吸附分离技术的应用

吸附分别技术的应用陈健古共伟 郜豫川四川天一科技股份 610225吸附分别的应用丰富多彩，广泛应用于石油化工、化工、医药、冶金和电子等工业部门，用于气体分别、枯燥及空气净化、废水处理等环保领域。吸附分别COCO、甲烷、乙烯等。2一、吸附分别在空气净化上的应用收、去除挥发性有机物等。空气枯燥吸附法是除去空气中水分最常用的方法之一。使用。再生可以承受变温吸附〔TSA〕和变压吸附〔PSA〕两种方式。有是无水和无CO2

的，空气必需进展枯燥和净化，这里吸附剂作用的是13X分子筛。作为吸附法常温分别氧氮原料的空气也需枯燥，枯燥剂可用活性氧化铝等。PSASkarstrom1ppmPSA)脱除无机污染物

等酸性有害气体，它们会引起温室效2 2 x附分别的方法是有效的治理方法之一。TSASulfacidHitachiSumitomoBFWestvacoSO2丝光分子筛、13X型分子筛、硅胶、泥煤和活性碳等是良好的NOx

吸附剂。在有NONONO〔或空气x 2与蒸汽的混合物〕解吸，可回收HNO或NO。硝酸尾气中的NO经过吸附处理可3 2 x把握在50ppm以下。吸附法还可用于其它低浓度NOx

废所的治理。从烟道气脱除NONOx

废气技术已由四川天一科技股份有限完成工业性试验并在硝酸生产厂得到应用。NOx

有强吸附力气的专用吸附剂并对工艺过程作出改进。与其它方法相比，变压吸附硝酸尾气治理技术有以下特点：① NOx

被分别和浓缩后返回吸取塔，可提高硝酸生产总收率2%－5%；② 不需要预处理复原剂的设备和副产品后加工设备；③ 工艺简洁，操作便利；④ 操作费用低，能耗低，无关心材料和复原剂消耗⑤ 电。二、常温实现空气分别氧氮不断增长。世界空气产品产量在亿吨以上。!空气常温分别氧氮的先进方法－变压吸附法空气分别方法主要有三种：深冷法、吸附法和膜分别法。后两种方法为非低即～%以上的氮和%～%的氧。深冷法一般适用于规模较大的装置。非低温法生产的气体纯度一般较低，O2

纯度仅为93%左右，但投资和本钱低902－5%用非低温法制造，但估量此后10年内非低温法产品将会占美国N2

O302－40%。由于在一些并不需要高纯度N2

和O的传统用途中，使用非低温法产品代2替低温法产品可以降低本钱，另一方面，廉价的N和O2 2

可以开拓很多的用途，N和O2 2

价格太高而认为在经济上是不行行的。一般来说，规模为500～5000Nm3O/h时，PSA1/2。2/Nm3,而非低温气体的价格可低至/Nm3〔1991〕。目前国内外有很多公司在争论开发和在市场上出售PSA制氧系统和制氮系率增加，能耗和装置投资降低，装置适用的范围也不断扩大。PSAPSA置主要用于臭氧发生器和家用及医院供氧。1983PSA1991PSA8650Nm3/h。目前，VPSA－O250%10～2023Nm3/h，氮气纯度最高可达%。NO2 2

很高纯度的用作中，非低温的PSA法和膜分别法正方兴未艾。PSA制氧技术的用途1〕炼钢用电炉供氧幅度降低本钱。目前已为众多炼钢电炉承受。废水处理￥PSA纸浆漂白廉价氧有助于解决纸厂由氯法漂白系统转换为氧法漂白系统费用上的问题。PSAPSA白，可降低废水处理费用及避开产生二喹啉等造成的公害。臭氧发生用氧气色及杀菌作用，通常是以空气为原料制取臭氧，假设选用PSA获得的氧气，则可得到高浓度的氧气，提高经济性。有色金属冶炼PSA6〕燃烧炉用氧气在用空气燃烧燃料的燃烧炉中，假设使用氧气，可提高燃烧温度，也可使玻PSA等领域使用氧燃料燃烧法。石油工和化工用氧生产化工产品。-供给医疗和保健用纯氧或富氧PSA制氮技术的用途1〕冶金工业应用2〕化学工业与化肥工业、石油化工、化纤工业应用3〕氮气蔬菜水果保鲜、充氮气调库子、中草药、毛皮制品等，可保持原有的储存质量。4〕充氮包装、封存、保护技术① 防止食品变质为了防止食品变质，延长储放时间，充氮包装常被承受。^② 防锈、防老化技术及应用5泛应用。4)石油和自然气开采30%。如想尽量推广使用。承受注氮技术后可以大幅度提高产量，油田的采出率可从不到30%提60%。井口着火、爆炸和关心工具受损等任何危急都可以消退。三、自然气和石油加工工业中的吸附分别PSA温度下发生冻结显得特别重要。自然气在液化为液化自然气〔LNG〕前都需要枯燥。COS将甲烷品质改进到适合自然气管道输送的质量是PSA分别的一个重要应用CO2

