PSA VPSA 变压吸附
psa变压吸附制氢原理
psa变压吸附制氢原理变压吸附技术(PSA)是一种用于制备高纯度氢气的重要技术。
它是一种基于压力变化的吸附分离技术,利用吸附剂对不同组分气体的选择性吸附能力,使得气体在不同压力下被吸附和解吸,从而实现气体的分离和纯化。
PSA技术在制氢领域具有广泛的应用,其制氢原理主要包括吸附、脱附和再生三个过程。
本文将从PSA制氢的基本原理、吸附剂的选择、操作参数的优化以及工业应用等方面进行详细介绍。
第一部分:PSA制氢的基本原理PSA制氢的基本原理是基于吸附和脱附的分离过程。
在PSA制氢系统中,通常包括两个吸附塔,其中一个用于吸附,另一个用于脱附和再生。
制氢的流程包括吸附、脱附和再生三个主要过程。
首先,原料气混合物通过吸附塔,在吸附剂上进行吸附,其间不同气体在吸附剂上的亲和力不同,会导致气体组分的分离。
其次,通过调整压力和温度等操作参数,实现吸附剂的脱附,将所需的氢气从吸附剂上解吸出来。
最后,通过再生操作,使吸附剂再次恢复吸附能力,为下一轮吸附脱附过程做准备。
通过不断循环这一流程,可以实现高纯度氢气的制备。
第二部分:吸附剂的选择吸附剂的选择对于PSA制氢过程非常重要。
在PSA制氢系统中,吸附剂的选择要考虑其吸附容量、选择性、热稳定性以及再生性等因素。
常用的吸附剂包括活性炭、分子筛和铜铁氧体等,它们在吸附和脱附过程中有不同的性能表现。
活性炭具有较大的比表面积和吸附能力,适用于吸附大分子量气体;分子筛具有较强的分子筛分离能力,适用于吸附小分子量气体;铜铁氧体具有较好的热稳定性和选择性,适用于高温条件下的制氢过程。
在实际应用中,要根据原料气的成分和制氢的工艺条件,选择合适的吸附剂,以实现高效的PSA制氢。
第三部分:操作参数的优化在PSA制氢系统中,操作参数的优化对于提高制氢效率和氢气纯度非常重要。
操作参数包括吸附压力、脱附压力、再生温度等。
首先,吸附压力是决定气体吸附量的关键参数,要合理选择吸附压力,以实现高效的气体吸附。
空气分离的几种主要技术
空气分离的几种主要技术变压吸附(PSA)空气分离技术自世界上第一套变压吸附制氧设备用于废水处理出现来,PSA工艺得到了迅猛的发展,相继用于提取氢气、氦气、氩气、甲烷、氧气、二氧化碳、氮气、干燥空气等应用中。
与此同时,各种吸附剂品种和性能也得到显著的提高。
随着吸附剂性能和品种不断提高,新的纯化分离技术被用于优化的吸附工艺。
变压吸附制氧工艺经历了超大气压常压解吸流程到穿透大气压真空解吸流程。
吸附床数量也有数床转化到双床直至单床。
使流程更实用经济。
1.变压吸附工艺一般包括以下四个步骤:(1)原料空气通过吸附床的入口端,在高吸附压力下选择吸附氮气(根据生产气而定),而未被吸附的产品(氧)从吸附床的另一端释放出来。
(2)吸附床泄压到较低的解吸压力,解吸出来的氮气从吸附床的进料端排出。
(3)通过引入吹除气进一步解吸被吸附的氮气。
(4)吸附床重新增压到较高的吸附压力。
在一个周期内按照上述顺序重复操作并随后按需补入原料气即可继续得到产品气。
2.VPSA双床制氧工艺过程简介, 双床VPSA制氧工艺流程简图1 -12所示。
系统包括一台空气增压机,内装高效吸附能力的合成氟石分子筛,切换阀门一套,真空泵一台,富氧缓冲罐一台以及计算机控制系统。
该装置在一个循环周期内大致经历(1)吸附床以某一中间压力增压到高的吸附压力。
(2)在较高吸附压力条件下,从吸附床进料端引入原料空气并从吸附床出口端流出很少被吸附的富氧产品气。
(3)顺放(或均压)用吸附床产品端释放出来的气体对系统中的另一初始压力较低的吸附床充压至某一中间压力。
(4)逆流泄压到较低的解吸压力,吸附床内废气从原料进口端释放出来。
(5)接着,吸附床被均压到前面所说的某一中间压力,均压气流经吸附床产品端,它来于系统中另一初始压力较高的吸附床。
1进口过滤器2空气压气机3冷却器4真空泵5、6吸附床7储气罐8备用液态氧9氧压机10负载跟踪装置11计算机控制和分析装置12远程控制中心图1-12双床流程简图此外,在每只吸附床的相同部位对床层内温度进行监测,以便跟踪每个床内的温度曲线。
psa变压吸附
变压吸附(PSA)技术是近3多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。
变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。
变压吸附气体分离工艺过程的实现主要是依靠吸附剂在吸附过程中所具有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同,而是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。
利用吸附剂的第一个特性,实现了对混合气体中某些组分的分离、提纯;利用吸附剂的第二个性质,实现吸附剂在低温高压下吸附、在高温低压下解吸再生。
一.基本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。
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。
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。
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,在较高压力下吸附,在较低压力下解吸。
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。
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进行吸附剂的再生。
