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變壓吸附（Pressure Swing Adsorption.簡稱PSA）是一種新型氣體吸附分離技術(shù),，它有如下優(yōu)點(diǎn)：⑴產(chǎn)品純度高,。⑵一般可在室溫和不高的壓力下工作,，床層再生時(shí)不用加熱，節(jié)能經(jīng)濟(jì),。⑶設(shè)備簡單,，操作、維護(hù)簡便,。⑷連續(xù)循環(huán)操作,，可完全達(dá)到自動(dòng)化。因此,，當(dāng)這種新技術(shù)問世后,，就受到各國工業(yè)界的關(guān)注，競相開發(fā)和研究,，發(fā)展迅速,，并日益成熟。
. B$ H1 ^3 p, ]+ h$ X 1960年Skarstrom提出PSA專利,，他以5A沸石分子篩為吸附劑,，用一個(gè)兩床PSA裝置，從空氣中分離出富氧,，該過程經(jīng)過改進(jìn),，于60年代投入了工業(yè)生產(chǎn)。70年代,，變壓吸附技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展,，主要應(yīng)用在氧氮分離、空氣干燥與凈化以及氫氣凈化等,。其中,，氧氮分離的技術(shù)進(jìn)展是把新型吸附劑碳分子篩與變壓吸附結(jié)合起來，將空氣中的O2和N2加以分離,，從而獲得氮?dú)狻?br />
% {9 O& Z1 ~' D, G3 { 隨著分子篩性能改進(jìn)和質(zhì)量提高,，以及變壓吸附工藝的不斷改進(jìn)，使產(chǎn)品純度和回收率不斷提高,，這又促使變壓吸附在經(jīng)濟(jì)上立足和工業(yè)化的實(shí)現(xiàn),。4 I$ S' ?5 M- ]: I% G ~ Z0 }
: {5 h w5 w, Z, N9 ~' _# _
原理
0 t$ e; w& n; ^ 任何一種吸附對(duì)于同一被吸附氣體（吸附質(zhì)）來說，在吸附平衡情況下,，溫度越低,，壓力越高，吸附量越大,。反之,，溫度越高,，壓力越低，則吸附量越小,。因此,，氣體的吸附分離方法，通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環(huán)過程,。
; w: h0 k1 `4 M" ] 如果壓力不變,，在常溫或低溫的情況下吸附，用高溫解吸的方法,，稱為變溫吸附（簡稱TSA）,。顯然，變溫吸附是通過改變溫度來進(jìn)行吸附和解吸的,。變溫吸附操作是在低溫（常溫）吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進(jìn)行,，由于吸附劑的比熱容較大，熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）較小,，升溫和降溫都需要較長的時(shí)間,，操作上比較麻煩，因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面,。
" }; L- c6 C' K2 C$ k: Z2 W. } 如果溫度不變,，在加壓的情況下吸附，用減壓（抽真空）或常壓解吸的方法,，稱為變壓吸附,。可見,，變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的,。
: F2 _3 N1 F2 l 變壓吸附操作由于吸附劑的熱導(dǎo)率較小，吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大,，故可將其看成等溫過程,，它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進(jìn)行，在較高壓力（P2）下吸附,，在較低壓力（P1）下解吸,。變壓吸附既然沿著吸附等溫線進(jìn)行，從靜態(tài)吸附平衡來看,，吸附等溫線的斜率對(duì)它的是影響很大的,，在溫度不變的情況下，壓力和吸附量之間的關(guān)系,，如圖示所示,，圖中PH表示吸附壓力，PL表示解吸（減壓后）壓力,，這時(shí)PH與PL所應(yīng)的吸附量的差,，實(shí)質(zhì)上是有效吸附量,，以Ve表示之。顯然,，直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型（Langmuir型）的要來得大。" Y# b* I5 w* q" M3 b* K0 n
吸附常常是在壓力環(huán)境下進(jìn)行的,，變壓吸附提出了加壓和減壓相結(jié)合的方法,，它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統(tǒng),。在等溫的情況下,，利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環(huán)過程。吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量隨著壓力的升高而增加,，并隨著壓力的降低而減少,，同時(shí)在減壓（降至常壓或抽真空）過程中，放出被吸附的氣體,，使吸附劑再生,，外界不需要供給熱量便可進(jìn)行吸附劑的再生。因此,，變壓吸附既稱等溫吸附,，又稱無熱再生吸附。
