变压吸附（PSA）分离净化煤气提纯一氧化碳的工艺过程分析与优化

【摘要】：变压吸附技术操作简单,原料气源适应范围宽,是一种高效节能的气体分离技术,在石油化工、环保等领域广泛应用。本文介绍了某化工厂年产30万吨醋酸工程中配套的70000Nm3/h变压吸附提纯一氧化碳装置的工艺操作方法和正进行的技术改造及其取得的效果。通过调节循环时间、改变时序、调整公共阀门延迟时间和动作时间等方法来处理粗脱碳段逆放CO2纯度不稳定和净化气CO2含量偏高的问题；通过增加缓冲罐和自调阀的方法稳定产品氢气的压力；硫浓缩段调整流程,更换催化剂,浓缩了H2S气体,回收了大部分放空气体。本文介绍了该装置拟进一步改造的措施,通过增加解吸气压缩机和采用抽真空方式充分降低CO2气体中CO含量；系统增加管线及阀门,针对原料煤气的不同来源选择流程及控制时序；由于水分对吸附剂的粉化影响很大,考虑在入工段分水器后原料气管线上安装焦炭过滤器；安装和使用过程中保护程控阀的密封面、部分阀门加装限流孔板减少对密封面的冲刷,延长了程控阀运转周期。该变压吸附系统自2008年10月投入运行以来已再次验证了此煤气分离系统的优势。 【关键词】：变压吸附 提纯一氧化碳 程控阀 吸附剂
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 前言9-14
• 1.1 论文的背景与意义9-11
• 1.2 论文的主要内容11
• 1.3 论文的技术关键11-13
• 1.4 论文的创新点13-14
• 第2章 文献综述14-23
• 2.1 一氧化碳分离过程的类型与技术比较14-17
• 2.1.1 液氮洗涤法14
• 2.1.2 深冷分离法14
• 2.1.3 膜分离法14-15
• 2.1.4 吸收法15
• 2.1.5 变温及变压吸附法15-17
• 2.2 变压吸附在气体分离中的应用与进展17-23
• 2.2.1 变压吸附在气体分离中的应用17-20
• 2.2.2 变压吸附在气体分离中的进展20-23
• 第3章 变压吸附的理论基础23-37
• 3.1 变压吸附概述——变压吸附的基本步骤23-24
• 3.2 变压吸附剂——吸附剂的选择原则与用于提纯一氧化碳的吸附剂24-27
• 3.2.1 吸附剂的种类及物理性质24-26
• 3.2.2 正确地选择吸附剂26
• 3.2.3 用于提纯一氧化碳的吸附剂26-27
• 3.3 吸附平衡——吸附平衡式与平衡曲线及其应用27-31
• 3.3.1 吸附平衡的定义27
• 3.3.2 吸附平衡式及其应用27-29
• 3.3.3 吸附平衡曲线及其应用29-31
• 3.4 吸附动力学31-32
• 3.5 固定床吸附过程——床层描述与穿透曲线32-34
• 3.5.1 吸附前沿和吸附负荷曲线32-33
• 3.5.2 吸附穿透曲线33-34
• 3.6 吸附过程模拟34-37
• 第4章 现有变压吸附提纯一氧化碳的工艺流程和操作37-55
• 4.1 工艺流程——流程图及其说明37-41
• 4.1.1 工艺过程概述37-38
• 4.1.2 重点控制工艺指标38-39
• 4.1.3 工艺流程图39-41
• 4.2 主要装备——装备一览表及主要装置图41-44
• 4.3 全系统物料衡算44-47
• 4.4 工艺操作及其优化47-51
• 4.5 正进行的技术改造及其效果51-55
• 第5章 对变压吸附提纯一氧化碳装置拟进一步改造的措施55-64
• 5.1 充分降低CO_2气体中CO含量,提高CO回收率55
• 5.2 针对原料煤气的不同来源优化变压吸附工艺流程55-56
• 5.2.1 原料气自甲醇净化燃气脱硫塔后56
• 5.2.2 原料气自气化炉后56
• 5.3 变压吸附剂的优选与延长运转周期56-58
• 5.4 程控阀门的优选与延长运转周期58-61
• 5.4.1 程控阀门的优选58
• 5.4.2 延长程控阀及配套电磁阀的运转周期58-61
• 5.5 优化工艺操作条件与操作手段61-62
• 5.5.1 吸附操作条件的影响61
• 5.5.2 吸附质性质和浓度的影响61
• 5.5.3 时序,时基,塔区阀门及公共阀门延迟和动作时间设置的影响61-62
• 5.5.4 微机控制器故障的影响62
• 5.6 确保工艺系统的密封状态62
• 5.7 若干工艺装备的改造62-64
• 第6章 结论与展望64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 附录1 本人在硕士研究生期间发表的论文68

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