快速变压吸附制氢工艺的模拟与分析

• 作者: 钮朝阳 江南 沈圆辉 吴统波 刘冰 张东辉
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 快速变压吸附 双层吸附剂 蒸汽甲烷重整 制氢 数值模拟
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 1036-1046
• 页数: 10页
• 分类号: TQ028.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201393

摘要

目前工业上主要通过变压吸附技术从蒸汽甲烷重整气中制取氢产品气。然而，能源需求量的快速增加使得传统变压吸附技术在产量方面的不足越发明显。为此，进行了快速变压吸附从蒸汽甲烷重整气中制取氢气的模拟研究。采用活性炭和5A分子筛作为吸附剂，并以测得的原料气中各组分在两种吸附剂上的吸附数据为基础，进行了六塔快速变压吸附工艺的数值模拟与分析。在分析了塔内温度、压力和固相的浓度分布后，探究了进料流量、双层吸附剂高度比以及冲洗进料比三个操作参数对于快速变压吸附工艺性能的影响，结果表明：原料气组成为H2/CH4/CO/CO2=76%/3.5%/0.5%/20%，吸附压力为22 bar（1 bar=105 Pa），解吸吹扫压力为1.0 bar，处理量为0.8875 mol·s-1，吸附剂床层高度比为0.5∶0.5，冲洗进料比为22.37%时，可获得H2纯度99.90%，回收率69.88%，此时H2产量为0.4713 mol·s-1。相比之下，氢气纯度为99.90%时，尽管PSA工艺回收率为83.40%，但处理量只有0.39 mol·s-1，因此H2产量仅为0.2472 mol·s-1。