制氢装置的氢气净化
天然气制氢装置技术方案
天然气制氢装置技术方案引言:随着环境保护意识的增强和清洁能源的发展，氢能作为清洁能源的代表受到越来越多的关注。
天然气作为一种丰富的能源资源，具有广泛的应用前景。
因此，研发天然气制氢装置成为了当前的热点问题。
本文将介绍一种基于天然气的制氢装置技术方案。
一、装置原理：该装置采用蒸汽重整和选择性氧化两个工艺步骤进行天然气制氢。
首先，天然气通过加热后进入蒸汽重整反应器，与水蒸汽发生反应生成一氧化碳和氢气。
然后，气体进入选择性氧化反应器，在催化剂的作用下，一氧化碳与水发生反应生成二氧化碳和更多的氢气。
最后，通过净化系统对氢气进行脱硫、除尘等处理，得到优质的高纯氢气。
二、装置构成：该装置主要由以下几个部分组成：1.气体预处理系统：对天然气进行预处理，包括去除杂质、调整流量和控制压力等。
预处理系统主要包括压缩机、过滤器和调节阀等设备。
2.蒸汽重整系统：将预处理后的天然气与水蒸汽在高温下进行反应，产生一氧化碳和氢气。
蒸汽重整系统主要包括反应器、加热炉和换热器等设备。
3.选择性氧化系统：将蒸汽重整产生的气体进一步反应，生成更多的氢气。
选择性氧化系统主要包括反应器、催化剂和气体分离器等设备。
4.氢气净化系统：对产生的氢气进行脱硫、除尘等处理，得到高纯度氢气。
氢气净化系统主要包括吸附器、过滤器和脱硫器等设备。
5.控制系统：用于对装置各个部分进行监测和控制，确保装置的正常运行。
控制系统主要包括仪表、传感器和自动化控制设备等。
三、技术优势：1.高效节能：该装置采用蒸汽重整和选择性氧化工艺，能够充分利用天然气的能量，提高氢气的产量，并降低能源消耗。
2.环保低碳：该装置产生的氢气不含有害气体，符合环保要求。
而且，天然气作为装置的原料，与其他传统能源相比，具有低碳排放的特点。
3.储运方便：氢气作为清洁能源，具有广泛的应用前景。
采用天然气作为制氢原料，便于储存和运输，能够满足不同行业和领域的需求。
4.经济可行：天然气作为一种丰富的能源资源，价格相对低廉。
影响天然气制氢装置氢气纯度分析
影响天然气制氢装置氢气纯度分析作者：曹春边立贵来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第02期摘要：随着地球的各种不可再生的能源开发，新能源的开发显得尤为的重要。
太阳能的开发，潮汐能的开发，风能的开发，还有氢能源的开发。
而太阳、潮汐、风的能源都在大自然中，我们是可以直接去获取的，唯独有氢能源是需要我们人类自己去通过技术手段来提取的。
于是我们研发了天然气制氢装置用以生产氢气，但是尽管天然气制氢装置已经成熟，仍然还是有着各种问题，比如怎样提高氢气的浓度，操作时怎样才能确保氢气的浓度。
以下是笔者对影响天然气制氢装置氢气纯度进行分析，仅供参考。
关键词：制造氢气；纯度影响因素；纯度分析；优化调整1 天然气制氢装置1.1 天然气制氢装置概述天然气制氢装置主要是以天然气，石脑油和干气为原料的轻烃水蒸气转化法为工艺路线，通过一系列的技术手段如：原料精制，预转化，转化，高温变换和变压吸附等等将原料变为氢气的一种新建装置。
这种制氢装置代表着当今世界上比较先进的制氢技术的水平。
1.2 天然气制氢装置工作原理先将原料气体天然气进行净化，借助一定的压力、风速和温度还有催化剂、脱硫剂还有脱氯剂的作用，把天然气中的氯化物还有硫化物脱离出来，净化后的天然气中，在催化剂的作用下发生一系列的裂解反应，以及化学反应生成了氢气和甲烷，在催化剂的作用下甲烷与水蒸气反应，变成了一氧化碳还有氢气，而一氧化碳不够稳定，因为催化剂的缘故与水蒸气进行反应，最后生成氢气和二氧化碳。
最后通过PSA（变压吸附）将反应后生成的最终气体混合物进行分离提纯，利用各种气体分子的吸附顺序不一样进行氢气的提纯。
最后将氢气放进氢气专用的容器中进行储存以及利用。
1.3 天然气制氢装置的工艺过程利用转化炉、顶烧炉、侧烧炉、梯台炉、底烧炉等锅炉得到二氧化碳和氢气的混合气体，再利用二氧化碳和氢气之间吸附顺序的不同，运用变压吸附（PSA）原理，分子筛对于二氧化碳的吸附力大于氢氣的吸附力，通过压缩机和反应器的变压吸附，使得二氧化碳和氢气进行分离，由此得到纯净的氢气。
