基本原理和流程变压吸附.docx

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1、变压吸附(PressureSwingAdsorption.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

2、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。变压吸附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

3、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。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O2和N2加以分离，从而获得氮气。随着分子筛性能改进和质量

4、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。折叠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

5、（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。折叠温度不变如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程，它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行，在较高压力（P2）下吸附，在较低压力（P1）下解吸。变压吸附既然沿着吸附等温线进行，从静态吸附平衡来看，吸附等温线的斜率对它的是影响很大的，在温度不变的情况下，压力和吸

6、附量之间的关系，如图示所示，图中PH表示吸附压力，PL表示解吸（减压后）压力，这时PH与PL所应的吸附量的差，实质上是有效吸附量，以Ve表示之。显然，直线型吸附等温线的有效吸附量比曲线型（Langmuir型）的要来得大。吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可

7、进行吸附剂的再生。因此，变压吸附既称等温吸附，又称无热再生吸附。折叠变压吸附,吸附,PSA变压吸附,吸附,PSA来自空气压缩机的压缩空气，首先进入冷干机脱除水分，然后进入由两台吸附塔组成的PSA制氮装置，利用塔中装填的专用碳分子筛吸附剂选择性地吸附掉O2、CO2等杂质气体组分，而作为产品气N2将以99%的纯度由塔顶排出。折叠降压在降压时，吸附剂吸附的氧气解吸出来，通过塔底逆放排出，经吹洗后，吸附剂得以再生。完成再生后的吸附剂经均压升压和产品升压后又可转入吸附。两塔交替使用，达到连续分离空气制氮的目的。用碳分子筛制氮主要是基于氧和氮在碳分子筛中的扩散速率

8、不同，在0.7-1.0Mpa压力下,即氧在碳分子筛表面的扩散速度大于氮的扩散速度，使碳分子筛优