王鹏，刘京雷，张胜中，范得权，张英，徐宏

（1 华东理工大学机械与动力工程学院，化学工程国家重点实验室，上海200237； 2 中国石化大连石油化工研究院，辽宁 大连116050）

引 言

氢气是一种基础的工业气体，同时也是清洁能源，被广泛应用于电子制造、石化、冶炼金属等行业[1-3]。目前，氢气的提纯主要采用变压吸附分离工艺，吸附剂颗粒呈球状或圆柱状。减小颗粒直径可以提高吸附剂的传质速率，但同时会带来床层流化和床层压降增大等新问题[4-5]；另外在快速变压吸附较高的交变压力和交变频率下，颗粒尺寸减小会加速吸附剂间的磨损，随气流逸失或堵塞通道，降低系统整体效率[6-7]。

与传统的颗粒状吸附剂相比，层片状结构化吸附剂通过载体与吸附剂的复合，一方面可以提高吸附剂结构强度和流动均匀性，避免了交变压力下吸附剂的磨损；另一方面，结构化吸附剂具有的高表面活性通道可以极大提高吸附剂的传质速率，有利于吸附装置的高效化设计[8-10]。

Arto 等[11]使用Aspen 软件模拟了气体吸附分离循环过程，表明层片状结构化吸附剂可改善容积效率并缩短循环时间。Rezaei 等[12]通过数值模型预测了层片状结构化吸附剂在两步变压吸附（PSA）条件下的热行为，表明在绝热条件下使用结构化吸附剂，床层内温度梯度较小，同时可以极大缩短循环时间。丁兆阳等[13]采用Extended Langmuir 型吸附等温线模型定量描述了多组分的动态吸附行为，发现气体吸附过程中膜阻力是主要阻力，传质速率随温度升高而升高。……