变压吸附法净化含N2气体中微量CO的脱附过程

对N2/CO混合气中的CO在NA型吸附剂上的动态吸附和脱附行为进行研究.使用单塔吸附装置测定CO在不同分压和停留时间条件下的动态吸附量,考察降压过程中CO浓度随床层压力的变化特征,确定合适的脱附方法和条件.结果表明：0.9min是比较合适的停留时间;在床层利用率为80%条件下,顺放的气体可以达到产品气体积分数不超过5mL/m^3的要求;抽真空并使用200mL/minN2吹扫是合适的脱附再生方式.三塔的变压吸附结果表明,在常温下,反复吸附与脱附再生,可以达到吸附净化含N2气体中微量CO的效果.     

变压吸附提纯工业尾气中CO

为了寻求一种高效、经济的分离提纯方法来回收利用工业尾气中的CO,文中开发和研究变压吸附提纯工业尾气中CO技术,并考察了一些参数的影响。结果表明:PU-1吸附剂所需的传质区长度较短,这一动态特性对工业应用是非常有利的;随着吸附压力的升高,吸附时间变化不大,而增大原料气流量致使吸附时间缩短;当均压次数为5次时,产品气CO体积分数可保持在97%以上,可省去置换步骤;实验最佳温度操作范围是318—358 K;原料气CO体积分数在20%—40%变化时,产品气CO体积分数基本保持在95%以上。研究结果为后续的中试和工业化设计提供了可靠的数据。     

复合床层变压吸附法脱除合成气中微量CO和CO_2

采用分别装载活性炭和NA型吸附剂的复合床层的变压吸附工艺来脱除合成气中微量的CO和CO2,并利用Aspen-Adsim软件对其进行模拟和优化。模拟结果表明,吹扫气量对工艺性能有较大的影响,吹扫气由处在顺放步骤的吸附塔提供,因此在顺放步骤将床层压力降至较低压力,可获得较大的吹扫气量,此时的工艺性能也较优。模拟结果还表明,均压次数对工艺性能也有影响。在相同的顺放压降下,将变压吸附过程中的3次均压变为2次均压,可减少吸附剂用量,吸附剂产率更高,但塔底尾气量要相应增加。     

变压吸附法提纯CO技术的应用

实验室及小规模用CO可通过甲酰胺分解或甲酰分解等方法制得。工业上CO的来源是从各种含CO的混合气中分离提取。目前已实现的工业提纯CO工艺主要有以下三类。     

基于DCS系统实现变压吸附提纯CO的顺序控制

采用DCS控制系统JX300对变压吸附提纯CO进行了顺序控制.介绍了变压吸附CO的工艺流程、吸附程序和操作要求;根据系统的组态软件特点和相应功能顺序论述了变压吸附CO顺序控制的过程和方法.结果表明,功能模块化更便于程序的维护和功能程序块的升级优化.     

变压吸附法回收高炉气中CO的研究

采用载铜吸附剂进行了变压吸附回收高炉气中CO的工业侧线试验 ,考察了载铜吸附剂与 5A分子筛分别用于回收高炉气中CO时的产品纯度和CO的回收率 ,试验结果表明 ,载铜吸附剂对高浓度N2 中的CO有很好的选择性 ,其性能优于 5A分子筛。从技术经济角度分析了两步变压吸附法应用于高炉气中CO回收的可行性、环境效应和经济效益。     

变压吸附提纯CO的工艺技术

安化集团公司6万t／a甲胺、DMF装置,CO提纯采用“双高”变压吸附工艺,同时得到高纯度的CO和CO2。该工艺节能、环保、操作简单,是煤气提纯的理想工艺。     

变压吸附法回收尾气中二氧化碳的技术分析

简要介绍对三种CO2回收技术方案进行对比分析的情况,得出较合适的工艺方案,提出在工艺方案选择中应注意节能问题。     

13X-APG沸石真空变压变温耦合工艺吸附捕集烟道气中CO2

采用13X-APG沸石吸附捕集烟道气中CO2,并研发了五步循环真空变压变温(VTSA)耦合吸附捕集工艺. 实验测定了循环吸附/解吸过程中吸附剂再生率、烟道气中CO2回收率、产品气量及产品气中CO2纯度,并与传统的真空变压吸附工艺(VSA)和变温吸附工艺(TSA)比较. 由于VTSA在真空解吸的同时加热吸附剂,减少了真空泵的电耗,可在较温和的真空下(约3′103 Pa)操作,附加的吸附剂再生温度也不高,90~150℃下吸附剂再生率达97%以上,CO2回收率达98%以上. 吸附剂捕集CO2的量可提高到1.8 mol/kg,是VSA工艺产品气量的2倍,且产品气中CO2纯度提高到90%以上.     

