【摘 要】本文介绍了氢气PSA净化系统的精制原理及其在中沙（天津）石化有限公司HDPE装置的应用情况。探讨了氢气PSA净化系统的优化过程及结果，确定了最佳操作参数，达到了保证氢气产品质量的目标。

　　【关键词】PSA；氢气净化；高密度聚乙烯装置；优化

　　变压吸附技术（PSA）在我国得到快速发展。目前扩大氢的来源、开发新的制氢工艺及改进现有工艺，越来越受到石化企业的关注。而PSA技术已成为分离提纯氢气的有效途径。PSA工艺与传统制氢工艺相比，流程简单、投资省，氢气纯度达99.9%，排量不到传统工艺的10%，能耗低。

　　1 PSA氢气净化系统在HDPE装置的应用

　　中沙（天津）石化有限公司HDPE装置引进Ineos公司的Innovenes工艺，设计生产能力为30万吨/年（8000小时/年），氢气[1]作为分子量调节剂在聚合反应中使用氢气作为配位聚合有效的链转移剂被广泛的应用于聚烯烃工业生产中用以调节聚合物的相对分子量，除此之外，氢气还能导致催化剂活性的改变，对于不同的反应体系，对聚合速率有着一定的影响。

　　1.1 氢气PSA净化系统流程

　　100万吨/年乙烯及配套工程项目所使用氢气以乙烯装置产氢气为原料由管道送至HDPE装置界区，经精制后的氢气一路送至聚合反应器，另外一路送至聚丙烯聚合反应器。

　　氢气PSA净化过程中，原料氢气（纯度≥95%）在5.0MPa压力、40℃温度下经气液分离器分离机械水后由下而上通过吸附床层，其中微量相对较强吸附组份C2+、CO、CH4、O2等均被吸附剂吸附，停留在床层内，未被吸附的产品H2从吸附床层上部流出，得到产品气（纯度≥99.5%）。

　　1.2 PSA（变压吸附）原理

　　变压吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加（吸附组分）、减压下吸附量减少（解吸组分）的特性，将原料气在高压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组分的分离，然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以于下一次再次进行吸附分离杂质。这种高压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程。

　　2 优化过程

　　2.1 分析影响氢气净化效果的重要因素[2]

　　1）吸附剂

　　因PSA装置杂质的脱除能力来源于吸附剂的处理能力，所以需要合理选用吸附剂，在使用过程中应注意保护吸附剂，延长使用寿命，保证吸附效果。

　　2）时间

　　在原料气流量及其他工艺参数不变的条件下，延长吸附时间就意味着进入吸附剂床层的杂质量越大，因吸附量不变，故穿透进入产品氢的杂质量将增大，会导致产品氢纯度下降；但是延长吸附周期会减少再生次数，氢气回收率提高。所以在调整过程中，应综合考虑。

　　3）压力

　　吸附压力越高，吸附剂对各种杂质的吸附量越大。在产品氢纯度不变的情况下，还可以提高氢气回收率。

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