提高变压吸附单元氢气收率的措施

提高变压吸附单元氢气收率的措施

刘凯,于长洪

新疆圣雄氯碱有限公司新疆维吾尔自治区吐鲁番市838100

摘要：目前在工业生产过程中经常采用变压吸附来进行提取氢气，但是在技术不成熟和监管不力的影响下，使得变压吸附单元氢气收率一直处于不稳定的状况。因此，为了提高变压吸附单元氢气收率，必须采取提高变压吸附设备、工人操作技术。

关键词：变压吸附；单元氢气收率；提高措施

前言

在工业领域中各技术水平不断提高，使得各个行业之间的联系日益紧密，因而必须强化物品产出品质。所以，在制氢过程中不仅需要注意到变压吸附的效率，还需要对目前存在的问题进行全面探讨，从而找到相应的解决方法。

一、变压吸附与单元氢气收率概述

变压吸附最早是由Skarstrom在20世纪中叶提出的，由于其工艺具有能耗低，运行费用低，自动化程度高等优点，进而在制氧、制氮、制氢、气体净化等方面得到了越来越广泛的应用。变压吸附技术是一种用于将气体进行吸附和分离的新工艺，它可以用来分离高纯度的气体产品，实现特定物质的分离、浓缩和提纯目的，而且它不需要太高的操作环境要求，可以在一般温度和压力下进行操作。同时，由于变压吸附技术具有设备简单、操作简单、可连续地进行气体吸附等优点，使得该技术在石化等诸多工业领域中得到了应用。但在当下变压吸附过程也存在影响着单元氢气收率的问题。首先，当前我国的工业企业在生产中普遍采用了变压吸附装置，但由于其密封性不佳，导致了氢气的产率很低。此外，因未严格对氢气原料进行密闭，造成部分氢气原材料损失，使对应部分的氢无法得到有效萃取。其次，由于人员的技术水平不高，也会造成单元制氢质量低、数量少。变压吸附中的吸附剂不能满足变压吸附技术的操作需要，该技术的使用关键是用吸附剂，PSA技术分离氢的效果、工艺操作的复杂程度、工艺操作的实施周期等都与吸附剂密切相关。最后，吸附时间对氢气回收率的影响。在同样的进料气流速度和其他工艺条件下延长吸附时间，即减少了单位周期内的循环次数，降低了再生中的氢气损耗，提高了单元氢气回收效率[1]。而在相同的情况下，随着吸附时间的延长，杂质的含量也会增加，因为吸附剂的动力学吸附量不会改变，因此通过产物中的杂质量会增加，从而降低产物的氢气纯度。

二、提升变压吸附单元氢气收率的措施

（一）加强变压吸附装置的紧密程度

为了提高当前变压吸附技术运用的质量，提高其氢气回收效率，必须提高变压吸附设备的密封性能，以确保单元氢气的生产效率得以有效提升。比如，对变压吸附设备中的各个部件进行全面的检测和维修，保证设备在进行开展吸附工作过程中不存在漏气、泄漏等问题。另外，由于氢气回收率的计算式，也就是PSA制氢的回收率，是由个体在工厂中从原材料气中提取的氢气所占据的比例进行计算，其公式如下：η=Fo×HoFi×Hi×100%，η为氢气回收率，%；Fo是产物的气体流速（标准条件）,m3/h；Ho是产物的气体氢量（摩尔百分比）,%；Fi为进料气体流量（标准条件）,m3/h；Hi是原材料的氢气含量（摩尔百分比）,%。因而随着原料气数量的增加、变压吸附工艺的加速以及相关容器与相关连接的密闭程度提高，就使得氢气的提取效率也随之提高。另外，有关部门还可以组建密闭性检测团队，定期对变压吸附设备进行检测，确认是否存在任何泄露问题。同时，也要在生产中强化有关的检验，并对原料气容器的密闭性进行检验，以保证有关工作的正常进行，如果存有原料气泄漏问题，必须立即中止变压吸附设备的工作，并通知维修部门，利用最佳的维修技术来处理存在的问题，以免造成更大的经济损害。