变压吸附法提纯煤层气中甲烷研究进展

低浓度煤层气直接排放既造成能源浪费,又带来严重的温室效应,变压吸附法提纯低浓度煤层气是解决煤层气排放的有效利用途径。总结了变压吸附技术对CH_4/N_2体系煤层气中CH4分离的研究进展,包括变压吸附分离机理和相应的变压吸附提纯工艺路线,分析了2种工艺的优缺点,讨论了多孔吸附材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和金属有机骨架材料对CH_4/N_2吸附分离效果的研究进展和存在的问题。基于平衡效应分离的变压吸附技术,在CH_4/N_2体系分离实际应用中遇到瓶颈,原因在于现有吸附剂平衡分离系数太小,提浓幅度有限;其次,CH_4在平衡效应里作为强吸附组分被优先吸附,产品气必须通过抽真空的方式解吸获得,必须采取多级压缩和增加置换步骤,因而能耗相对较高。基于动力学效应的分离,可在塔顶直接获得富集的带压产品气;同时免去多级压缩的能量消耗,相对平衡效应分离具有显著优势,但需要在第一级加压,处理接近爆炸限浓度煤层气有一定安全隐患。活性炭吸附容量大,处理能力强,价格低廉,是一种典型的平衡分离型吸附剂,但分离系数较低,存在气体循环量大、效率低,提浓幅度窄等缺点,如何通过孔径调控和表面改性提高活性炭的平衡分离系数将是今后研究的重点。现有报道效果较好的动力学吸附剂主要以碳分子筛为主,但价格高昂,工业推广受限,选择合适的廉价原料、改变现有间歇式生产工艺、进一步开发高效、廉价的动力学/N2的重要方向。沸石分子筛会优先吸附CH_4,与动力学效应优先吸附N_2相反,降低了分子筛对CH_4/N_2的分离选择性。所以硅铝分子筛/钛硅分子筛多在分离高浓度CH4含量的天然气、油田气方面表现优异,针对低浓度煤层气CH_4的提纯应用较少,未见工业应用报道。金属有机骨架材料的出现提供了新的发展思路,但其在CH_4/N_2的吸附平衡和动力学研究以及变压吸附分离方面研究较少,还有待进一步深入研究,解决材料的稳定成型和放大仍是需要突破的技术瓶颈。未来变压吸附提纯工艺将是平衡效应和动力学效应的组合工艺,开发低压下变压吸附分离工艺将具有更好的经济性和安全性;低成本、大容量、高选择性吸附剂开发仍是未来吸附剂的重点发展方向;同时吸附剂寿命以及再生性能有待深入研究。     

工业尾气变压吸附提纯一氧化碳中试

Using pressure swing adsorption （PSA） technology to purify carbon monoxide （CO） discharged from industrial gases is a high-efficiency and economical method. In this article, a four-bed PSA experiment for CO purification was improved and optimized, in which a set of 120 m^3·h^-1 pilot-scale PSA device was developed to purify CO from industrial tail gases, a set of control systems suitable for industry production was developed, and the influences of the operating parameters on CO purification were investigated. The experimental results indicated that the pilot-scale PSA device could produce qualified product gas and get high CO recovery ratio under optimized conditions. The research may provide reliable fundamental data, for industrial scale utilization of CO, from industrial tail gases, and have strong market competitive power and a broad promoted application prospect.     

真空变温吸附捕集干烟道气中CO2的模拟研究

为减缓气候变化,减少CO₂的排放,对真空变温吸附(TVSA)从干烟道气中捕集CO₂进行了系统的研究。以沸石13X为吸附剂,设计了实验室规模的4塔连续进料的TVSA工艺,并建立数学模型进行数值模拟。模拟结果表明,通过四塔TVSA可获得纯度为97.54%,回收率为96.79%的CO₂产品气,其产率为1.7 mol· ( \mathrm{k} \mathrm{g} \text{?} \mathrm{a} \mathrm{d} \mathrm{s} ) ^-1·h^-1,能耗为3.14 \mathrm{M} \mathrm{J} · ( \mathrm{k} \mathrm{g} \text{?} \mathrm{C} {\mathrm{O}}_{\mathrm{2}} {)}_{}^{-\mathrm{1}} 。此外,考察了进料量、循环回流步骤时间、真空度对产品气纯度、回收率、吸附剂产率和工艺能耗的影响,并且分析了塔内压力与温度变化,详细探讨了塔内气固相浓度随轴向的分布。良好的工艺效果表明,TVSA有潜力成为一种能够生产高纯度高回收率的CO₂产品气,并具有良好经济效益的捕碳工艺。     

Application of high‐pressure swing adsorption process for improvement of CO2 recovery system from flue gas

Although the super cold separator applied to the system for CO₂ recovery from flue gas can produce pure CO₂ liquid, the CO₂ recovery efficiency is low. Therefore, the addition of a PSA plant was considered for the secondary CO₂ recovery from the noncon‐densing gas to improve the efficiency. The PSA plant was operated for adsorption at the same pressure as that of the super cold separator and for desorption at the atmospheric pressure. From both the simulation and the experimental data, it was confirmed that CO₂ could be concentrated from 50% in the noncondensing gas to 70% in the recovery gas by the PSA plant and the CO₂ recovery efficiency of the plant was about 90%.     

