30万吨年丙烷脱氢制丙烯生产项目10-PSA提纯氢气说明书.docx-淘文阁

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1、30万吨年丙烷脱氢制丙烯生产工程PSA提纯氢气说明书|H2/CH4 PSAStep 1 | Step 2 Step 3 | Step 4 | Step 5 Step 6 |Manipulated VariablesVariableValueUnitsSpecRampedVF2.Use_spec0.0n/aFixedNoVP.Use_spec1n/aFixedNoVP2.Use_spec0.0n/aFixedNoVW1.Use_spec0.0n/aFixedNo吸附塔2吸附，吸附塔1脱附进行40s后，原料气中的甲烷气体基本被吸附剂吸附。关闭吸附塔2的产品出口阀门VP2以及吸附塔1的泄压阀门VW

2、1。此时吸附塔2与吸附塔1通过吹扫阀门VPurge连接形成密闭空间，从而到达均压效果。上述六个步骤不断循环得到高纯度氢气。4.3变压吸附模拟结果ProductTank_Compo$itionProductTank_Compo$itionr 1 Lrsob lQL- sesr81-0a.o %0 gzsr&LJOISI.OI孔ol置.0L.O3I.0 %1.0SLOIl.o 咪 o g-srsl-ost-.o -0.0 OEM/IOWWO?;产)A NueldnpoQ: 10 -8L0 ”8L0 - zQo 8L0L8LOI-3L0 -8LOI-SL0 -OLO - oor-510.OEX/

3、1OEM (0-OJX-gelonpoQ:1380 02300.0Time Seconds2760 03220 03680.04140 04600.0图4-2产品组成时间图由图4-2可知，产品氢气组在每次循环后明显增加，在经过1440s后，氢气产量稳定在99.99%,满足工艺要求。Pr(xkictTank_C。9 9900ed 二一Product! an k_CompositionTime Seconds图4-5产品及压力时间图从图4-5可以看出增压到一定值后，开始床层开始吸附，产品组成逐渐发生变化。吸附完成后，产品组成保持不变，一局部作为产品外输，一局部作为后面床层的吹扫气体，从而床层

4、压力下降，进行脱附。不断进行增压，吸附，降压, 脱附的循环，从而使氢气的纯度到达目标产物的纯度。目录1 .变压吸附的开展22 .变压吸附操作原理23 .工业化四塔PSA流程4四塔PSA单元循环操作图43.1 四塔PSA单元循环操作表44 .Aspen Adsorption 模拟 PSA 变压吸附5模拟流程图54.1 变压吸附模拟步骤5变压吸附模拟结果9PSA提纯氢气说明书1 .变压吸附的开展变压吸附（PSA）气体别离与提纯技术成为一种生产工艺和独立的单元操作过程，是在20世纪60年代迅速开展起来的。这一技术是由于随着世界能源的短缺，各国和各行业越来越重视低品位资源的开发与利用，以及各国对环

5、境污染的治理要求也越来越高，使得吸附别离技术在钢铁工业、气体工业、电子工业、石油和化学工业中日益受到重视；另一方面，20世纪6年代以来，吸附剂也有了重大的开展，如性能优良的分子筛吸附剂研制成功，活性炭、活性氧化铝和硅胶吸附剂的性能不断改进，以及ZSM特种吸附剂和活性炭纤维的创造，都为连续操作的大型吸附别离工艺奠定了技术基础。由于变压吸附气体别离技术是依靠压力的变化来实现吸附和再生的，因而再生速度快、能耗低，属节能型气体别离技术。并且该工艺过程简单，操作稳定, 对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱出得到高纯度产品。因而近30年来发展非常迅速，已广泛运用与含氢气体中氢气的提纯，混合气

6、体中CO、CO2、O2、 N2、氨气和烧类的制取，各种气体的无热干燥等。其中变压吸附制取纯氢技术的开展尤其令人瞩目。2 ,变压吸附操作原理变压吸附的基本原理可用图2-1的等温吸附曲线表示，在不同的温度下，吸附等温曲线的斜率不同，随着温度的升高，吸附等温曲线的斜率减小。当吸附组分的分压维持一定时，温度升高，吸附容量沿垂线AC变化，A点和C点吸附量之差%=或一分为组分的脱附量，如此利用体系温度的变化进行吸附和脱附的过程称为变温吸附（TSA）。如果在吸附和脱附过程中床层的温度维持恒定，利用吸附组分的分压，吸附剂的吸附容量相应改变，过程沿等温线T1进行，那么在 AB线两端吸附量夕=私-%为