PSA变压吸附制氮原理资料
PSA变压吸附制氮原理资料变压吸附制氮(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)是一种常用的气体分离技术,广泛应用于工业、医疗和食品加工等领域。
下面是有关PSA变压吸附制氮原理的详细资料。
PSA变压吸附制氮的过程通常分为吸附和解吸两个阶段。
在吸附阶段,混合气体通过吸附装置,其中的氮气分子被分子筛吸附,而其他组分如氧气、二氧化碳、水蒸气等则通过。
这样,从进料气体中分离出富含氮气的吸附床。
吸附床在饱和后,需要进行解吸以获取纯度较高的氮气。
在解吸阶段,通过降低吸附装置内部的压力,降低分子筛对氮气的吸附力,使其再次释放出来。
释放的氮气通过排气阀进入氮气储存罐中,供应给用户使用。
PSA变压吸附制氮的关键在于通过不同操作压力的切换,利用分子筛对氮气的吸附选择性,实现对混合气体的有效分离。
一般来说,较高的压力有利于较大程度地吸附氮气,较低的压力则有利于分子筛对氮气的解吸。
因此,在制氮过程中需要进行周期性的压力切换。
PSA变压吸附制氮在工业上有广泛的应用。
其中,最常见的应用是空分行业,用于分离空气中的氧气和氮气。
通过调节操作条件和吸附床的设计,可以根据需求获得不同纯度的氮气。
例如,在医疗领域,需要高纯度的氮气用于气体中和和手术过程中的辅助气体。
在食品加工中,氮气常用于包装和保存食品,以延长货物的保质期。
总结起来,PSA变压吸附制氮利用吸附介质对混合气体中氮气的选择性吸附特性,通过周期性的压力切换实现对气体的分离。
这种技术广泛应用于空分、医疗和食品加工等行业,为各个领域提供了高纯度的氮气。
变压吸附法
变压吸附法
变压吸附法(Pressure Swing Adsorption, PSA)是催化过程中比较常用的一种技术,是气体分离技术中非常重要的一部分,把混合气体分解成单个成分,在原料供应、化学反应、制造过程、产品分离中都有重要作用。
它主要通过装有三歉分吸收塔的真空系统,利用能够与不同组分吸附有不同程度的物质进行立体分离,主要用来分离含氮气体和氮质混合气中的二氧化碳以及其它重要的物质,如氨气和氢气。
变压吸附的原理是将需要分离的混合气体进入到吸附塔内,在此过程中通过塔内不断变化的压力和吸附剂的选择性吸附作用,从而达到将混合气体中的几种成分分离的目的。
一般来说,变压吸附的装置一般以三支吸附塔组成,包括预吸附塔、释放附塔和回收附塔。
在变压吸附装置运行过程中,三支吸附塔不断进行着换气、反渗、吸附、释放等步骤,来实现不同组成成分的分离,将吸附在固体表面上的分子再释放出来,从而实现对原混合气体的分离。
由于仅靠压力的变化就能实现混合气体的分离,可大大降低油压、气体流量和电力消耗,使变压吸附技术有着广泛应用。
目前变压吸附技术已经应用于化学、电子、能源、食品、制药等诸多行业,广泛用于空气净化、污染控制等技术领域。
变压吸附技术在空气净化时不仅可以将可怕的有毒气体吸附,而且还有一定的多功能性,可以将空气中的各种微生物、挥发性有机化合物以及悬浮粒等全部净化。
变压吸附技术还可以用于污染控制,其最基本的作用就是吸附多种有机物或挥发性有机气体,从而减少污染物对环境的污染。
vpsa制氧机与psa制氧机有什么区别?
安泰科VPSA制氧技术一、技术分析安泰科的变压吸附制氧技术广泛应用于化工、电子、纺织、煤炭、石油、天然气、医药、食品、玻璃、机械、粉未冶金、磁性材料等行业。
针对不同行业不同用户对氧气使用的不同要求,安泰科提供个性化、专业化的VPSA制氧设备,充分满足不同用户的用气要求。
我公司制氧机组具有工艺流程简单、常温生产、自动化程度高、开停机方便、易损件少、便于维护、生产成本低等特点。
二、工作原理SPOX系列制氧机是根据变压吸附原理,采用高品质的碳分子筛作为吸附剂,在一定的压力下,从空气中制取氧气。
经过净化干燥的压缩空气,在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。
由于动力学效应,氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氧,在吸附未达到平衡时,氧在气相中被富集起来,形成成品氧气。
然后减压至常压,吸附剂脱附所吸附的氧气等其它杂质,实现再生。
一般在系统中设置两个吸附塔,一塔吸附产氧,另一塔脱附再生,通过PLC程序自动控制,使两塔交替循环工作,以实现连续生产高品质氧气之目的。
三、SPOX系列节能型制氧装置的技术优势安装方便设备结构紧凑、整体撬装,占地小无需基建投资,投资少。
优质碳分子筛具有吸附容量大,抗压性能高,使用寿命长。
正常操作使用寿命可达10年。
故障安全系统为用户配置故障系统报警及自动启动功能,确保系统运行安全。
比其它供氧方式更经济VPSA工艺是一种简便的制氧方法,以空气为原料,能耗仅为空压机所消耗的电能,具有运行成本低、能耗低、效率高等优点。
机电仪一体化设计实现自动化运行进口PLC控制全自动运行。
氧气流量压力纯度可调并连续显示,可设定压力、流量、纯度报警并实现远程自动控制和检测计量,实现真正无人操作。
先进的控制系统使操作变得更加简单,可实现无人值守和远程控制,并可对各种工况进行实时监控,从而保证了气体纯度、流量的稳定。
高品质元器件是运行稳定可靠的保证气动阀门、电磁先导阀门等关键部件采用进口配置,运行可靠,切换速度快,使用寿命达百万次以上,故障率低,维修方便,维护费用低。
PSAVPSA变压吸附
PSAVPSA变压吸附第一篇:PSA VPSA 变压吸附工业上吸附分离过程中使用的吸附剂通常都是循环使用的,为了使吸附分离法经济有效的实现,除了吸附剂要具有良好的吸附性能以外,吸附剂的再生方法也具有关键意义。