制氢装置流程及关键设备介绍
制氢装置流程及关键设备介绍1.引言制氢是一种重要的能源生产方式，可以通过多种方法进行生产，如煤炭气化、水电解、天然气重整等。
本文将重点介绍水电解方法制氢的流程及关键设备。
2.水电解制氢流程水电解是指通过电解水来产生氢气的方法。
其基本原理是将水分解成氢气和氧气，反应方程式如下：2H2O->2H2+O2水电解制氢的具体流程如下：2.1水净化原水经过预处理工序，去除其中的杂质和离子，以保证水的纯净。
预处理通常包括过滤、反渗透和电去离子等步骤。
2.2电解池水电解的核心部分是电解池，它是水分解反应发生的地方。
电解池通常由阳极和阴极两部分组成，两者之间通过离子交换膜进行隔离。
阳极产生氧气，阴极产生氢气。
2.3电源系统电源系统提供电流给电解池，通常采用直流电源。
电源的电流和电压可以根据不同的需要进行调整。
2.4氢气处理通过氢气处理系统，将产生的氢气进行净化和压缩。
净化过程通常包括除湿、除杂质和除油等步骤。
经过处理的氢气可以被储存或者用于其他工业应用。
2.5氧气处理产生的氧气也需要经过处理，在氧气处理系统中进行净化和压缩。
净化步骤通常包括除湿和除杂质等。
下面将介绍水电解制氢过程中的几个关键设备：3.1电解池电解池是水电解制氢的核心设备，决定了产氢效率和质量。
电解池主要由电极和离子交换膜组成，电极通常采用铂或其他贵金属材料制成。
3.2电源系统电源系统为电解池提供所需的电流和电压。
电源的稳定性和控制精度对制氢过程至关重要。
3.3氢气处理系统氢气处理系统主要包括除湿、除杂质和除油等步骤。
除湿通常使用吸附剂或冷凝器进行，除杂质可以通过吸附或催化剂进行。
除油通常采用吸附或膜分离等方法。
3.4氧气处理系统氧气处理系统与氢气处理系统类似，也包括除湿和除杂质等步骤。
由于氧气对杂质的要求较高，除杂质的过程可能要更为严格。
4.结论水电解制氢是一种重要的制氢方法，具有高效、环保、可再生的特点。
制氢的流程包括水净化、电解池、电源系统、氢气处理和氧气处理等步骤，每个步骤都有相应的关键设备。
制氢装置工艺流程
制氢装置工艺流程制氢装置是一种用于生产氢气的设备，通常用于工业生产中。
氢气是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、石油、冶金等行业。
制氢装置的工艺流程通常包括原料准备、氢气生产、氢气纯化和氢气储存等步骤。
下面将详细介绍制氢装置的工艺流程。
1. 原料准备制氢装置的原料通常是水或天然气。
如果使用水作为原料，首先需要将水进行预处理，去除其中的杂质和溶解气体。
如果使用天然气作为原料，首先需要将天然气进行脱硫和脱水处理，以确保原料气体的纯度和稳定性。
2. 氢气生产氢气生产通常采用蒸汽重整、部分氧化、水煤气变换等工艺。
其中，蒸汽重整是最常用的生产氢气的方法。
在蒸汽重整工艺中，将预处理后的原料与蒸汽混合，然后通过催化剂在高温高压下进行反应，生成氢气和二氧化碳。
这是一种高效的氢气生产方法，能够获得高纯度的氢气。
3. 氢气纯化生产出的氢气中通常还会含有少量的杂质气体，如二氧化碳、一氧化碳等。
为了提高氢气的纯度，需要对氢气进行纯化处理。
氢气纯化通常采用吸附剂吸附、膜分离、压力摩擦等方法，将杂质气体从氢气中分离出来，从而获得高纯度的氢气。
4. 氢气储存生产出的高纯度氢气需要进行储存，以备后续使用。
氢气储存通常采用压缩氢气储罐或液态氢储罐。
压缩氢气储罐适用于小规模的氢气储存，液态氢储罐适用于大规模的氢气储存。
在储存过程中，需要注意氢气的安全性和稳定性，避免发生泄漏和爆炸等意外情况。
以上就是制氢装置的工艺流程。
通过原料准备、氢气生产、氢气纯化和氢气储存等步骤，可以高效地生产出高纯度的氢气，满足工业生产中对氢气的需求。
制氢装置的工艺流程在实际应用中需要严格控制各个环节的操作参数，确保氢气的质量和生产效率。
