如何提高变压吸附装置产品回收率的经验总结

如何提高变压吸附装置产品回收率的经验总结
摘要本文介绍了提高产品回收率的几种办法，通过这些办法和措施，使装置的回收率大幅提高，减少了原料气的消耗，降低了产品成本提高了变压吸附装置运行效率。

关键词回收率变压吸附吸附剂程控阀
一、前言
变压吸附（Pressure Swing Adsorption.简称PSA）是吸附分离技术中的一项用于分离气体混合物新型技术，其基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性，通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。

它有以下特点：⑴产品纯度高。

⑵操作简便、能耗低：一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生不需外加热源，操作弹性大。

⑶工艺简单、维护简便：不需预先处理，即可一步除去杂质。

⑷吸附剂寿命长：吸附剂使用期限为半永久性。

由此可见变压吸附分离法，有着不可比拟的优点，但是存在产品回收率低的缺憾，对于如何提高产品回收率，无论是在变压吸附的设计还是在实际的生产操作中均成为人们攻关的主要方向。

二、在提高装置产品回收率上的几点经验总结
装置回收率的提高，等于减少了原料气的消耗，降低了产品成本。

我们在实际生产中根据运行经验总结了以下几种措施，用于提高装置的产品回收率。

2．1、程控阀问题
程控阀是变压吸附装置专用阀门,它的完好性是提高回收率的重要保障。

阀门的内漏和外泄漏会影响再生效果,导致产品回收率降低。

阀门在用材、安装和日常维护中要注意以下几点。

由于变压吸附工艺的特殊性，普通阀门难以保障装置长期稳定、可靠运行，对程控阀有以下要求：1、所用介质一般为高纯度的气体，所以密封性能要好，要达到零泄漏2、要求寿命长，做到经受长期频繁动作而保持不泄漏，能运用于易燃、易爆、有毒等特殊气体环境。

3、根据工艺要求，做到易实现调节功能和阀位状态现场指示及远传等功能。

4、具备有双向耐压性和抗高速气流冲刷性能，阀门的开关速度要快，随阀门的通经不同其启闭时间应控制在3秒以内。

变压吸附装置中，程控阀组是主要的运动部件，如果出现泄漏，会对产品的回收率造成重大影响。

在安装维护中做到以下几点：1、阀门方向不要装错，物料流向要按照“高进低出”的原则，或按阀体上的箭头方向安装。

2、气动截止阀一般只允许安装在水平管道上，即气动执行机构在阀体和管道的上方。

3、要注意介质温度变化，阀门应在允许的温度和压差下使用，温度过高或过低，会使密封元件在高温时老化或在低温时硬化变脆；压差过高，则会损坏密封材料或无法关闭阀门，导致阀门泄漏或动作失灵。

4、程控阀填料函、阀杆外露部分及阀门的外表面要保持清洁干净，要注意防锈及润滑，以延长阀门使用寿命。

2．2、对吸附剂进行改进改良
良好的吸附性能是吸附分离过程的基本条件，选择吸附剂时要考虑两点：第一，要解决吸
附和解吸之间的矛盾，吸附剂对杂质不仅要有较大的吸附量，同时被吸附的杂质要易于解吸，以便在短周期内达到吸附解吸平衡，使分离提纯过程能够维持。

第二，组分间的分离系数尽可能大。

气体组分的分离系数越大，分离越容易，得到的产品气纯度就高，回收率也就越高。

吸附容量越大、分离系数越高的吸附剂，越容易把气体分离，也易使产品回收率达到最大化。

通过对吸附剂改进改良，增加吸附剂的吸附量和分离系数，来提高产品回收率。

如，目前变压吸附提取CO装置中，吸附剂总体分为两类。

一类是采用传统的5A 分子筛，另一类是采用负载Cu吸附剂的工艺。

采用负载Cu吸附剂代替传统的5A分子筛，可使装置回收率大幅提升，它是基于盐类和氧化物在载体表面自发单层分散的原理，将CuCl单层分散在分子筛内外表面上，利用CO可和Cu+生成δ-π配键络合物，使CO在室温附近可以和氮气、甲烷、氢气和二氧化碳等有效地分离。