吸附剂的再生程度决定了产品的纯度,也影响吸附剂的吸附能力;吸附剂的再生时间决定了吸附循环周期的长短,也决定了吸附剂用量的多少。
因此选择合适的再生方法,对吸附分离法工业化起着重要作用。
从描述吸附平衡的吸附等温曲线可以看出,在同一温度下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压(浓度)的上升而增大;在同一吸附质分压(浓度)下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度的升高而减少。
也就是是说加压降温有利于吸附质的吸附,降压加温有利于吸附质的解吸或吸附剂的再生。
按照吸附剂的再生方法,通常将吸附分离循环过程分为两类:变温吸附和变压吸附变温吸附.(T emperature Swing Adsorption缩写为TSA)就是在较低温度(常温或更低)下进行吸附,在较高温度下使吸附的组分解吸出来,使吸附剂再生,循环使用,即变温吸附是在两条不同的等温吸附线之间上下移动进行着吸附和解吸过程。
变温吸附通常适用于原料气中杂质组分含量低、产品回收率要求较高或难解吸杂质组分的分离过程。
变压吸附(Pressure Swing Adsorption缩写为PSA)就是在较高压力下进行吸附,在较低压力(甚至真空状态)下使吸附的组分解吸出来,使吸附剂再生,得以循环使用。
由于变压吸附循环周期一般较短,吸附热来不及散失可供解吸用,吸附热和解吸热引起的床层温度变化很小,可以近似看作等温过程。
工业变压吸附分离过程中,采用哪种再生方法是根据被分离气体混合物中各组分的性质、产品纯度和收率要求、吸附剂的特性以及操作条件等来选择的,通常是几种再生方法配合实施。
无论采用何种方法再生,再生结束时吸附床内吸附质的残留量不会等于零,即吸附床内吸附剂不可能彻底再生,而只能将吸附床内吸附质的残留量降低至最小。
PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施
PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施第一篇:PSA变压吸附技术制氢影响因素及优化措施摘要:本文介绍了变压吸附工作原理,并分析了影响变压吸附的主要因素,认为吸附时间与吸附压力是影响变压吸附最主要的因素;同时,在变压吸附操作中应尽量提高吸附压力、降低解吸压力、延长吸附时间、降低产品纯度,以提高氢气回收率进而提高装置的经济效益。
关键词:psa变压吸附制氢优化变压吸附氢提纯工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在物理吸附中的具有的两个性质:一是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附物质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。
利用吸附剂的这些特性,可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解析再生,从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离提纯氢气的目的。
由于变压吸附(psa)气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的,因而再生速度快、能耗低,属节能型气体分离技术。
并且,该工艺过程简单、操作稳定、对于含多种杂质的混合气可将杂质一次脱除得到高纯度产品。
因而近二十年来发展非常迅速,已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯,混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氢气和烃类的制取、各种气体的无热干燥等。
而其中变压吸附制取纯氢技术的发展尤其令人瞩目。
一、变压吸附的操作原理变压吸附分离技术是以固定床吸附,在连续改变体系平衡的热力学参数下,加压气体组份吸附,减压被吸附组份解吸,放出该气体组份,吸附剂得到再生。
如果在吸附和解吸过程中床层的温度维持恒定,利用吸附组份的分压变化吸附剂的吸附容量相应改变,如图1,过程沿吸附等温线t1进行,则在ab 线两端吸附量之差△q= qa-qb 为每经加压(吸附)和减压(解吸)循环组份的分离量。
如此利用压力变化进行的分离操作就是变压吸附。
如果要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附容量的差值增加,可以同时采用减压和加热方法进行解吸再生,在实际的变压吸附分离操作中,组份的吸附热都较大,吸附过程是放热反应,随着组份的解吸,变压吸附的工作点从 e 移向 f 点,吸附时从f 点返回 e 点,沿着ef 线进行,每经加压吸附和减压解吸循环的组份分离量 q= qe-qf为实际变压吸附的差值。
VPSA制氧机与PSA制氧机之对比
VPSA制氧机与PSA制氧机之对比工业制氧主要使用VPSA、PSA制氧设备。
低压吸附真空解吸(Vacuum Pressure Swing Adsorption)制氧设备,简称VPSA制氧设备。
利用VPSA专用分子筛与干燥剂形成的混合床层选择性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质,令氧在床层末端聚积并收集,在抽真空的条件下对吸附饱和状态的分子筛床层进行解吸,从而循环制得纯度较高的氧气(90~95%)。