同时，也需要重视氢气的安全性，采取有效的安全措施，确保生产过程中不发生意外事故。
制氢装置的工艺流程在工业生产中发挥着重要作用，为各行业提供了稳定可靠的氢气供应。
制氢装置PSA氢提纯单元装置的操作
制氢装置PSA氢提纯单元装置的操作1.压力平衡阶段：将氢气与杂质气体的混合物（通常为CO、CO2、CH4等）进入PSA装置中，首先需要在装置中建立恒定的压力平衡。
这一阶段的目的是使吸附剂床达到与混合物相平衡的状态，通常需要保持数十分钟至数小时。
2.吸附阶段：当压力平衡达到后，装置开始进行吸附阶段。
此时，瞬时开启进料阀门，以恒定流量将混合气流入PSA柱床。
吸附床是由吸附剂填充而成，一般使用硅胶、沸石或活性炭等具有吸附性能的材料。
在吸附阶段，混合气体中的杂质气体会被吸附剂选择性地吸附，而氢气则通过吸附剂层流经，进入下一轮的吸附柱。
3.平衡阶段：在吸附阶段结束后，需要进行平衡阶段，以确保吸附剂的饱和度。
在这个阶段，气流关闭，进料阀门关闭，吸附柱中残留的气体被释放出来，以平衡吸附剂的状态。
4.脱附阶段：当平衡阶段结束后，装置进入脱附阶段。
此时，瞬时关闭进料阀门，打开脱附阀门，通过减压来减少吸附柱内的压力，从而将吸附剂上的吸附气体释放出来。
该阶段通常采用较低的压力下进行，在脱附过程中需要控制脱附速度，以避免压力过快导致吸附剂的破坏。
5.再生阶段：在脱附阶段结束后，吸附柱内的吸附剂已经饱和，需要进行再生。
再生过程中，需要使用逆向流进行冲洗，以去除吸附剂上的残余杂质气体。
通过调节再生气体的压力和流量，可以有效地去除吸附剂上的杂质。
6.压缩阶段：再生后的吸附剂已经恢复到初始状态，可以进行下一轮的吸附阶段。
在压缩阶段，需要通过压缩机将氢气压缩至所需的压力水平，以便用于后续的工艺或应用。
以上便是PSA氢提纯单元装置的基本操作流程，由压力平衡、吸附、平衡、脱附、再生和压缩组成。
不同的PSA装置可能会有一些细微的差异，但总体操作流程大致相同。
操作人员需要严格按照工艺要求进行操作，确保装置的正常运行和氢气的提纯效果。
制氢装置工艺流程
制氢装置工艺流程制氢装置工艺流程制氢装置是将天然气等原料转化为氢气的设备，制氢过程中参与的主要反应是蒸汽重整、蒸汽烷化和蒸汽水煤气变换反应。
下面以常用的蒸汽重整工艺为例，介绍制氢装置的工艺流程。
1. 原料净化天然气一般含有杂质如硫化氢、二氧化碳和水等，这些杂质对催化剂有破坏作用，需要进行净化处理。
原料首先经过中温变换反应塔，将二氧化碳转化为一氧化碳，然后进入高温变换反应塔，将硫化氢转化为硫化物。
此外，还需要对原料进行脱水处理，通过吸附剂吸附水分。
2. 原料预热净化后的原料进入加热炉，通过燃烧天然气等燃料进行预热，提高原料的温度。
预热后的原料进入重整炉。
3. 蒸汽重整在重整炉内，预热后的原料与加入的蒸汽混合，进一步提高温度。
在铂基催化剂的作用下，发生蒸汽重整反应，原料中的烃类分子与水蒸气在高温下发生破裂和重组，生成丰富的一氧化碳和氢气。
4. 变换经过蒸汽重整的气体还含有一定量的一氧化碳。
一氧化碳是有毒气体，需要进一步转化为二氧化碳和氢气。
在变换反应器中，通过添加催化剂，使一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气。
5. 纯化转化反应后的氢气含有少量的气体杂质，如甲烷和二氧化碳等，需要进行纯化。
氢气首先经过冷却器，使其中的水蒸气凝结，然后进入吸附塔。
吸附塔中填充有吸附剂，能够吸附残余的烃类和二氧化碳等杂质，使氢气得到进一步纯化。
6. 储存纯化后的氢气经过压缩机进行压缩，使其达到规定的储气罐压力。
氢气储存在高压容器中，可以用于供应给用户或进一步的利用。
以上是一种常用的制氢装置工艺流程，不同的制氢装置工艺可能会有所差异。
制氢是一个复杂的过程，需要控制温度、压力和催化剂的选择等因素，以保证制氢装置的稳定运行和高效产氢。
随着技术的进步，制氢工艺将越来越多样化和高效化，以满足不同应用领域对氢气的需求。
制氢装置简介
中压蒸汽