5 N& ]9 C" o8 Q1 C0 H5 S( P+ k$ g 變壓吸附,吸附,PSA+ k# R* l* ~- p- o3 \- m
來自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣,，首先進(jìn)入冷干機(jī)脫除水分,，然后進(jìn)入由兩臺(tái)吸附塔組成的PSA制氮裝置，利用塔中裝填的專用碳分子篩吸附劑選擇性地吸附掉O2,、CO2等雜質(zhì)氣體組分,，而作為產(chǎn)品氣N2將以99%的純度由塔頂排出。
7 f }" t; i) c- v 在降壓時(shí),，吸附劑吸附的氧氣解吸出來,，通過塔底逆放排出，經(jīng)吹洗后,，吸附劑得以再生,。完成再生后的吸附劑經(jīng)均壓升壓和產(chǎn)品升壓后又可轉(zhuǎn)入吸附。兩塔交替使用,，達(dá)到連續(xù)分離空氣制氮的目的,。0 D; z4 x) W# N' t% ^
用碳分子篩制氮主要是基于氧和氮在碳分子篩中的擴(kuò)散速率不同，在0.7-1.0Mpa壓力下,即氧在碳分子篩表面的擴(kuò)散速度大于氮的擴(kuò)散速度,，使碳分子篩優(yōu)先吸附氧,，而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時(shí)對(duì)氧的吸附容量增加,，減壓時(shí)對(duì)氧的吸附量減少的特性,。利用這種特性采用變壓吸附法進(jìn)行氧,、氮分離。從而得到99．９９%的氮?dú)狻?br />
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變壓吸附發(fā)展史
- D( y+ V2 N6 R7 V$ D: v. D 變壓吸附空分制氧始創(chuàng)于20世紀(jì)60年代初(Skarstrom, 1960; Guerin de Montgarenil & Domine, 1964),，并于70年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),。在此之前,傳統(tǒng)的工業(yè)空分裝置大部分采用深冷精餾法(簡稱深冷法)
7 e1 m: l* `( }3 k 80年代以來至今CaX和LiX等高吸附分離性能的沸石分子篩的相繼開發(fā)利用和工藝流程的改進(jìn)，使得變壓吸附空分技術(shù)得到迅速地發(fā)展,，與深冷空分裝置相比,，PSA過程具有啟動(dòng)時(shí)間短和開停車方便、能耗較小和運(yùn)行成本低,、自動(dòng)化程度高和維護(hù)簡單,、占地面積小和土建費(fèi)用低等特點(diǎn)。在不需要高純氧的中小規(guī)模(小于100噸/天,，相當(dāng)于3000Nm3/h )氧氣生產(chǎn)中比深冷法更具有競爭力,。廣泛的應(yīng)用于電爐煉鋼、有色金屬冶煉,、玻璃加工,、甲醇生產(chǎn)、碳黑生產(chǎn),、化肥造氣,、化學(xué)氧化過程、紙漿漂白,、污水處理,、生物發(fā)酵、水產(chǎn)養(yǎng)殖,、醫(yī)療和軍事等諸多領(lǐng)域(楊,，1991; Kumar, 1996; Jee, Park, Haam & Lee,2002)。
) }/ |: y+ o( [; ]7 o! I 四十多年來變壓吸附空分制氧技術(shù)的研究進(jìn)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是空分制氧吸附劑和其吸附理論的研究方面,，二是空分制氧工藝循環(huán)過程的研究方面(Sircar,1994;Ruthven.Farooq&Knaebel, 1994),。國內(nèi)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究盡管起步較早，然而在較長的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展相對(duì)較緩,。直至進(jìn)入九十年代以來,，變壓吸附制氧設(shè)備的優(yōu)越性才逐漸被國人認(rèn)可，近幾年各種流程的設(shè)備相繼投產(chǎn)為各行各業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,。 |
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發(fā)表于 2010-5-5 19:58:34
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問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
樓主
哈哈