含量较高时，如从垃圾发酵气、废水净化厂、劣质自然气井和三次采油中回收甲烷，可承受吸附法除去CO。发酵气是被水饱和的并含有诸如硫和2氯化合物、烷烃和芳烃等“垃圾”成分。这些杂质必需首选通过使用活性碳和碳分子筛的TSA脱除。然后，通过PSA选择性吸附CO〔在平衡分别中使用分子筛2或硅胶，在非平衡分别中使用碳分子筛〕。$自然气中通常含有数量不等的C＋烃类，这些烃类的存在在某些利用甲烷为2PSA净化自然气技术已建立了多PSALPG。可从煤矿瓦斯气中浓缩甲烷。四、石油化工工业中的吸附分别制氮技术的应用石油分馏、化纤生产和气提等。PSA生工艺比较多，例如美国催化裂扮装置富氧再生工艺是富氧的其次大市场。吸附法回收烃吸附法也是一种可以用于回收丙烯腈、顺酐、环氧乙烷和酞酐生产中约90%未反响的烃类的技术。该工艺承受PSA废气〔如CO、CO、N和O〕分别，加以回收。承受该技术有很好的经济效益。2 2 2吸附分别在环氧乙烷生产中的应用#PSA可达99%，氩气回收可达80%。承受这种方法时必需留意，排放气中的氧气会富形成可爆炸性气体。炼厂气利用中的吸附分别技术FCC〔56Mt/a〕和延迟焦化的力气〔a〕均居世界其次位，联产大量的干气和液化气。如何利用好这些气体，并将其中的氢气和C－C烷、烯1 4在轻烯烃生产中占有确定比例。1〕PSAPSAPSA2)乙烯分别提纯① TPSAFCCPU55%，85%。② 乙炔尾气浓缩乙烯自然气生产乙炔的尾气含乙烯，可以承受PSA技术回收。C－C5 9！UOP IsoSiv过程的一种类型，是使用PSAC－C范围的支链和环状烃类5 95A90%2%变压吸附技术从异链烷烃分别正链烷烃变压吸附(pressure-swingadsorption)是一种解吸发生在同一温度且总压〔如从含少于25%C－C正链烷烃的煤油10 18〕，汽油气回收和有机物的大宗枯燥。由于相对挥发性很接近，通过蒸馏方法很难从异链烷烃和环状烃类分别正链烷烃。几个用于从正构链烷烃分别C－C异构链烷烃的变吹洗工艺已工业化：10 18Ensorb，UOPIsoSivTexacoSelectiveFinshing(TSF)工艺，VEBLeunaWerkeParexBP5ATSFParex2－4UOP离C－C石脑油的吹洗IsoSiv5 9OlefinSiv链烷烃原料生产会合异构化的链烷烃。该联合工艺用于增加异构化产品的辛烷值。为加氢过程供给廉价的氢气分别方法业生产氢气消耗量的第一位。炼油厂的含氢气源有变换气、重整气、催化裂化干气等气源。六十年月UCC已经把PSAUCCLindePSAPSA和装置，为我国数十家石油加工企业供给效劳。9210000Nm3/hPSA，199550000Nm3/h并在石家庄炼油厂成功投入使用。PSA，五、化学工业中的吸附分别PSA气、干法熄焦、催化剂再生、石油分馏、化纤生产、气提等。PSAPSA的副产物较少，尾气处理费用较低，还可削减环境污染。PSADMF、甲酸、碳酸二甲酯、聚碳酸酯、光气和异氰酸酯等的生产。高纯CO〔>%〕也用于电子业。COCOPSACOCO〔半PSACO。PSA〔如醋酸〕CO以改进工艺过程。四川天一科技股份的PSA提纯CO技术已建立了多套从水煤气分别COCODMF品。PSACO40%用作生产其它2〔碳酸乙〔丙〕烯酯等〕，约35%用于提高石油采收率〔用富含CO2

自然气井的气体〕，10%用于制冷，5%10%。在日本焊接CO2

CO2

22

激光器、检测仪器的校正气及CO2

的用途正在不断扩大。超临界CO2

已开头代替有污染的喷涂〔UCCUNICARB〕CO2

〔SEC〕已得到越来越广品的分别等。超临界CO2

在化学工业作为溶剂和反响原料正在变得越来越重要，其与化学工业的关系正面临转折，在一些领域已取得突破或正面临突破。CO2用于生产膨胀烟丝，也用于纸浆厂漂前洗浆。《COPSACO2

