变压吸附回收氢气装置（Pressure Swing Adsorption简称PSA）

变压吸附的基本原理是利用吸附剂对吸附质在不同分压下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合物中各组分又有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。

变压吸附回收氢气就是利用吸附剂在较高压力下对弛放气中吸附量较大的强吸附组分（杂质）进行吸附，使其被吸附留在床层，而吸附量较小的弱吸附组分H2通过吸附剂床层后作为产品输出。通过降低床层压力（被吸附组分分压也随之降低），使被吸附组分脱附，吸附剂获得再生。

变压吸附氢回收装置每个吸附塔在一个循环中必须经历如下步骤：

① 吸附过程

原料气从吸附塔底部进入正处于吸附状态的塔内，在吸附剂的依次选择吸附下，其中的各种杂质被吸附下来，在塔顶获得产品氢气。

当被吸附杂质的传质区前沿（称为吸附前沿）到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸附塔的含氢混合气与部分净化气进料阀和出口阀，停止吸附。吸附床开始转入再生过程。

② 均压降压过程

吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内较高压力的富含氢气的混合气放入其它已完成再生的较低压力的吸附塔。该过程不仅是降压过程，更是回收床层死空间氢气的过程。

③ 顺放过程

在均压过程结束后，吸附前沿还未达到床层出口。这时，顺着吸附方向将吸附塔内富含氢气的混合气体放入缓冲罐中，从而获得吸附剂的吹扫再生气。

④ 逆放过程

在顺放过程结束后，吸附前沿已达到床层出口。这时，逆着吸附方向将吸附塔压力降至接近常压，此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量脱附出来，使吸附剂达到自然降压再生的目的。

⑤ 冲洗过程

逆放结束后，为使吸附剂得到进一步的再生，用缓冲罐中的气体逆着吸附方向对吸附床层冲洗，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质脱附，吸附剂得以再次再生。

⑥ 均压升压过程

冲洗结束后，用来自其它吸附塔的较高压力富含氢气的混合气，依次对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而且更是回收其它塔的床层死空间氢气的过程。

⑦ 最终升压过程

在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品氢气在这一过程中不发生波动，需要缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环，为下一次吸附做好了准备。

变压吸附回收氢气装置采用了多种吸附剂，包括氧化铝、硅胶、活性炭及分子筛。这些吸附剂在吸附塔内部由下至上的放置顺序为AS氧化铝吸附剂、HXBC-15B专用吸附剂、HX5A-98H分子筛及HXNA-CO吸附剂。其中，活性氧化铝主要脱除原料气中的水蒸气；HXBC-15B活性炭专用吸附剂主要脱除CO2、CH4及烃类，HX5A-98H分子筛主要脱除CO2及N2，HXNA-CO吸附剂主要脱除CO。原料气经过以上各种吸附剂吸附后，去除了大部分杂质气体，最终获得含量大于99.9 %（v%）的氢气产品。

变压吸附回收氢气装置的吸附剂再生通过三个步骤完成：

① 吸附塔压力降至低压

首先顺着吸附方向降至某一中间压力（均压），以回收床层死空间的氢气，接着是逆着吸附的方向降至低压（逆放），此时被吸附的杂质组分从吸附剂中脱附，并排出吸附塔；

② 通过吹扫脱附系统进一步将吸附剂吸附的杂质组分脱附出来；

③ 吸附塔被均压气及产品气加压到吸附压力，以准备再次吸附分离原料气。

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