或變壓吸附(簡稱PSA)。變壓吸附是壹種新型的氣體吸附分離技術,具有以下優點:(1)產品純度高。⑵壹般可在常溫低壓下工作,床層再生無需加熱,節能經濟。⑶設備簡單,操作維護簡單。(4)連續循環操作完全可以實現自動化。
所以這項新技術壹出,就引起了各國工業界的關註,競相開發研究,發展迅速,日臻成熟。Skarstrom在1960提出了PSA專利。他用5A沸石分子篩作吸附劑,用兩床PSA裝置分離富氧空氣。該工藝在20世紀60年代得到改進並投入工業生產。20世紀70年代,變壓吸附技術的工業應用取得突破,主要應用於氧氮分離、空氣幹燥凈化和氫氣提純。其中氧氮分離的技術進展是將新型吸附劑碳分子篩與變壓吸附相結合,分離空氣中的O2和N2,從而得到氮氣。隨著分子篩性能和質量的提高,以及變壓吸附工藝的不斷改進,產品的純度和回收率不斷提高,進而促進了變壓吸附的經濟立足點和產業化。原理:對於同壹種被吸附氣體(吸附質),在吸附平衡的條件下,溫度越低,壓力越高,吸附量越大。反之,溫度越高,壓力越低,吸附量越小。因此,氣體的吸附分離法通常采用兩個循環過程,即變溫吸附或變壓吸附,兩個循環過程如圖1所示。如果壓力不變,在室溫或低溫下吸附,在高溫下解吸,稱為變溫吸附(TSA)。顯然,吸附和解吸是通過改變溫度來進行的。變溫吸附操作在低溫(常溫)吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂直線處進行(見圖1)。由於吸附劑比熱容大,導熱系數(導熱系數)低,升溫降溫時間長,操作麻煩,所以變溫吸附主要用於吸附劑較少的氣體凈化。如果溫度不變,加壓吸附和減壓(抽真空)或常壓解吸稱為變壓吸附。可以看出,變壓吸附是通過改變壓力進行吸附和解吸。變壓吸附操作可視為等溫過程,因為吸附劑的導熱系數很小,吸附劑的床層溫度因吸附熱和脫附熱而變化很小。其工作條件在室溫下近似沿著吸附等溫線(見圖1),在較高壓力下吸附(P2),在較低壓力下解吸(P1)。由於變壓吸附是沿著吸附等溫線進行的,從靜態吸附平衡的角度來看,吸附等溫線的斜率對其有很大的影響。在恒溫條件下,壓力與吸附量的關系如圖所示,其中PH代表吸附壓力,PL代表解吸(減壓後)壓力。此時PH和PL的吸附量之差實際上就是有效吸附量,用ve表示。顯然,線性吸附等溫線的有效吸附容量大於曲線吸附等溫線(Langmuir型)。吸附通常在壓力下進行。變壓吸附提出了加壓和減壓相結合的方法,通常是加壓吸附和減壓組成的吸附-解吸系統。在等溫條件下,吸附操作循環過程由加壓吸附和減壓解吸組合而成。吸附劑對吸附質的吸附量隨著壓力的增加而增加,隨著壓力的降低而減少。同時,在減壓(降至常壓或抽真空)過程中,被吸附的氣體被釋放出來,使吸附劑再生,吸附劑無需外部供熱即可再生。因此,變壓吸附又稱為等溫吸附和無熱再生吸附。