,氢气的纯度增加,回收率减少;在一定范围内,当高度比减少时,氢气的纯度增加,回收率降低;增加吸附床的数量,氢气的纯度增加,回收率略有下降.基于以上结论,采用了BP神经网络对层状床氢气纯化性能进行多目标优化,并将目标优化预测结果与Aspen模型计算结果对比,结果显示神经网络能很好的对变压吸附纯化性能进行优化.

真空变压吸附氢气纯化的参数研究

本文首先建立了多孔介质传热传质与吸附模型,模拟了多组分气(N2:CO:CO2:CH4:H2=0.007:0.012:0.23:0.021:0.73和N2:CO:CO2:CH4:H2=0.007:0.012:0.17:0.021:0.79)在AC5-KS活性炭吸附床中的穿透曲线和真空变压吸附循环。将实验数据与模拟值进行对比验证后,分析了压力、进气流率对穿透曲线的影响,并研究了压力、进气流率、循环步数、循环操作时间条件对真空变压吸附氢气纯化的影响。结果发现,增大吸附压力,减小进气流率,减少循环步数和吸附时间,增加冲洗和升压时间都会导致产品氢气纯度上升,氢气产率和回收率下降,并且在一般情况下氢气的纯度变化趋势与氢气产率和回收率变化趋势相反。

活性炭/沸石层状双床的氢气纯化变压吸附参数研究

采用多组分气体传热传质模型,基于扩展的Dual-site Langmuir吸附等温线模型建立了层状双床结构,对5组分混合气体(H2∶CO∶N2∶CO2∶Ar=88∶3∶6∶2∶1)在两种不同的吸附剂(活性炭和沸石LiX)下的穿透及循环实验的模拟值和实验值做出了对比验证。在此基础上运用Aspen模拟平台,构建了层状双床氢气纯化变压吸附6步循环模型,对层状床穿透曲线进行了参数研究,并进一步研究了不同进气速率以及吸附步骤时间对产品氢气纯度和回收率的影响。结果表明,在一定范围内增加吸附压力及减小进气速率有益于杂质气体的吸附,适当降低进气速率和吸附步骤时间会提高产品氢气的纯度同时会降低其回收率。