变压吸附(Pressure Swing Absorption)制氧设备,简称PSA制氧设备,是一种新的气体分离技术,以吸附剂分子筛为例,其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。
它是以空气为原材料,利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。
沸石分子筛依据其晶体内部孔穴的大小对分子进行选择性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥较大物质的分子。
这样气相中就可以得到氧的富集成分。
一段时间后,分子筛对氮的吸附达到平衡,根据沸石分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性,降低压力使沸石分子筛解除对氮的吸附,这一过程称为再生。
变压吸附法通常使用两塔并联,交替进行加压吸附和解压再生,从而获得连续的氧气流。
工作原理VPSA制氧设备主要由鼓风机、真空泵、冷却器、吸附系统、氧气缓冲罐、控制系统组成。
1、空气鼓风机和真空泵:鼓风机为整个系统提供原料空气,根据真空变压吸附制氧设备的设计工况,结合用户的使用条件,选择排气压力为符合设计条件的鼓风机供气。
真空泵保证整个系统正常解析,使系统处于理想真空状态,使整体设备能连续吸氮产氧工作。
2、冷却器:鼓风机增压后的得到高温高压的压缩空气,再经过水冷却器将空气温度降到所需的工艺操作温度后,送入吸附塔进行吸附。
3、吸附系统:吸附系统由两个装有沸石分子筛吸附剂的吸附塔和管道阀门等组成。
低温高压的压缩空气从A塔底部进入,当流经吸附剂层时,空气中的氮气,二氧化碳,水蒸气等被吸附。
变压吸附三个基本步骤
变压吸附三个基本步骤
变压吸附(Pressure Swing Adsorption, PSA)是一种用于分离气体混合物中组分的工艺。
PSA主要包括以下三个基本步骤:
1.吸附:
•混合气体通过吸附器(adsorber)床时,其中的特定组分会被吸附到吸附剂上。
吸附剂通常是多孔性的固体物质,
例如活性炭、分子筛等。
在吸附阶段,吸附剂选择性地吸
附其中的某一种或几种气体成分,而其余成分通过吸附床,
形成富集的气体。
2.脱附(Desorption):
•当吸附床达到饱和,需要进行脱附操作。
这时,通过减压或改变吸附床的操作条件,降低系统的压力,从而使吸附
剂释放之前吸附的气体成分。
这个步骤通常涉及到减压和
/或升温,以推动被吸附的气体从吸附剂表面脱附出来。
3.再生和压力平衡:
•脱附后的吸附床被认为是再生的,可以重新投入使用。
为了保证PSA系统的连续运行,通常使用两个或多个吸附
床,交替进行吸附和脱附。
在这个步骤中,通常通过调整
压力平衡,将另一个床投入吸附阶段,而将先前用于吸附
的床进行脱附和再生。
总体来说,PSA是一种通过周期性地调整压力来实现气体分离的方法。
它在吸附和脱附阶段的交替操作中,实现了对气体混合物中特
定成分的高效分离。
这种技术广泛应用于气体纯化、气体分离和气体富集等工业和实验室领域。
PSA变压吸附制氢吸附剂具的特点
PSA变压吸附制氢吸附剂具有以下特点:
1.高效性:PSA变压吸附制氢吸附剂对特定气体的吸附容量随气体分压的升高而
增加,随温度的升高而下降。
因此,它能够有效地从混合气体中分离出氢气,并对其进行提纯和净化。
2.选择性:PSA变压吸附制氢吸附剂对不同的气体组分具有不同的吸附容量,因
此能够实现对气体的高效分离和净化。
3.稳定性和耐久性:PSA变压吸附制氢吸附剂具有较高的机械强度和化学稳定性,
能够承受各种环境条件下的操作。
同时,其寿命较长,可重复使用。
4.环保性:PSA变压吸附制氢吸附剂的生产和使用过程中均不会产生有害物质,
对环境无污染。
5.节能性:PSA变压吸附制氢吸附剂在操作过程中不需要消耗大量的能源,因此
具有较好的节能效果。
6.多样性:PSA变压吸附制氢吸附剂的种类繁多,可根据不同的应用需求选择适
合的吸附剂。
综上所述,PSA变压吸附制氢吸附剂具有高效、稳定、环保、节能等特点,在工业制氢领域有着广泛的应用前景。
浅谈PSA变压吸附制氢工艺及优化
102研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.07 (下)近年来,我国的化工行业进步明显,各个化工企业为适应行业现代化的发展步伐,都越发关注工艺革新,希望通过现代化工艺克服传统工艺的不足,提升生产效率与质量。
PSA 变压吸附制氢工艺的流程多、要素多,其工艺应用效果与许多因素有关,化工企业内应用PSA变压吸附制氢工艺时应立足实际情况,创造良好的工艺条件,强化工艺中的流程把控。
一些化工企业的PSA 变压吸附制氢工艺中存在诸多技术不足,未来这些企业需加强工艺优化与技术改进。
1 影响变压吸附的主要因素1.1 PSA 变压吸附制氢影响吸附能力的主要因素PSA 变压吸附制氢工艺中,吸附能力为衡量该工艺应用效果的关键指标,就实际的生产过程来看,吸附能力与诸多因素都有关,主要因素为:(1)原料气温度,这一因素与吸附能力有着紧密的联系,二者呈反比曲线,温度越大对应着越小的吸附剂容量,也就导致吸附、解吸、再生循环的效率大大提升,时间缩短,吸附塔的处理能力偏低。
(2)原料气组分,企业中采用PSA 变压吸附制氢工艺时使用的原料有一定差异,其差异主要体现在物质组分方面,如原料中的杂质含量超标,吸附塔的吸附能力显著下降,在工艺中为达到最佳的吸附效果,应选用低杂质原料。
(3)操作压力,PSA 变压吸附制氢工艺中压力与吸附量为正向变化的关系,压力越大吸附量越大,此时吸附塔有较强的处理能力,但解吸气的压力值越小,意味着吸附剂具有更强的再生能力,因此,吸附剂的动态吸附容量越大,吸附塔具有更强的处理能力。
