知识点：变压吸附提纯氢装置
变压吸附技术是新兴的气体分离技术，在工业领域得到极其广泛的应用，可以利用变压吸附技术从含氢废气中提纯氢气，利用变压吸附工艺的循环周期短、吸附剂利用率高、吸附剂用量少、无须外加换热设备的优势特点，进行气体的分离和提纯。结合气源构成、压力和产品要求，采用变压吸附工艺提纯氢气，进行制氢装置工艺条件的优化，实现制氢装置的高效运行。
1 变压吸附制氢装置工艺概述
工业PSA制氢装置所用的吸附剂要选取较大比表面积的固体颗粒，利用其不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，实现对混合气体中各组分的吸附。PSA 制氢装置中的吸附主要为物理吸附，采用变压吸附（PSA）技术从混合气中分离脱出N2、CO、CH4、C2H4、C2H6、C3H8、C3+等杂质组份，获得高纯度的产品氢气。其工作原理是利用吸附剂在A-B段的特性来实现气体的吸附与解吸，吸附剂在常温高压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。相关参数主要包括有：原料气温度、吸附压力、解吸压力、产品纯度等，影响产品氢纯度的影响因素有原料气流量、解吸再生条件、均压次数，要最大程度地提高吸附压力，降低解吸压力，延长吸附时间，降低产品纯度（在允许范围内）；并在原料气流量发生变化时，适当调整吸附时间，保证产品氢纯度。
2 变压吸附制氢装置及工艺的改进与优化分析
变压吸附制氢装置采用6-1-3/VP工艺流程，在0.18~0.23MPa、温度80~110℃下，原料气由原料氢气冷却器(E-320)降温进入原料气分液罐(V-320)，然后进入原料气压缩机 (K-303A/B;DW16.6/1.6-16.2)；在一开一备的条件下，加压至1.5MPa(G)、降温至45℃，待水分离器分离出原料气中所夹带的少量液态物质后，进入PSA单元，能够最大程度上回收有效组分，提高氢气纯度。其具体过程包括有：吸附、均压降压、逆放、抽真空、均压升压、产品气升压等过程，形成一个完整的“吸附－再生”循环。
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某一位置时，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。实现气的连续分离和提纯。解吸气经过解吸气缓冲罐和混合罐稳压后，经解吸气压缩机（K-101A/B；DW-14.3/0.2-2.5）升压至0.15~0.18MPa(G)后，送至烷基苯装置供加热炉作为燃料用。产品气在≥1.0MPa的压力下通过膜压机（K-102A/B/C；GD180-404/13.5-220）升压后，对鱼雷车进行充装。具体来说，主要包括：吸附过程-在 1.45MPa(G) 左右的压力条件和温度≤45℃的环境下，原料气由塔底进入正处于吸附状态的吸附塔内。在多种吸附剂的依次选择吸附下，其中的H2O、CO2、C2~C5烃类、N2、CH4和CO等杂质被吸附，未被吸附的氢气作为产品从塔顶流出，经压力调节系统（PV0101）稳压后，经半产品缓冲罐进入脱氧干燥单元。均压降压过程-在完成吸附过程之后，塔内的较高压力的氢气沿着吸附方向进入到较低压力吸附塔之中，通过三次连续的均压降压过程，实现氢气的充分回收。逆放过程-待均压完成后，吸附前沿已达到床层出口，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，解吸之前被吸附的杂质，然后经由自适应调节系统调节，使之进入到逆放解吸气缓冲罐，再由稳压调节阀调节并送至解吸气混合罐。抽真空过程-待逆放完成之后，抽真空降低杂质组分，实现吸附剂的再生，并使真空解吸气进入解吸气混合罐之中。均压升压过程-完成真空再生之后，经过连续三次均压升压过程，依次对吸附塔进行升压，回收其他塔的床层死空间氢气。产品气升压过程-采用升压调节阀平缓地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力，确保产品纯度的稳定性。
该改进装置体现均压次数多、氢气回收充分、氢气损失小的特点，PSA流程下的吸附循环周期短、吸附剂利用率高，能够更加彻底地进行吸附剂的再生，并通过自动切塔程序实现对故障塔的不停车检修。其中：变压吸附单元设置有6台吸附塔，分别为：原料气分液罐、半产品缓冲罐、解吸缓冲罐、解吸混合罐、解吸气压缩机、真空泵（3台），一台始终处于吸附状态，另外5台则处于再生的不同阶段，通过开关进行操作和实现。脱氧干燥单元则设置有脱氧加热器、脱氧冷却器、脱氧器、脱氧水分离器、气水分离器、干燥器、氢气加热器、氢气冷却器等装置，采用三塔进行操作，一塔进料、二塔再生，半产品氢气由上而入进入吸附状态的干燥塔，对内部吸附剂进行选择性的吸附，半产品氢气的微量杂质和饱和水等杂质被吸附。
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