7、每经加压吸附和减压脱附循环的组分别离量。如此利用压力变化进行的别离操作称为变压吸附。如果要使用吸附和脱附过程吸附剂的吸附容量和差值增加，可以同时采用减压和加热的方法进行脱附再生，沿 AD线两端的吸附容量差值Aq = 幺-%,那么为联合脱附再生。在实际的变压吸附别离操作中，组分的吸附热都较大，吸附过程是放热反响，随着组分的脱附，变压吸附的工作点从E移向F点，吸附时从F点返回E点，沿着EF线进行，每经加压吸附和减压脱附循环的组分别离量的=蚤-%为实际变压吸附的差值。因此，要使吸附和脱附过程吸附剂的吸附量差值加大，对所选用的吸附剂除对各组分的选择性要大以外，其吸附等温线的斜率的变化也要

8、显著，并尽可能使其压力的变化加大，以增加其吸附量的变化值。为此，可采用升高压力或抽真空的方法操作。一般优惠型吸附等温线的低压端，曲线较为峻峭，所以在真空脱附，或用不吸附组分气体吹扫床层脱附，都可以较大程度地提高变压吸附过程的吸附量。图2-1等温吸附曲线3 .工业化四塔PSA流程四塔PSA单元循环操作图高纯度氢气原料气图3四塔PSA别离H2流程图3.1 四塔PSA单元循环操作表表31四塔PSA单元循环操作表塔1吸附并流均压并流降压并流均压逆流降压逆流吹扫逆流均压逆流均压逆流升压塔2逆流降压逆流吹扫逆流均压逆流均压逆流升压吸附并流均压并流降压并流均压塔3并

9、流均压并流降压并流均压逆流降压逆流吹扫逆流均压逆流均压逆流升压吸附塔4逆流均压逆流升压吸附并流均压并流降压并流均压逆流降压逆流吹扫逆流均压4 .Aspen Adsorption 模拟 PSA 变压吸附模拟流程图变压吸附模拟步骤此模拟分为四个吸附塔，每个吸附塔两个吸附床层，每个吸附塔进行六个循环过程。我们用双塔代替四塔模拟，能简单清晰地观察到出口产品组成的变化。六个循环过程为：1 .塔1增压,塔2降压(30s)2 .塔1吸附，塔2脱附吹扫(40s)3 .均压操作(160s)4 .塔1降压，塔2增压(30s)5 .塔1脱附吹扫，塔2吸附(40s)6

11、spec1n/aFixedNoVP1.Use_spec0.0n/aFixedNoVP2.Use_spec0.0n/aFixedNoVPurge.Use_spec0.0n/aFixedNoVW.Use_spec1n/aFixedNoVW1.Use_spec0.0n/aFixedNoVW2.Cv_spec1.e-5kmol/s/barFixedNoVW,2.Use_spec2n/aFixedNo翻开进料阀门VF,翻开吸附塔1的原料进口阀门VF1并调节阀门开度为 Cv = 2xlQ-5km（）l/s/bar9翻开吸附塔1的出口阀门VP1,关闭吸附塔1泄压阀门VWlo关闭吸附塔的原料进口阀门VF2,

15、ipulated VariablesVariableValueUnitsSpecRampedVF2.Cv_spec2e5kmol/s/barFixedNoVF2.Use_spec2n/aFixedNoVPurge. Us e_s pec0.0n/aFixedNoVW1.Cv_spec1.e-5kmol/s/barFixedNoVW1.Use_spec2n/aFixedNo均压160s后，翻开吸附塔2的原料进口阀门VF2,设置其阀门开度 0 = 2x10-5.力加小翻开吸附塔1的泄压阀门VW1,设置其阀门开度 Cv = M0-5knwl/s/baro经上述操作步骤，使得原料气不断进入吸附塔2,从

16、而使得吸附塔2的压力不断增加，而吸附塔2的气体不断排出，从而压力不断减小。|H2/CH4 PSAStep 1 | Step 2 | Step 3 | Step 4Step 5 step 6Manipulated VariablesVariableValueUnitsSpecRampedVP2.F_spec5e8kmol/sFixedNoVP2.Use_spec3n/aFixedNoVPurge.Cv-spec1.8e-7kmol/s/barFixedNoVPurge. Us e_s pec2n/aFixedNo吸附塔2增压，吸附塔1降压30s后，压力到达吸附压力。此时关闭吸附塔 2的进料阀门VF2,翻开吸附塔2的出口阀门，并设置出口流量为+5 x 10-8 kmoll s , 翻开吹扫阀门VPurge,并设置阀门开度为0 = 1.8x10-7幼/s，a。经上述操作步骤，吸附塔2开始吸附，吸附后的产品氢气一局部去产品储罐，一局部经过吹扫阀门VPurge进入吸附塔1对脱附的甲烷气体进行吹扫。

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