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甲醇驰放气变压吸附制氢工艺控制优化
作者：卜巧真
来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第07期
摘 要：在甲醇过程中产生了一些惰性气体聚集在系统中，对于甲醇的合成过程有着不利的影响，为此就要进行驰放气。而在甲醇驰放气中氢气的含量较高，只要通过科学、有效的变压吸附技术，就可将氢气有效的收集起来，还能起到增产、节能的功效，本文主要对甲醇驰放气变压吸附的相关概论进行详细的阐述，并对制氢工艺优化进行了深入的分析，继而确保其发挥更高的效用。
关键词：甲醇驰放气；变压吸附技术；制氢工艺 1 变压吸附制氢工艺原理分析
在变压吸附制氢过程中，吸附剂发挥的作用至关重要，其主要有两个特性：其一是在特定的条件下，吸附剂对于不同的吸附质发出的效力也不尽相同；其二是在不同的条件下，吸附剂对吸附质的吸附容量也存在较大差异。随着吸附质分压的不断增加，其吸附量也会随之上升；随着吸附温度的不断升高，其吸附量便会不断地减小。所以吸附剂的其中一个特性就是能够将氢气中的大颗粒杂质预先吸附出来，这样就能够确保氢气提取的纯度；吸附剂的第二个特性是在低温、高压条件下大量吸附杂质，在高温、低压条件下，就可进行吸附质解析、吸附剂再生的实现，如此反反复复就可达到氢气的提纯。 2 甲醇驰放气变压吸附工艺流程
将原料气混合后置于3.2-3.5MPa及零下40℃的条件下，通过气液分离器将液态物质清除掉送入PSA系统进行氢气的提纯。在甲醇驰放气制氢工艺中，每台吸附装置需要经过吸附过程、多挤压力降低过程、顺放过程、逆放过程、冲洗过程、多挤压力上升过程、升压过程等环节。在逆放环节中将吸附装置中残留的杂质排出，然后通过冲洗环节将剩余杂质完全解吸掉。 在逆放环节前期压力较大时，气体进入缓冲罐，在不经过逆放或冲洗气较小的时候输送到混合罐，确保混合罐中进气始终保持均匀性，继而确保混合罐压力的稳定性；在逆放环节的末期，压力较低部位的气体及冲洗环节的气体均送入到解吸气混合罐中。解吸气通过对应的缓冲罐、混合罐压力稳定后输送到甲醇装置中炉燃料气管网。最后通过将原料气中的氢气提纯，并与氮气进行有效的混合后，通过干燥处理便能够得到氨原料气。 3 变压吸附制氢工艺优化分析 3.1 程序方案及氢回收率分析
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在化工生产过程中，12台吸附塔运行的均压次数、吸附时间、解析时间均有着密切的联系，通常认为均压次数多多益善，在确保吸附时间、解吸时间的基础上，还要保证均压次数的合理性、有效性。针对12塔流程有两种方案，在此方案中各个流程均设置有2个吸附塔同时进行吸附操作，但是第一种方案均压次数设置为6次；第二种方案均压次数设置为5次，在进行方案的选择过程中，不仅要确保吸附时间、解吸时间，还要很大程度上确保均压，继而确保原料气产量与氢气回收率得到提升。通过以上两种方案的实施结果显示：方案1氢气平均回收率约为87%，方案2氢气平均回收率为83%。可见方案1相比于方案2更加优异，其主要是方案2均压次数少一次，无法将再生过程中形成的氢气有效的应用，而且在后续的过程中所需的时间相对较长，促使解吸气中的杂质又流入吸附塔中，导致氢气回收率降低。 3.2 吸附时间与氢气回收率的关联性
在确保原料气量、生产温度、生产压力等工艺参数固定不变的基础上，增加甲醇驰放气的吸附时间，继而降低吸附剂的再生次数，使得氢气的消耗量也相对减少，如此便能提高其回收率。然而当吸附时间延长后，杂质进入的数量就会不断的增加，难以保障氢气提取的纯度。为了确保甲醇驰放气变压吸附技术运行的成本得到合理的控制，在确保氢气纯度的基础上增加吸附时间，从而来增加氢气的回收率。在实际的甲醇制氢运行过程中，增加吸附时间氢气的纯度也会随之减少，通过程控设计启动工艺阀门，促使部分原料气未通过吸附塔就进入解吸气中，促使氢气回收率下降显著。
通过上图显示，随着吸附时间的上升氢气回收率降低，所以当吸附时间设置为15s，氢气回收率可升至90%。
3.3 吸附时间与产气量关系
在运行温度、运行压力、吸附时间、解吸次数等保持不变的前提下，甲醇驰放气的变化很大程度会影响氢气纯度，但是甲醇驰放气越多其中杂质越多，为了确保氢气的纯度，就要相对的减少吸附时间；反之甲醇驰放气下降时，为了提升氢气的纯度，就要适当的增加吸附时间。 4 结束语
通过以上研究发现，甲醇驰放气变压吸附制氢工艺极为的复杂、繁琐，在氢气的制取过程中，不仅要保障能够获得氢气回收率，还要确保氢气回收的纯度。由于以上两个指标很大程度上会受到吸附时间、均压次数、原料产气量的影响，必须要是对各个影响因素进行详细的了解，才能对其进行合理、有效的调节，如此才能促使甲醇驰放气变压吸附制氢工艺更加的高效、实用。 参考文献：
[1]阴国平.甲醇驰放气变压吸附制氢工艺控制优化[J].当代化工研究，2015（1）：55-56.
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