锅炉给水、发生并 过热蒸汽部分
中变冷 却分液
制氢PSA 部分
中压蒸 汽外送
低分气湿法 脱硫部分
重整氢 PSA
氢气
十、制氢工艺流程简述（一）
自装置外来的50℃，2.2MPa（G）的加氢裂化低分气 进入加氢裂化低分气冷却器（E-1102）壳层冷却后， 进入加氢低分气分液罐（D-1102）分液，从加氢低 分气脱硫塔（C-1102）底进入，在塔中与来自硫磺 回 收 装 置 的 甲 基 二 乙 醇 胺 （ MDEA ） 贫 液 逆 流 接 触 （MDEA浓度25%wt），脱除气体中的硫化氢，脱硫后 的低分气送本装置中重整氢提浓PSA单元，MDEA溶液 送回硫磺回收装置再生。
水蒸汽 合计
公斤/小时 5937.50 5952.97 43800.00 55690.47
吨/日 142.50 142.87 1051.20 1336.57
万吨/年 4.75 4.76 35.04 44.55
工业氢
3628.46 87.08 2.90
出
PSA尾气
27941.00 670.58 22.35
十五、制氢工艺流程简述（六）
自中变反应器出来的变换气依次经过中变气/原料气换热器 （E-1201）温度降至367℃和中变气/脱氧水换热器（E1202A/B）温度降至156.5℃后，进入中变气第一分液罐（D1203）分出凝液，然后在中变气除盐水换热器（E-1203）与 除盐水换热到137.8℃后进入中变气第二分液罐（D-1204）， 分出凝液后，进入中变气空冷器（A-1201）冷却到60℃，再 经中变气第三分液罐（D-1205）分液后，进入中变气水冷器 （E-1204），水冷到40℃的中变气经中变气第四分液罐（D1206）分液后进入中变气PSA提纯单元。
天然气制氢装置工艺技术规程
天然气制氢装置工艺技术规程1. 引言天然气制氢装置是一种将天然气转化为氢气的技术装置。
天然气作为一种丰富的能源资源，其主要成分为甲烷（CH4）。
利用天然气制氢技术可以高效地将甲烷转化为氢气，为能源转型和环境保护做出贡献。
本文档旨在规定天然气制氢装置的工艺技术规程，确保装置运行安全稳定、能效高、环保。
2. 术语和定义•天然气：指地下储存的天然气资源，主要成分为甲烷。
•制氢装置：指将天然气转化为氢气的技术装置。
•甲烷：CH4，天然气的主要成分。
3. 设计与选型3.1 设计原则天然气制氢装置的设计应符合以下原则：•安全可靠：装置应设计合理，能够在正常运行和异常情况下保持安全稳定。
•高效能源利用：装置应采用高效的能源利用方式，尽量减少能量损失并提高氢气产率。
•环保节能：装置应采用环保的工艺技术，减少排放物和废水废气的产生，并尽量减少能源消耗。
3.2 选型依据在进行天然气制氢装置选型时，应考虑以下因素：•生产能力：根据实际需求确定装置的设计产能。
•设备性能：选择先进、稳定、高效的制氢设备，以提高装置的运行效果。
•维护成本：选择易于维护的设备，避免频繁的停工和维修，降低运行成本。
4. 工艺流程天然气制氢装置的工艺流程包括以下几个步骤：4.1 天然气净化天然气净化是为了去除天然气中的杂质，以提高后续的制氢效果。
常见的天然气净化方法包括压缩、冷凝、脱硫和除尘等。
4.2 转化反应转化反应是将净化后的天然气（主要成分为甲烷）转化为氢气的关键步骤。
常见的转化反应方法包括热重整、蒸汽重整、部分氧化和负载金属催化等。
4.3 氢气分离氢气分离是将转化反应后产生的氢气与其他组分进行分离。
常见的氢气分离方法包括压力摩尔扩散、膜分离和吸附分离等。
4.4 氢气纯化氢气纯化是为了去除氢气中的杂质，以满足应用要求。
常见的氢气纯化方法包括压力摩尔扩散、吸附分离和低温凝析等。
4.5 氢气压缩氢气压缩是将纯化后的氢气进行压缩，以便于储存和运输。
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目前制氢装置的氢气净化分为常规法（苯菲尔溶液脱碳）和变压吸附（Pressure Swing Adsorption，缩写为PSA）法两种流程。
