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变压吸附PSA脱碳工艺

2025-04-09 阅读量 : 

我公司是专注于变压吸附脱碳技术(PSA)服务的高新技术企业深耕气体处理领域十余年致力于为石油天然气、化工、生物质能、环保及能源行业提供高效环保的气体净化解决方案。

依托自主研发的变压吸附脱碳工艺,基于吸附剂在压力状态下对CO2的选择性吸附特性降压或抽真空实现吸附剂再生可将气体中CO2脱碳精度控制在0.2%以下CO₂脱除率≥99.9%可适配沼气提纯。沼气脱碳、焦炉煤气、合成氨、工业废气等多种气源处理需求。


一、变压吸附脱碳工艺流程

变压吸附脱碳工艺(PSA)是一种基于吸附剂对不同气体的吸附性能的差异实现选择性吸收,从而实现气体分离的一种技术。通常在压力状态下实现CO2吸收,在减压或抽真空实现吸附剂的再生

变压吸附吸附剂(如硅胶、分子筛等)优先捕获混合气中的CO₂及其他(如H₂S有机硫等),而甲烷、氢气、氮气等有效组分则穿透吸附床进入后续工序;随后通过降压或抽真空使吸附剂再生,释放高纯度CO₂并回收利用。

变压吸附在脱除H₂SCO₂同时可脱除有机硫,根据需求适配不同气源组分

变压吸附脱碳基本工艺流程:

变压吸附脱碳工艺流程包括吸附、降压、解吸和升压等流程,通常采用多塔交替操作以确保连续运行

原料气预处理

原料气常含有体及固体夹带,此类液体、固体杂质如不去除,会造成吸附剂堵塞等严重现象。因此原料气在进入变压吸附脱碳设备前都要进行预处理,预处理一般首先通过气液分离装置去除游离水及颗粒物,采用旋风分离与精密过滤组合工艺,确保进入吸附塔的气体含尘量<1mg/m³。

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如果原料气温度过高,还需要进行降温,采用换热器,将气体温度调节至25-30℃最佳吸附温度区间,压力维持在0.7~1.3MPa(根据工艺需求调整)。

吸附系统

加压吸附阶段

0.8-2.0MPa操作压力下选择性吸附CO₂,混合气进入填装专用吸附剂(如碳分子筛)的吸附塔。吸附剂选择性捕集CO₂分子,净化气从塔顶输出,典型CO₂脱除率可达99.6%以上。

均压降压

完成吸附后执行2次及以上压力平衡操作,通过塔间联通管道将高压塔气体依次导入低压塔,回收80%以上系统压力能,显著降低能耗。

解吸再生流程

逆放

吸附塔底部阀门开启,逆向排放气体(含部分CO₂和杂质),压力降至常压。释放塔内残留气体,初步解吸CO₂。此阶段气体中CO₂浓度较低,可返回预处理系统或直接放空。

真空解吸

采用真空泵将塔压降至-70kPa(G)以下,促使吸附剂彻底释放捕获的CO₂。此阶段可回收纯度>98%的二氧化碳产品气,经压缩后作为产品输出。

压力恢复阶段

采用产品气分级升压技术,通过3次及以上均压升压以减少能量损耗,使吸附塔压力恢复至吸附条件,准备下一循环。确保吸附剂在高压下重新具备CO₂吸附能力。


二、应用范围

✅ 化工行业

Ø 合成氨与尿素生产:在合成氨工艺中,PSA脱碳用于脱除变换气中的CO₂,同时副产高纯度CO₂(≥98%)用于尿素合成。

Ø 甲醇生产:通过控制净化气中CO₂含量(1%-5%),延长甲醇合成催化剂寿命,并提高CO回收率。

✅ 能源行业

Ø 天然气处理:脱除天然气中的CO₂满足管道输送标准。

Ø 沼气与垃圾填埋气回收:从沼气中分离CO₂,回收高纯度甲烷(CH₄)作为燃料或工业原料,甲烷回收率可达98%以上。

Ø 氢能生产:在制氢工艺中脱除CO₂,提升氢气纯度(99.9%以上),同步获得液态CO₂副产品,支持燃料电池等清洁能源应用。

✅ 环保领域

Ø 工业烟气处理:处理焦炉煤气、炼厂干气等工业副产气,处理CO₂浓度15-25%的烟道气,回收纯度99%的CO₂,减少碳排放。

Ø 二氧化碳捕集与利用(CCUS):从工业排放气(如燃煤电厂、钢铁厂、氧化铝厂焙烧尾气)中捕集CO₂,提纯后用于食品级、电子级产品制备或地质封存。

✅ 其他领域

Ø 食品与医药:用于食品级CO₂的提纯(如碳酸饮料生产),或医药行业的气体分离与纯化。

 

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