Strategies for CO2 capture from different CO2 emission sources by vacuum swing adsorption technology☆

Different VSA(Vacuum Swing Adsorption) cycles and process schemes have been evaluated to find suitable process configurations for effectively separating CO2 from flue gases from different industrial sectors. The cycles were studied using an adsorption simulator developed in our research group, which has been successfully used to predict experimental results over several years. Commercial zeolite APGIII and granular activated carbon were used as the adsorbents. Three-bed VSA cycles with- and without-product purge and 2-stage VSA systems have been investigated. It was found that for a feed gas containing 15% CO2(representing flue gas from power plants), high CO2 purities and recoveries could be obtained using a three-bed zeolite APGIII VSA unit for one stage capture, but with more stringent conditions such as deeper vacuum pressures of 1–3 k Pa. 2-stage VSA process operated in series allowed us to use simple process steps and operate at more realistic vacuum pressures. With a vacuum pressure of 10 k Pa, final CO2 purity of 95.3% with a recovery of 98.2% were obtained at specific power consumption of 0.55 MJ·(kg CO2)-1from feed gas containing15% CO2. These numbers compare very well with those obtained from a single stage process operating at1 k Pa vacuum pressure. The feed CO2 concentration was very influential in determining the desorption pressure necessary to achieve high separation efficiency. For feed gases containing N 30% CO2, a singlestage VSA capture process operating at moderate vacuum pressure and without a product purge, can achieve very high product purities and recoveries.     

变压吸附空分制氧非等温过程模拟

就变压吸附空气分离制氧过程,对接近真实情况的非线性、非等温模型构成的偏微分方程组,采用正交配置进行空间离散化和三阶半隐式龙格 库塔法的数值计算方法,研究了变压吸附过程中床层内温度和浓度的动态行为,考察了清洗比、吸附压力、进气流量、吸附时间等操作参数对过程性能的影响,为过程优化设计建立基础。     

规整复合吸附剂真空变压吸附分离CH4/N2工艺模拟与分析

为减少甲烷排放,实现低浓度煤层气有效资源化利用,探究了使用规整复合吸附剂真空变压吸附富集低浓度煤层气的工艺。采用静态容积法测定了甲烷、氮气在规整复合吸附剂上的吸附等温线,同时建立了包括质量、热量和动量守恒在内的严格吸附床数学模型,设计了三塔连续进料的真空变压吸附工艺并进行模拟。分析了工艺达到循环稳态后吸附床层轴向温度分布和压力变化,并且探究了进料量、解吸压力、原料气中甲烷浓度和吸附压力对纯度、回收率、工艺能耗和吸附剂产率等工艺性能的影响。模拟结果表明,在进料量为100 L·min^-1,解吸压力为0.1 bar（1 bar=0.1 MPa）,原料气甲烷浓度为30%,吸附压力为3 bar时可以生产纯度为59.07%,回收率为93.64%的富CH₄产品气,同时单位能耗为18.70 kJ·mol^-1,吸附剂产率为4.56 mol·h^-1·kg^-1。表明规整吸附剂对CH₄/N₂具有良好的吸附分离效果,能够实现低浓度煤层气中甲烷高效富集。     

真空变压吸附分离CH4/N2/O2实验、模拟与安评

针对CH₄/N₂/O₂混合物脱氧效果差以及安全性低等问题,采用实验室自制活性炭为吸附剂,通过数值模拟和实验进行了双塔真空变压吸附（VPSA）分离25% CH₄/59% N₂/16% O₂混合物的工艺研究。通过考察进料流量和置换流量对甲烷产品纯度和回收率的影响,实验验证了数值模型的准确性。在模拟和实验的基础上,对VPSA工艺全流程进行了系统的安全性分析,并针对存在安全隐患的过程,提出一种更为安全的VPSA工艺流程。研究结果表明,通过双塔VPSA可以获得甲烷纯度为51.36%的产品气,甲烷回收率可达85.65%,存在安全隐患的过程主要集中在吸附、均压和终升压步骤,通过原料气的惰化过程,可以实现VPSA工艺的安全操作。     

变压吸附技术净化分离有机蒸气的研究进展

从变压吸附分离回收低沸点和中高沸点有机蒸气、变压吸附用吸附剂以及变压吸附分离回收有机蒸气工艺及其过程的计算机模拟等方面,评述了变压吸附技术在净化分离有机蒸气方面的研究进展。指出今后的研究方向为:新型变压吸附用吸附剂;多种分离过程的集成技术;过程优化设计;智能型控制系统;多成分有机气体的变压吸附分离;利用计算机进行变压吸附过程模拟的基础研究;吸附和脱附的传质、传热基础理论等。