如新乡中新化工变压吸附装置所使用的吸附剂就是的PU-1B，CO专用吸附剂产品纯度可达98%以上，可一步提纯CO。

2．3、改进工艺流程
变压吸附的吸附特性是，在同一温度下，加压吸附、减压解吸。

通过均压、逆放、等步骤回收气体的机械能、减少产品组分损失，是提高装置回收率的主要措施。

变压吸附装置工艺改进的重点，在于采用合适数量的吸附床流程、合理的工艺步骤设计；比如均压、逆放、冲洗等步骤的设计。

如安阳九天化工变压吸附提取CO装置的改造，目的在于提高一氧化碳的回收率。

改造前由于是两塔吸附，周期短处理量小，均压、逆放不到位，两次均压后机械能回收率低，由于均压、逆放不到位，导致吸附剂再生不完全，造成产品回收率低。

通过工艺改进，吸附塔由原来的5塔运行2塔吸附、2次均压，改进为9塔运行4塔吸附、4次均压，增加了均压次数，通过对均压方式进行改造，降低了吸附塔压力，增加了气体回收率。

改造前均压逆放结束后压力由0.5MPa降至0.08MPa，改造后通过增加均压次数，降低逆放时的压力，减少吸附塔内死空间和床层内残留气体的损失，压力由0.5MPa降至0.02MPa，提高了机械能回收率。

改造前吸附剂均压及逆放再生为塔对塔，造成吸附剂长时间的均压和逆放占用了自身的再生时间，降低了再生效果。

冲洗再生过程需要较长的传质再生时间才能保证再生的效果，造成再生效果差吸附量小。

通过对工艺的改进，产品回收率较以前有了大幅提升。

2．4、调整装置运行参数
变压吸附装置的运行参数调整办法主要通过以下方法来实现：
第一，要及时分析判断物料各组分变化，使生产参数随机化，及时进行调整，使装置回收率保持在较高状态。

根据取得产品不同，变压吸附分离法一般分为两类：即从吸附废气中取得产品和从吸附相中取得产品。

如安阳九天化工变压吸附装置，就是利用两步法从PSA-I 吸附废气中取得半产品，从PSA-II吸附相中取得产品的。

在PSA-I为了提高产品回收率，在保证产品质量的前提下，必须尽可能的延长吸附时间，最大程度的回收有效气体成分。

如安阳九天化工变压吸附装置，PSA—I在吸附周期为800s和920s时CO气回收率分别在68%和73%。

PSA-II为了提高产品回收率。

在保证产品产量和质量的前提下，必须尽可能的减少吸附时间，避免有效组分过多穿透。

九天化工两段法制CO，PSA-II在吸附周期为260s和230s 时CO回收率分别为70%和74%。

第二，当吸附达到饱和后，只有提高吸附剂的再生效果才能提高平均吸附量。

如九天化工变压吸附提取CO装置，通过提高解吸能力来提高产品回收率。

装置原有4台W-300型、改造后又增加1台W-600型真空泵，利用真空泵从吸附相取得产品，使吸附剂脱附再生，通过增加抽空再生时间和增加真空泵数量措施，使真空度由原来的-0.0625MPa提高到-0.075MPa，CO的回收率也相应提高了很多。

第三，装置负荷发生变化时，操作参数要随工况及时加以调整，避免产品回收率的降低。

如，当装置负荷降低时，各步骤的均压压力会产生波动，终充压力会升不到位，调整不及时会使充压用气过多，减少产品回收率，相应增加吸附时间、调整冲洗气用量等措施。

三、结束语
经过不断的追求创新，艰苦的实验，变压吸附技术有了革命性的提高，特别是在提高气体回收率方面取得了长足的进步。

但也存在不少问题，如目前国内还不能大规模生产高效吸附剂，对吸附剂的改良性研究成本投入大。

提高产品回收率的途径，集中在寻找新的吸附材料，提高吸附剂性能和降低成本；对工艺流程和装置本身的不断改进；不断保持装置及其参数的最优化，来保障回收率的提高。