（二）加强对变压吸附装置运转时的监督

尽管变压吸附设备的操作对操作环境温度、压力等要求不高，但在采用变压吸附工艺时，为了提高单元氢气回收率，需要相关人员做好变压吸附装置运转时的监督工作，以保证各工序的正常进行。比如，在实际进行运用变压吸附技术开展工作之前，可以成立相应的技术监督团队，对技术运用进行监控，保证技术工人对该技术的正确使用。每天监督小组都要进行开展一次技术检查，当技术工人使用变压力吸收技术时，相关的监督人员就必须对他们的工作情况做出评价，并对他们的工作状况进行监控[2]。另外，监督小组也要对变压吸附设备进行检测，如果出现故障或老化，则由相关部门对其部位进行及时维修和更换，以保证高品质的变压吸附设备投入到生产中。同时，监督小组还可以举办技术竞赛和设置相应的技术奖惩措施，以便促使让技术工人通过各种有趣的技术竞赛来提高自己的技术水平，进而确保单元氢气回收率得以有效提高，且通过制定科学的惩罚机制，可以让工作人员更加重视变压吸附工作的开展，避免工作中出现的人为失误。

（三）提升工作人员的技术水平

对于技术工作岗位来说，为了提高相关的产品质量和数量，不仅要提高相应的装备等级以及运转质量，还要提高相关工作人员的技术水平。因此，为了提高变压吸附工艺中的单位氢提取效率，必须提高工作人员的技术水平。比如，有关企业可以请具有较强能力的科研人员到公司内部进行开展技术培训工作，以便使相关工作者能够更好地理解变压吸附技术进行吸附氢气的工作机理。另外，还可以举办技术交流会，让新老技术人员在对该技术的使用过程中进行技术上的沟通交流，并在工作中分享经验和问题的处理方法。采用更加轻松的沟通方法，解决了工作人员在变压吸附过程中遇到的问题，从而为以后高质量开展技术工作打下良好的基础。同时，在气体分离、吸附和萃取过程中，吸附剂对气的品质起着关键作用，而优良的气体吸附剂科研有效提升氢气收率。因此，为了提高变压吸附技术中氢气的单元提取效率，必须对吸附剂的品质进行严格控制，以保证其性能的最优化。比如，企业可以根据自己现有的技术和实践中积累的经验，选择适合自己的吸附剂，在购买和应用时都要按照既定的标准进行。此外随着变压吸附技术的发展，所以就需要吸附剂的品质也要随之提高，以保证单位氢气的收率能够稳定提高。

（四）做好吸附时间与均压的控制

为了提高变压吸附单元氢气收率，就需要在确保产品氢气纯度的同时，尽量增加吸附时间。通过对工艺和操作的优选，可以实时跟踪吸附的时间，从而将吸附时间从120s增加到124s，以便通过增加变压吸附时间进行提高单元氢气的收率。另外，为了降低平均压降和平均压升压之间的差异，就需要在计算各工况下管线的大小和相应阀的打开速度，对一均和逆放气管线进行一定的加粗，尤其是反向排气管道从DN300改成DN500，进而降低均压降压力和均压升压力之间的差异，并设置相应的程控阀打开步骤，避免初期平均压速度太高，导致吸附塔中的部分流量太大，继而有效进行提高变压吸附单元氢气收率[3]。

三、结语

综上所述，为了提高变压吸附单元氢气收率，就需要有关工作人员可以采取强化变压吸附设备的紧凑性来预防变压过程中出现的泄露现象，并通过加强对变压吸附装置运转时的监督、提升工作人员的技术水平以及做好吸附时间与均压的控制来为提高单位氢气收率奠定坚实基础。

参考文献

[1]刘杰.变压吸附制氢收率影响因素浅析[J].当代化工研究,2021(09):41-42.

[2]李艳惠.提高变压吸附单元氢气收率的措施[J].化工设计通讯,2020,46(01):188-189.

[3]夏文女,吴朝阳.提高变压吸附单元氢气收率的措施[J].石油化工技术与经济,2012,28(03):40-42+53.