变压吸附氢气纯化过程瞬态分析

• 作者: 张超 陈健 殷文华 沈圆辉 钮朝阳 余秀鑫 张东辉 唐忠利
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 变压吸附 活性炭 5A分子筛 制氢 数值模拟 瞬态分析
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 308-321
• 页数: 13页
• 分类号: TQ028.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211103

摘要

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而，在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态，因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律，进而指导工艺改进是很有必要的。采用活性炭和5A分子筛为吸附剂，设计了八塔变压吸附工艺从蒸汽甲烷重整气中纯化氢气，模拟了变压吸附制氢开车过程，分析了开车过程中塔内各组分在吸附、顺放以及冲洗三个阶段以及循环稳态后吸附阶段瞬态吸附行为和塔内温度变化。结果表明，在吸附以及顺放等过程中重组分会随着循环周期向塔顶移动。这一现象是组分间竞争吸附和冲洗再生方式下重组分在床层底部累积两个作用因素共同导致的。这些因素在一定程度上也会造成CO的吸附前沿在吸附阶段就过多进入5A分子筛上，使得CO含量成为限制工艺性能的主要因素。