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PSA(变压吸附)工艺培训要点整理(理论篇)
1. 基本原理
PSA(Pressure Swing Adsorption)通过吸附剂(如分子筛、活性炭)在不同压力下对气体组分的选择性吸附实现分离。核心原理是吸附等温线(吸附量随压力变化的曲线)差异,高压吸附目标组分,降压解吸再生。
2. 吸附剂选择关键点
- 活性氧化铝:脱水专用,抗液态水冲击
- 分子筛(如13X型):氮氧分离主力,孔径3(1=0.1nm)
- 碳分子筛:氮氧分离特殊结构
- 硅胶:前期脱水+有机物拦截
3. 典型四塔流程步骤
(1)吸附阶段:原料气升压至0.8-2.0MPa(根据工艺需求),目标组分被吸附
(2)均压降(EQD):塔间压力平衡,回收能量
(3)顺放(PP):顺流降压释放弱吸附组分
(4)逆放(BD):逆流降压解吸强吸附组分
(5)冲洗(PURGE):逆向吹扫彻底再生
(6)均压升(EQU):接收其他塔压力能
(7)终充(FR):完成压力恢复
4. 关键控制参数
- 吸附周期:8-12分钟(氢气提纯)到30分钟(空分制氧)
- 压力曲线:吸附压力与解吸压力比值≥3:1时效率最佳
- 温度波动:吸附是放热过程,床层温升应控制在15℃以内
- 时序控制:阀门切换误差需<0.1秒
5. 常见应用场景
- 氢气提纯(炼厂气):99.999%纯度
- 空分制氧/氮:93%氧浓度或99.9%氮浓度
- 沼气提纯:甲烷回收率>97%
- CO2捕集:烟气中浓度提升至95%+
- 乙烯回收:裂解气中C2H4回收
6. 常见问题处理
(1)产品气纯度下降:
检查吸附剂粉化情况(压差突然增大)
验证时序控制器是否失步
检测原料气组分变化(GC分析)
(2)吸附剂提前穿透:
调整吸附步骤时间(每次增减5-10秒测试)
检查进气分布器是否堵塞
确认再生是否彻底(逆放压力是否到位)
(3)能耗异常升高:
优化均压步骤次数(通常3次均压最经济)
检查程控阀内漏(听诊法+压降测试)
评估吸附剂性能衰减(装填5年后需抽样检测)
7. 设计注意事项
- 吸附塔高径比:4:1到6:1(减少沟流)
- 气体分布器:双级孔板结构(压降<5kPa)
- 床层支撑:双层316L不锈钢丝网(80目+200目)
- 安全泄放:设置爆破片+安全阀双保险
附:吸附剂寿命判断标准
当吸附容量下降至初始值的70%,或压差上升50%时,应考虑更换吸附剂。正常工况下分子筛使用寿命约5-8年,活性炭3-5年。
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