（一）两种净化流程的对比常规法流程与PSA法的选择主要取决于对工业氢气的纯度和压力的要求以及经济因素：1．氢气纯度对加氢装置的影响：常规法的氢气纯度为95%左右，而PSA 法的氢气纯度为99.9%。
新氢纯度的差异导致加氢装置操作总压及高压分离器压力不同，氢气纯度低，在保证反应系统氢分压的前提下，反应及分离系统设备设计压力提高，纯氢的消耗量也增大，压缩机及装置的能耗也势必增加，因此净化工艺选择应首先考虑对供氢对象的影响，特别是对新氢纯度要求较高的加氢裂化装置，就只能选择PSA法。
2．新氢压力对加氢装置的影响：新氢压力愈高，加氢装置内新氢压缩机的功率消耗及投资就愈低，因此应在制氢装置的合理操作范围内，尽可能的提高工业氢气的输出压力。
对常规制氢装置约为1.3～1.4MPa，对PSA净化的制氢装置约为2.0～2.4 MPa。
3．投资：一般PSA法比常规法的投资约高5%～10%左右，但随着PSA 国产化及技术的进步，大大降低了PSA装置的投资，使得两种流程的投资已日趋接近。
4．氢气成本：PSA法的原料成本高于常规法，但加工成本却低于常规法。
两种净化方法的成本主要取决于原料的价格。
经测算，当原料价格较高时，常规净化的氢气成本较低；而当原料价格较低时，PSA净化法比较经济。
当采用炼厂气作为制氢原料时，由于原料价格低，采用PSA净化工艺具有明显的经济优势；当采用天然气、油田气为原料时，两种净化方法成本相当；而当采用轻油作原料时，则PSA法的制氢成本要高于常规净化法。
PSA净化法具有工艺简单，操作灵活可靠，产品纯度高等诸多好处，目前新建或改建制氢装置一般都选用PSA法。
（二）、常规法经过中（高）变换的中变气，换热降温后，进入低温变换反应器，进一步将一氧化碳变换为二氧化碳，然后降温至100℃左右，进入脱碳塔，其中的二氧化碳与碳酸钾反应，生成碳酸氢钾，脱除二氧化碳的粗氢气换热升温后，进入甲烷化反应器，粗氢气中的一氧化碳、二氧化碳在甲烷化催化剂的作用下，与氢气反应生成甲烷，最终得到氢纯度大于95%的工业氢气。
1．脱碳反应苯菲尔是原始的热钾碱法的商业名称，是由本森（H.E.Benson）和菲尔德（J.H.Field）在20世纪50年代为美国矿物局发明的。
后来，又增添了活化剂二乙醇胺以加快二氧化碳的吸收速度，加矾以减少腐蚀。
由于吸收液的价格低，吸收容量大，便于操作管理和容易再生，特别在中压（2.0～3.0MPa）下吸收及有低位能的废蒸汽可利用的情况下，其经济效益尤佳。
因此，在以天然气和石脑油为原料，采用水蒸汽转化法制氢的装置中广泛采用。
（1）基本原理采用碳酸溶液吸收二氧化碳的化学反应过程如下：上式通常认为是按下列步骤进行的：为了加快其反应速度，最有效的方法是在碳酸钾溶液中加入液相催化剂，以改变其反应过程。
采用二乙醇胺作液相催化剂的反应机理如下：从平衡观点看，加入二乙醇氨做催化剂，降低了溶液面上的CO2平衡分压，从而有利于净化度的提高。
对于用苯菲尔法脱除原料气中的二氧化碳，应综合净化度高（减少后续过程的麻烦）、溶液的吸收容量大（溶液循环量小，动力消耗低）、吸收和再生速度快（设备可小些）、能耗低、流程简单、投资省等几个方面作为流程选择的考虑因素。
苯菲尔溶液吸收的净化度既与贫液的再生度有关，又与其吸收温度有关。
从平衡角度考虑希望吸收液的温度低一些，则其二氧化碳的平衡分压低，净化度也就高。
从反应速度角度考虑希望吸收液的温度高些，温度高，吸收系数大，吸收速度就快。
目前国内采用苯菲尔溶液净化工艺的制氢装置，几乎全部选择了二段吸收、二段再生流程流程。
以两种不同再生度的溶液提供给吸收塔。
2．甲烷化反应在制氢生产过程中，甲烷化反应的目的是从经过脱碳后粗氢气中除去一氧化碳和二氧化碳，以满足加氢装置催化剂对氢气质量的要求。
甲烷化反应为强放热反应，其反应式如下：= -206.2kJ/mol= -165.0kJ/mol在典型的甲烷化反应器操作条件下，每1%一氧化碳转化的绝热温升为72℃，每1%二氧化碳转化的绝热温升为60℃。
制氢装置中甲烷化反应器入口温度一般在280～300℃之间。