(4)氢气纯度,在PSA 制氢工艺的吸附剂再生阶段,氢气损失较大,此时的吸附塔处理能力越强,对应的再生周期较长,而单位时间内的再生次数相对较少,在此关系下,如在工艺中减小氢气损失量,可提升整体效率。
1.2 PSA 变压吸附制氢影响氢气收率的因素在PSA 变压吸附制氢工艺中,氢气收率也是需重点关注的部分,但氢气收率同样与很多因素有关。
psa气体变压吸附分离技术
psa气体变压吸附分离技术PSA气体变压吸附分离技术: 从简到繁,由浅入深导语:气体分离和纯化是工业领域的一个关键过程,而PSA (Pressure Swing Adsorption)气体变压吸附分离技术,作为一种高效、经济、灵活的分离技术方案,日益受到广泛关注和应用。
本文将从深度和广度的角度,全面评估PSA气体变压吸附分离技术,并通过多个层面的探讨,帮助读者更好地理解这一重要的技术。
一、基础概念1.1 PSA气体变压吸附分离技术的定义和原理PSA气体变压吸附分离技术是一种基于吸附剂对气体成分具有不同的吸附亲和力的原理上所实现的分离技术。
该技术通过高压吸附和低压解吸的循环操作,利用吸附剂对气体成分的选择性吸附特性,实现对混合气体分离和纯化的目的。
该技术主要应用于各类气体的纯化、富集、去除杂质等过程,可以高效、经济地达到对目标成分的高纯度分离。
1.2 PSA气体变压吸附分离技术的发展历程PSA技术的发展可以追溯到上世纪50年代早期,最早用于氢气的分离和纯化。
随着科学技术的不断进步和工业需求的增长,PSA技术逐渐应用于多个领域,涉及的气体种类也从氢气扩展到氧气、氮气、甲烷等多种气体。
近年来,PSA技术在能源、化工、环保等行业得到广泛应用,成为气体处理领域的一项重要技术工艺。
二、关键工艺与技术参数2.1 吸附剂的选择和设计吸附剂是PSA技术中的核心元素,其选择和设计直接影响系统的性能和效率。
根据不同的气体吸附特性,需要选择适合的吸附剂,并根据工艺要求进行载气和吸附剂的匹配。
常用的吸附剂有活性炭、分子筛、硅胶等。
吸附剂的选择应综合考虑吸附容量、吸附速度和再生能力等因素,以达到对目标成分高效吸附与解吸的要求。
2.2 PSA循环过程参数的优化PSA循环过程包括吸附、解吸、排附和再生等多个阶段,其中各阶段的参数优化对系统的性能至关重要。
如吸附时间和解吸时间的选择、吸附和解吸压力的调节、再生步骤的优化等,都需要综合考虑吸附剂的性能和工艺的经济性,以实现气体分离的高效率和低能耗。
psa变压吸附操作流程
psa变压吸附操作流程PSA变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)是一种常用于气体分离和纯化的技术。
它利用吸附剂对气体分子的选择性吸附特性,通过变换吸附压力来实现气体的分离和纯化。
下面将介绍PSA变压吸附的操作流程。
首先,PSA变压吸附系统由多个吸附塔组成,每个吸附塔内填充有吸附剂。
在操作开始时,气体混合物进入第一个吸附塔,其中的吸附剂选择性地吸附其中的一种气体成分,而另一种气体成分则通过吸附塔,从而实现气体的分离。
随着时间的推移,吸附塔内的吸附剂逐渐饱和,需要进行再生。
在再生过程中,吸附塔的压力会降低,从而释放被吸附的气体成分。
这一过程称为变压吸附,通过变换吸附塔的压力来实现吸附剂的再生和气体的分离。
在PSA变压吸附系统中,通常会有多个吸附塔交替进行吸附和再生操作,以实现连续的气体分离和纯化。
操作流程通常包括以下几个步骤:1. 吸附:气体混合物进入第一个吸附塔,其中的吸附剂选择性地吸附其中的一种气体成分,而另一种气体成分则通过吸附塔,从而实现气体的分离。
2. 再生:随着时间的推移,吸附塔内的吸附剂逐渐饱和,需要进行再生。
在再生过程中,吸附塔的压力会降低,从而释放被吸附的气体成分。
3. 切换:当一个吸附塔进行再生时,另一个吸附塔则开始吸附操作,以实现连续的气体分离和纯化。
4. 循环:吸附和再生操作交替进行,直至达到所需的气体纯度和流量。
总的来说,PSA变压吸附技术通过变换吸附压力来实现气体的分离和纯化,操作流程简单高效。
在工业生产中,PSA变压吸附已广泛应用于气体分离、气体纯化和气体回收等领域,为生产过程提供了可靠的气体处理解决方案。
VPSA变压吸附工艺介绍
VPSA变压吸附工艺介绍VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)变压吸附工艺是一种使用吸附剂对气体混合物进行分离的技术。
它适用于气体分离过程,例如空气中的氧气和氮气的分离。
VPSA工艺利用压力和吸附剂对气体分子的亲和力不同,实现气体的分离和纯化。
VPSA工艺的特点是操作简单、运行成本低、能耗低,并且可以实现高纯度气体的生产。
它适用于各种规模的气体分离需求,从小型设备到大型工业装置都可以使用VPSA工艺。
下面将详细介绍VPSA工艺的原理、过程和应用。
VPSA工艺的原理是利用吸附剂对气体分子的选择性吸附,通过不同压力下吸附剂的选择性吸附和释放,实现气体分离。
一般来说,VPSA工艺中使用的吸附剂是特定的材料,有高亲和力吸附气体分子的孔隙结构。
这种吸附剂通常是一种多孔性固体材料,例如活性炭、分子筛等。
VPSA工艺包括吸附、脱附和再生三个步骤。
在吸附阶段,混合气体通过压缩机加压至一定气压,进入吸附器中与吸附剂接触。
由于吸附剂对其中的其中一种气体分子具有亲和力,这种气体分子被吸附剂吸附,而其他气体成分则通过吸附器流出。
当吸附器达到饱和吸附状态后,需要进行脱附。
通过减少吸附器内的压力,降低吸附剂对气体的亲和力,已吸附的气体分子逐渐被释放。
被释放的气体通过脱附装置排出。
脱附后的吸附剂需要进行再生,即使吸附再生。
通过进一步降低吸附器的压力,可以去除吸附剂中的残余气体,使吸附剂可以再次使用。
这样,整个VPSA工艺就形成了一个循环。
VPSA工艺在气体分离领域有着广泛的应用。