的气体中分别回收COPSA法分别回收CO2 2合成氨变换气、发酵气、富含CO2

自然气、脱碳再生气和甲烷化气等。PSA分别CO2

技术自问世以来，经过不断的完善和改进，其工艺流程更简洁合理和便于操作，已成为很有竞争力的一种回收CO2

的方法。吸附分别技术在合成氨工业中的应用PSAPSA吸附方法也可用于合成氨原料气的净化，如脱除原料气中的各种硫化物。六、医药工业和医疗保健中的吸附分别制取医疗用氧PSA能够生产符合医药标准的氧气。国外已利用PSA生产医疗用氧。例如国及世界各地。家庭氧疗量氧疗〔氧疗时间每日15h，氧体积分数22%－35%〕。家庭氧疗在美国、日本19965PSA装置和小型膜分别装PSAPSA位〔80%〕。；康复用途和氧吧部或运动俱乐部的增多，也是促进康复用制氧机开发的一个缘由。七、冶金工业中的吸附分别吸附分别在冶金工业有很宽阔的用途。工业中大量使用到氧、氮、氢和CO2等各种气体，它们可通过PSA法生产。1〕富氧用于钢铁工业节能增幅度降低本钱。目前已为众多炼钢电炉承受。大多数化铁炉都是间歇式作业，点火升温时间较长，生产次品多，且热的利23%的富氧于化铁炉，节能高达%，而且平易的升温时间缩3尼亚用25%富氧炼铁，节约优质焦t铸铁。国内钢铁行业中应用也很广泛，如武422)富氧在有色金属冶炼中的应用在有色金属冶炼过程中，用富氧代替一般空气是强化生产、降低消耗、治理厂的传统工艺和开发工艺方面都普遍应用富氧。国内首次于1980年在白银有PSA1100Nm3/h2600Nm3/hPSA~富氧强化冶炼有以下几个主要效果：① 节约能源下降，最高达%，格外显著。② SO2

浓度，减轻污染，消退公害传统的火法冶金，承受空气冶炼硫化物精矿时，产生大量难于经济回收的低SO2

烟气，直排大气，造成污染。承受富氧强化冶炼，可大幅度提高烟SO2

浓度，从而能经济地回收SO。2③ 强化冶炼过程，提高熔炼强度煤、煤气重油和自然气的燃烧；氧化物的复原过程；金属的氧化等。用富氧强化冶炼能显著增加精矿处理量并降低本钱，经济效益提高最为明显。PSA高炉粉煤喷吹气。在平轧、型材轧制的处理炉中，用氮气保护钢被氧化。在铁水经喷管喷入铁水内，保证均匀公布。PSA氢气在冶金工业是重要的保护气，主要用作硅钢片、冷轧钢板及其它特别钢富的含氢气，如炼焦过程中产生的炼焦煤气，仅作为低价值的烧掉，承受PSA法从焦炉气制氢代替水电解法制氢有很好的经济效益。1978UCC成了世界第一套焦炉气变压吸附制氢装置。国内1990年9月四川天一科技股份PSA1000Nm3/h行业建成多套焦炉煤气制氢装置并投入运行。】PSACOCOCOPSACO已开发出一种特地用于处理高炉气的PSACO浓缩到70%75000kJ/Nm3，用作冶金工业燃气。PSAPSACO2八、电子工业中的吸附分别VLSIULSIMegabit〔兆位〕级气体供给用户。7N8Nppmppb半导体制造工艺中用的外延气、掺杂气、刻蚀气、离子注入气等统称电子特〔含间歇精馏法。九、废水处理中的吸附分别臭氧对污水的高效处理{PSA、TSA术已被广泛用于制取低本钱的臭氧。脱色溶解物质的脱色要用吸附等物理方法与分散沉淀等物理化学方法除去分子物质的方法及添加臭氧化剂破坏带不饱和键发色基团物质的处理方法。脱臭3〕灭菌15min钟。4〕有机物去除污水中的溶解有机物用臭氧处理时，TOCCODBODCODO〔mg/L〕=(mg/L)。3富氧曝气PSA内开发的纯氧曝气污水处理技术使用的氧纯度为90%－99%，PSA法完全可以到达。左右，而纯氧曝气法氧的利用率可达60%，30%。十、吸附分别在食品工业中的应用PSAN2

的应用气调贮存得到推广应用。1985年山东泰