通过甲烷化反应，可将粗氢气中一氧化碳（0.3%）和二氧化碳（1%）之和降至50μg.g-1。
（二）、变压吸附（PSA）净化工艺1．变压吸附工艺原理吸附是指当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。
具有吸附作用的物质（一般为密度相对较大的多孔固体）被称为吸附剂，被吸附的物质（一般为密度相对较小的气体或液体）称为吸附质。
吸附按其性质的不同可分为四大类，即：化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。
PSA制氢装置中的吸附主要为物理吸附。
物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（包括范德华力和电磁力）进行的吸附。
其特点是：吸附过程没有化学反应，吸附过程进行的极快，参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成，这种吸附是完全可逆的。
由于吸附剂的传热系数很小，吸附时近于绝热过程，又由于循环周期短，吸附热来不及散失，紧接着又供解吸使用，所以吸附热和解吸热对床层的变化不大，使床层温度仅在平均温度上下波动2℃左右。
吸附质在吸附剂上的容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。
利用这个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生。
当吸附达到平衡时，被吸附物质的分压等于它在吸附剂接触的气相中的分压，当气相压降降低或系统温度升高时，被吸附气体将以它本来的形式脱离吸附剂。
正是依靠这种可逆性，进行吸附剂的再生。
在实际变压吸附过程中，当多组分气体在一定压力下进入吸附床时，由于流体运动，各组分的浓度相互间会发生转变，但这种转变很快就会稳定下来并形成我们可以观测到的饱和区、传质区和波峰面。
实际上，混合气体有多少种除氢以外的组分就有多少个被恒态区隔开的波峰面，但对于具体工业应用而言，我们一般只需要关心其中需严格控制的某一种最难吸附的杂质组分的波峰面（吸附前沿）即可。
随着吸附的进行，吸附床进料端将逐步达到吸附平衡，而吸附传质区和吸附前沿将逐渐前移，当吸附前沿尚未达到出口时即结束了吸附过程，这时吸附床的出口端仍留着一段基本未吸附杂质的纯净区。
在吸附结束后，随着均压减压和顺放减压的进行，由于压力的下降，饱和区内已达到吸附平衡的被吸附质开始解吸并向前移动，然后被再次吸附，同时吸附传质区和吸附前沿继续前移直到床层出口。
在顺放减压后床层进行逆向减压，这时随着压力的迅速下降，被吸附杂质开始大量解吸，同时使床层在低压下达到新的吸附平衡状态。
最后用氢气逆向冲洗床层，降低床层杂质分压，使吸附床层被打破，杂质组分得以彻底再生。
变压吸附（PSA）氢提纯工艺是利用不同组分在选定的吸附剂上的吸附强弱对原料气（中变气或低变气）中的杂质（CO、CO2、H2O、CH4）在高压下吸附，在低压下解析，从而提纯氢气的工艺过程。
变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个性质：一是对不同组分的吸附能力不同，二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。
利用吸附剂的第一个性质，可实现对含氢气源中杂质组分的优先吸附而使氢气得以提纯；利用吸附剂的第二个性质，可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生，从而构成吸附剂的吸附与再生循环，达到连续分离提纯氢气的目的。
2．吸附剂及吸附力工业PSA制氢装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类和分子筛类。
吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。
