论文的目的：

随着近年来化石能源的枯竭、能源危机的日益加重，各国不断加强工业环保意识，研究和开发新能源已经成为全世界学者所共同挑战的新课题。而氢气不但是一种重要的工业原料, 也是一种清洁高效的新能源,它所具有独特的优势，正逐步被世界各国所关注和重视。本文着眼于氢气纯化的课题，从变压吸附技术入手，科学化系统性的整理和综述变压吸附技术于氢气纯化的理论基础和工艺流程，并阐述了变压吸附技术的模拟的理论模型和研究进展，为企业和生产部分更高效有利的生产工业用氢气提供了理论基础和便利。

论文的意义：

（1）综述氢气纯化各大方法和特性，介绍变压吸附技术的理论基础和操作流程，为工业制氢选择合适的方法、改进现有的工艺流程、利用变压吸附结合其它技术形成新制氢工艺提供了理论基础和理论参考，具有一定的现实意义。

（2）综述变压吸附过程的模拟中所涉及的数学模型和物理模型，概述了数值模拟和优化变压吸附流程中涉及的偏微分和代数方程组，比较了一维、二维以及三维模型在描述变压吸附流程中的应用，简介了模拟变压吸附流程的数值方法。为研究更高效的变压吸附流程工艺提供了理论依据，具有一定的理论意义。

变压吸附技术在国内外的应用现状分析：

变压吸附技术(Pressure Swing Adsorption.简称 PSA)是近几十年来在工业上新崛起的气体分离技术，是物理化学渗流理论在工业上的具体应用。目前已在美国、英国、

法国、德国、日本、加拿大等国家获得广泛应用。20 世纪60年代初，美国联合碳化物公司(UCC)首次采用变压吸附技术从含氢废气中提纯氢气获得成功。自1962年美国联合碳化合物公司(UCC)第一套工业 PSA 制氢装置投产以来，UCC公司、Haldor Topsoe 公司、Linder 公司等已先后向各国提供了近千套变压吸附制氢装置，装置的处理能力最大已经达到 100000Nm3/h 以上。与国外相比，国内的变压吸附技术起步较晚，特别是在 PSA 装置大型化技术方面较为落后，以至在七八十年代，我国的大型变压吸附装置完全依赖进口。变压吸附行业是气体分离设备行业的重要组成部分，我国从上世纪70年代就开始对变压吸附技术进行研发，到上世纪90年代中有了快速发展。进入21世纪，变压吸附已经形成一个重要产业，涌现出一批如四川天一、北大先锋、温州瑞气等为代表的优秀企业。上世纪70年代国内制氢装置氢气提纯的工艺复杂，主要采用将氢气中的 CO、CO2等通过甲烷化反应除去，但生产成本高，氢气纯度低，所以逐渐被淘汰了。近年来，化学吸附提纯氢气在实际工业应用广泛。九十年代中期，成都华西化工科技股份有限公司通过招标承包设计、建设了我国最大的PSA制氢装置“茂名石化公司 100000Nm3/h 重整氢PSA制氢装置”以后，国内技术在中国 PSA 制氢领域已基本上完全替代了国外技术，并首次实现了大型变压吸附制氢装置的出口，承包设计、建设了“苏丹喀士穆炼油厂 11000Nm3/h 催化干气 PSA制氢装置”。这标志着我国的 PSA 制氢技术已达到了世界先进水平。目前，全球建成的最大变压吸附制氢装置已经达到340 000Nm3/h。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

（1）理论基础阐述。综述了氢气纯化的各大方法及特点，详细论述了变压吸附的基本原理、操作流程、生产工艺和优缺点，概述了变压吸附循环的模拟的物理模型、数学模型和数值方法。