最常见的应用是氧气和氮气的分离。
在压力吸附中,当吸附剂对氧气的亲和力高于氮气时,可以通过VPSA工艺将空气中的氧气和氮气分离开来,以产生高纯度的氧气。
此外,VPSA工艺还可以用于精制和纯化天然气、合成气的制备、天然气脱硫等过程中。
它也被应用于煤矿和化工生产中的气体处理等领域。
总的来说,VPSA工艺是一种应用广泛、操作简单、成本低、能耗低的气体分离技术。
psa气体变压吸附分离技术
psa气体变压吸附分离技术
PSA(Pressure Swing Adsorption)气体变压吸附分离技术是一
种常用的气体分离和纯化技术。
它利用不同气体在不同压力下吸附性能不同的特点,通过循环变压吸附来实现气体的分离和纯化。
该技术主要包括以下步骤:
1. 压缩:将原料气体进行预处理,提高其压力。
2. 吸附:将压缩的原料气体注入到吸附剂床中,通过吸附剂的表面特性和压力差,将目标气体吸附在吸附剂上,而不吸附其他杂质气体。
3. 分离:将未被吸附的剩余气体从床上排出,同时降低床的压力。
4. 再生:对吸附剂床进行再生,即对吸附剂上的目标气体进行脱附,一般通过降低温度或减压实现。
通过周期性的吸附、分离和再生操作,PSA技术可以实现对
混合气体中目标气体的高效分离和纯化。
它被广泛应用于石油化工、环保、能源等领域,常见的应用包括氧气和氮气的制备、天然气纯化、乙烯脱水等。
PSA气体变压吸附分离技术具有操作简便、工艺流程短、能
源消耗低等优点,因此在工业上得到了广泛应用。
最新VPSA制氧机与PSA制氧机之对比
VPSA制氧机与PSA制氧机之对比工业制氧主要使用VPSA、PSA制氧设备。
低压吸附真空解吸(Vacuum Pressure Swing Adsorption)制氧设备,简称VPSA制氧设备。
利用VPSA专用分子筛与干燥剂形成的混合床层选择性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质,令氧在床层末端聚积并收集,在抽真空的条件下对吸附饱和状态的分子筛床层进行解吸,从而循环制得纯度较高的氧气(90~95%)。
变压吸附(Pressure Swing Absorption)制氧设备,简称PSA制氧设备,是一种新的气体分离技术,以吸附剂分子筛为例,其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。
它是以空气为原材料,利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。
沸石分子筛依据其晶体内部孔穴的大小对分子进行选择性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥较大物质的分子。
这样气相中就可以得到氧的富集成分。
一段时间后,分子筛对氮的吸附达到平衡,根据沸石分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性,降低压力使沸石分子筛解除对氮的吸附,这一过程称为再生。
变压吸附法通常使用两塔并联,交替进行加压吸附和解压再生,从而获得连续的氧气流。
工作原理VPSA制氧设备主要由鼓风机、真空泵、冷却器、吸附系统、氧气缓冲罐、控制系统组成。
1、空气鼓风机和真空泵:鼓风机为整个系统提供原料空气,根据真空变压吸附制氧设备的设计工况,结合用户的使用条件,选择排气压力为符合设计条件的鼓风机供气。
真空泵保证整个系统正常解析,使系统处于理想真空状态,使整体设备能连续吸氮产氧工作。
2、冷却器:鼓风机增压后的得到高温高压的压缩空气,再经过水冷却器将空气温度降到所需的工艺操作温度后,送入吸附塔进行吸附。
3、吸附系统:吸附系统由两个装有沸石分子筛吸附剂的吸附塔和管道阀门等组成。
低温高压的压缩空气从A塔底部进入,当流经吸附剂层时,空气中的氮气,二氧化碳,水蒸气等被吸附。
PSA变压吸附式制氮机技术协议PSA97500
PSA变压吸附式制氮机技术协议PSA97500
1.技术原理
PSA变压吸附式制氮机技术利用吸附物质对氮气和氧气的吸附性能不
同来实现氮气和氧气的分离。
通常,PSA变压吸附式制氮机由两个吸附罐
组成,分别为吸附罐A和吸附罐B。
其中吸附罐A用来吸附氮气,吸附罐
B用来进行脱附和再生。
2.工艺流程
制取氮气的PSA变压吸附式制氮机技术分为吸附、脱附和再生三个阶段。
具体工艺流程如下:
(1)吸附阶段:通过增加吸附罐A的压力,将氮气富集在吸附罐A 中,同时将氧气排放到大气中。
(2)脱附阶段:关闭吸附罐A的进气阀和出气阀,同时将吸附罐B
的压力降低,使得吸附在吸附剂上的氮气得以解吸并排放到大气中。
(3)再生阶段:将吸附罐B的压力恢复到吸附罐A的压力,并通过
加热吸附剂使其再次具有吸附能力。
3.特点和应用
(1)简单易行:操作简单,自动控制,无需专业技术人员进行操作。
(2)高效节能:采用PSA技术,制取纯氮气效率高,能耗低。
(3)环保可靠:无需化学试剂,无污染物产生,排放的氮气纯净无
杂质。
(4)广泛应用:广泛应用于电子、化工、食品、医药、冶金等领域
的气氛控制和保护。
4.技术规范
(1)设备参数:包括设备型号、制氮流量、制氮纯度、供气压力等
技术参数。
(2)系统设计:包括吸附罐、压缩机、冷却器、加热器等组成部分
的设计要求。
(3)操作要求:包括设备的启停、操作流程、维护保养等操作要求。
(4)安全措施:包括设备使用过程中的安全措施,如防爆、防火等。
总结:。
psa变压吸附制氧原理
PSA(Pressure Swing Adsorption,变压吸附)制氧是一种常用的气体分离技术,它通过吸附剂对气体的选择性吸附能力实现对氧气的富集。
下面是PSA 制氧的基本原理:
1. 吸附剂选择:通常采用的吸附剂是具有特定孔径和表面化学性质的固体颗粒,如铝基分子筛或硅胶。
这些吸附剂具有对空气中的氮气、水汽等成分有较强的吸附能力,而对氧气有较弱的吸附能力。
2. 吸附-脱附循环:PSA 制氧设备包括多个吸附罐,在吸附罐内,通过增加压力使空气中的氮气、水汽等成分被吸附到吸附剂表面,同时将富含氧气的气流抽出。
当吸附罐达到饱和后,通过减压来减小吸附剂上的压力,从而释放吸附剂上的氮气等成分,再次实现对氧气的富集。
3. 压力摆动:PSA 制氧设备中的吸附罐会进行交替的吸附和脱附操作。
当一个吸附罐处于吸附状态时,其他吸附罐则处于脱附状态,通过压力的交替变化,实现对氧气的连续富集和产氧。
4. 溶解气体的去除:在PSA 制氧过程中,通常还需要设置适当的装置来去除空气中的水汽和二氧化碳等溶解气体,以
确保生产的氧气纯度。
总的来说,PSA 制氧利用吸附剂对气体的选择性吸附特性,通过周期性的压力摆动操作,将空气中的氮气等成分吸附到吸附剂上,从而实现对氧气的富集,最终产生高纯度的氧气。
这种技术在工业生产和医疗领域广泛应用,能够提供可靠的氧气供应。
变压吸附10-2-4
5.2 吸附分离流程的主要工序 吸附工序--在常温(chángwēn)、吸附压力下吸附杂质,出
产品。
减压工序--通过一次或多次的均压降压过程,将床层死
空间氢气回收。
顺放工序--通过顺向减压过程获得冲洗再生气源。 逆放工序--逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再
生 冲洗工序--用其它塔顺放出的氢气冲洗吸附床,降低
2 原理
2.1先看吸附,当两种相态不同的物质接触时,
其中密度较低物质的分子
在密度较高的物质表面被
气相
富集的现象(xiànxiàng)和过程。
具有吸附作用的物质(一般 为密度相对较大的多孔固体)
固相
被称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。
吸附按其性质的不同可分为四大类,即:
化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。
苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
甲苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
乙基苯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
苯乙烯
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
水
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ 强
共三十七页
不同的气
体,要选择
(xuǎnzé)
合适的吸附
剂。
5 工艺流程(以PSA-H2流程做介绍)
5.1 变压吸附(PSA)大致过程
经过四次均压升压过程后,吸附塔压力已升至接近 于吸附压力。这时,用少量的产品氢气自塔顶将吸附 塔压缓慢地升至吸附压力。经这一过程后,吸附塔便 完成了整个再生过程,为下一次吸附做好了准备。
共三十七页
(3)工艺步序说明 以10-2-4工艺(处理H2量在60000Nm3/h)来说
明,即装置共有10台吸附塔组成,其中2台始终处于吸
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工业上吸附分离过程中使用的吸附剂通常都是循环使用的,为了使吸附分离法经济有效的实现,除了吸附剂要具有良好的吸附性能以外,吸附剂的再生方法也具有关键意义。
吸附剂的再生程度决定了产品的纯度,也影响吸附剂的吸附能力;吸附剂的再生时间决定了吸附循环周期的长短,也决定了吸附剂用量的多少。
因此选择合适的再生方法,对吸附分离法工业化起着重要作用。
从描述吸附平衡的吸附等温曲线可以看出,在同一温度下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压(浓度)的上升而增大;在同一吸附质分压(浓度)下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度的升高而减少。
也就是是说加压降温有利于吸附质的吸附,降压加温有利于吸附质的解吸或吸附剂的再生。
按照吸附剂的再生方法,通常将吸附分离循环过程分为两类:变温吸附和变压吸附变温吸附.(Temperature Swing Adsorption缩写为TSA)就是在较低温度(常温或更低)下进行吸附,在较高温度下使吸附的组分解吸出来,使吸附剂再生,循环使用,即变温吸附是在两条不同的等温吸附线之间上下移动进行着吸附和解吸过程。
变温吸附通常适用于原料气中杂质组分含量低、产品回收率要求较高或难解吸杂质组分的分离过程。
变压吸附(Pressure Swing Adsorption缩写为PSA)就是在较高压力下进行吸附,在较低压力(甚至真空状态)下使吸附的组分解吸出来,使吸附剂再生,得以循环使用。
由于变压吸附循环周期一般较短,吸附热来不及散失可供解吸用,吸附热和解吸热引起的床层温度变化很小,可以近似看作等温过程。
工业变压吸附分离过程中,采用哪种再生方法是根据被分离气体混合物中各组分的性质、产品纯度和收率要求、吸附剂的特性以及操作条件等来选择的,通常是几种再生方法配合实施。
无论采用何种方法再生,再生结束时吸附床内吸附质的残留量不会等于零,即吸附床内吸附剂不可能彻底再生,而只能将吸附床内吸附质的残留量降低至最小。
2.1 吸附的概念变压吸附(PSA)技术是近30 多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。