不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。
对于组成复杂的中变气，在实际应用中常常需要多种吸附剂，按吸附性能依次分层装填组成复合吸附床，以达到分离所需产品组分的目的。
变压吸附在操作稳定的情况下，吸附剂寿命相当长，一般可达8～10年。
正是吸附剂所具有的这种吸附杂质组分的能力远强于吸附氢气能力的特性，使我们可以将混合气体中的氢气提纯。
吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线来评价的。
优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。
同时，要在工业上实现有效的分离，还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。
所谓分离系数是指：在达到吸附平衡时，（弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量）与（强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量）之比。
分离系数越大，分离越容易。
一般而言，变压吸附氢提纯装置中的吸附剂分离系数不宜小于3。
另外，在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的矛盾。
一般而言，吸附越容易则解吸越困难。
如对于C5、C6等强吸附质，就应选择吸附能力相对较弱的吸附剂如硅胶等，以使吸附容量适当而解吸较容易；而对于N2、O2、CO等弱吸附质，就应选择吸附能力相对较强的吸附剂如分子筛、CO专用吸附剂等，以使吸附容量更大、分离系数更高。
此外，在吸附过程中，由于吸附床内压力是不断变化的，因而吸附剂还应有足够的强度和抗磨性。
在变压吸附氢提纯装置常用的几种吸附剂中，高空隙活性氧化铝（Al2O3）属于对水有强亲和力的固体，一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备，物理化学性能极其稳定，抗磨损、抗破碎、无毒。
主要装填在吸附塔的底部，吸附原料气中的水分，用于气体的干燥，防止其它吸附剂吸水后，吸附力降低。
活性炭类吸附剂是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭，属于耐水型无极性吸附剂。
其特点是：其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性，加上活性炭所具有的特别大的内表面积，使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的优良吸附剂。
装填于吸附塔的中部，主要用于脱除二氧化碳和部分甲烷。
沸石分子筛类吸附剂是一种具有立方体骨架结构、含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐，属于强极性吸附剂，有着非常一致的孔径结构和极强的吸附选择性。
装填于吸附塔的上部，主要用于脱除一氧化碳和甲烷。
典型的PSA吸附塔吸附剂装填见图2-2-1。
图2-2-1 PSA吸附塔吸附剂装填示意图3．吸附平衡吸附平衡是指在一定的温度和压力下，吸附剂与吸附质充分接触，最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。
在实际的吸附过程中，吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中；同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量，从而克服分子引力离开吸附相；当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时，吸附过程就达到了平衡。