变压吸附技术是近年来发展起来的一种气体分离和净化技术。变压吸附气体分离装置中的吸附主要是物理吸附。变压吸附气体分离过程的实现主要取决于吸附过程中吸附剂的两个基本性质:一是不同组分的吸附量不同,但吸附剂对吸附质的吸附量随吸附质分压的增加而增加,随吸附温度的升高而降低。利用吸附剂的第一特性,实现混合气体中某些组分的分离和提纯。利用吸附剂的第二个性质,吸附剂可以在低温高压下吸附,在高温低压下脱附再生。
变压吸附技术的基本原理:
任何一种吸附对于同一种被吸附气体(吸附质),在吸附平衡的条件下,温度越低,压力越高,吸附量越大。相反,温度越高,压力越低,吸附量越小。因此,气体的吸附分离方法通常采用两个循环过程:变温吸附或变压吸附。
如果压力不变,可以在室温或低温下吸附,在高温下解吸,称为变温吸附(TSA)。显然,吸附和解吸是通过改变温度来进行的。变温吸附在低温(常温)吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂直线中进行。因为吸附剂的比热容大,导热系数(导热系数低)小,升温降温需要很长时间,所以操作起来比较麻烦。因此,变温吸附主要用于气体净化,吸附剂较少。
如果温度不变,则在压力下进行吸附,在减压(抽真空)或常压下解吸,称为变压吸附。变压吸附操作可被视为等温过程,因为吸附剂的热导率低,并且吸附床的温度由于吸附热和解吸热而变化很小。其工作状态大致沿常温吸附等温线,较高压力下吸附,较低压力下解吸。由于变压吸附是沿着吸附等温线进行的,所以从静态吸附平衡来看,吸附等温线的斜率对其影响很大。
吸附通常在压力环境下进行。变压吸附(PSA)提出了加压和减压相结合的方法,通常是加压吸附和减压组成的吸附-解吸系统。在等温条件下,吸附操作循环过程由加压吸附和减压解吸组成。吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的增加而增加,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,被吸附的气体被释放出来,使吸附剂再生,吸附剂无需外部供热即可再生。因此,变压吸附技术既是等温吸附,又是非热再生吸附。
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