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变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA),是一种新型气体吸附分离技术,它有如下优点:⑴产品纯度高。⑵一般可在室温和不高的压力下工作,床层再生时不用加热,节能经济。⑶设备简单,操作、维护简便。⑷连续循环操作,可完全达到自动化。因此,当这种新技术问世后,就受到各国工业界的关注,竞相开发和研究,发展迅速,并日益成熟。

利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高而增加的特性,进行加压吸附、减压脱附的操作方法。吸附是放热过程,脱附是吸热过程,但只要吸附质浓度不大,吸附热和脱附热都不大,因此变压吸附仍可视作等温过程。变压吸附一般是常温操作,不须供热,故循环周期短,易于实现自动化,对大型化气体分离生产过程尤为适用。变压吸附的工业应用有:①空气和工业气体的减湿;②高纯氢的制备;③空气分离制富氧或富氮空气(见彩图);④混合气体的分离,如烷烃、烯烃的分离。⑤生物降解洗涤剂中间物,石脑油高纯度正构烷烃熔剂和异构体的分离;6,制取高纯度一氧化碳,回收利用工业尾气。

我们现在主要使用的吸附剂有变压吸附硅胶、活性氧化铝、高效Cu系吸附剂(PU-1)、锂基制氧吸附剂(PU-8)等。其中山东辛化生产的变压吸附硅胶是针对变压吸附气体分离技术开、研究的脱炭、提纯专用吸附剂。第三代(SIN-03)同过特殊的吸附剂生产工艺,控制吸附剂的孔径分布及孔容,改变吸附剂的表面物理化学性质,使其具有吸附容量大,吸附、脱炭速度快,吸附选择性强,分离系数高,使用寿命长等特点。

概况

1960年Skarstrom提出PSA专利,他以5A沸石分子筛为吸附剂,用一个两床PSA装置,变压吸附制氮

从空气中分离出富氧,该过程经过改进,于60年代投入了工业生产。80年代,变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展,主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中,氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来,将空气中的O2N2加以分离,从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量提高,以及变压吸附工艺的不断改进,使产品纯度和回收率不断提高,这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。

原理

任何一种吸附对于同一被吸附气体(吸附质)来说,在吸附平衡情况下,温度越低,压力越高,吸附量越大。反之,温度越高,压力越低,则吸附量越小。因此,气体的吸附分离方法,通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。

压力不变

如果压力不变,在常温或低温的情况下吸附,用高温解吸的方法,称为变温吸附(简称TSA)。显然,变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。变温吸附操作是在低温(常温)吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行,由于吸附剂的比热容较大,热导率(导热系数)较小,升温和降温都需要较长的时间,操作上比较麻烦,因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。

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