1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的专利文献。
60年代初,美国联合碳化物公司首次实现了变压吸附四床工艺技术的工业化。
由于变压吸附技术投资少、运行费用低、产品纯度高、操作简单、灵活、环境污染小、原料气源适应范围宽,因此,进入70年代后,这项技术被广泛应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。
吸附是指:当两种相态不同的物质接触时,其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。
具有吸附作用的物质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂,被吸附的物质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。
吸附按其性质的不同可分为四大类,即:化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩和物理吸附。
变压吸附(PSA)气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。
物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(包括范德华力和电磁力)进行的吸附。
其特点是:吸附过程中没有化学反应,吸附过程进行的极快,参与吸附的各相物质间的动态平衡在瞬间即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。
变压吸附气体分离工艺过程之所以得以实现是由于吸附剂在这种物理吸附中所具有的两个基本性质:一是对不同组分的吸附能力不同,二是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加,随吸附温度的上升而下降。
利用吸附剂的第一个性质,可实现对混合气体中某些组分的优先吸附而使其它组分得以提纯;利用吸附剂的第二个性质,可实现吸附剂在低温、高压下吸附而在高温、低压下解吸再生,从而构成吸附剂的吸附与再生循环,达到连续分离气体的目的。
2.2 吸附剂工业PSA-H2装置所选用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒,主要有:活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类和分子筛类吸附剂;另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料,如CO专用吸附剂和碳分子筛等。
吸附剂最重要的物理特征包括孔容积、孔径分布、表面积和表面性质等。
不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质,因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。
吸附剂对各种气体的吸附性能主要是通过实验测定的吸附等温线和动态下的穿透曲线来评价的。
优良的吸附性能和较大的吸附容量是实现吸附分离的基本条件。
同时,要在工业上实现有效的分离,还必须考虑吸附剂对各组分的分离系数应尽可能大。
所谓分离系数是指:在达到吸附平衡时,(弱吸附组分在吸附床死空间中残余量/弱吸附组分在吸附床中的总量)与(强吸附组分在吸附床死空间中残余量/强吸附组分在吸附床中的总量)之比。
分离系数越大,分离越容易。
一般而言,变压吸附气体分离装置中的吸附剂分离系数不宜小于3。
另外,在工业变压吸附过程中还应考虑吸附与解吸间的矛盾。
一般而言,吸附越容易则解吸越困难。
如对于C5、C6等强吸附质,就应选择吸附能力相对较弱的吸附剂如硅胶等,以使吸附容量适当而解吸较容易;而对于N2、O2、CO等弱吸附质,就应选择吸附能力相对较强的吸附剂如分子筛等,以使吸附容量更大、分离系数更高。
此外,在吸附过程中,由于吸附床内压力是周期性变化的,吸附剂要经受气流的频繁冲刷,因而吸附剂还应有足够的强度和抗磨性。
在变压吸附气体分离装置常用的几种吸附剂中,活性氧化铝类属于对水有强亲和力的固体,一般采用三水合铝或三水铝矿的热脱水或热活化法制备,主要用于气体的干燥。
硅胶类吸附剂属于一种合成的无定形二氧化硅,它是胶态二氧化硅球形粒子的刚性连续网络,一般是由硅酸钠溶液和无机酸混合来制备的,硅胶不仅对水有极强的亲和力,而且对烃类和CO2等组分也有较强的吸附能力。
活性炭类吸附剂的特点是:其表面所具有的氧化物基团和无机物杂质使表面性质表现为弱极性或无极性,加上活性炭所具有的特别大的内表面积,使得活性炭成为一种能大量吸附多种弱极性和非极性有机分子的广谱耐水型吸附剂。
沸石分子筛类吸附剂是一种含碱土元素的结晶态偏硅铝酸盐,属于强极性吸附剂,有着非常一致的孔径结构和极强的吸附选择性,对CO、CH4、N2、Ar、O2等均具有较高的吸附能力。
NA-CO专用吸附剂是由我公司和南京化工大学共同开发的一种专门用于吸附CO的吸附剂,其特点是通过在吸附剂载体上加入贵金属,使其对CO具有特别的选择性和吸附精度,从而大大提高CO的分离效果。
碳分子筛是一种以碳为原料,经特殊的碳沉积工艺加工而成的专门用于提纯空气中的氮气的专用吸附剂,使其孔径分布非常集中,只比氧分子直径略大,因此非常有利于对空气中氮氧的分离。
对于组成复杂的气源,在实际应用中常常需要多种吸附剂,按吸附性能依次分层装填组成复合吸附床,才能达到分离所需产品组分的目的。
2.3 吸附平衡:吸附平衡是指在一定的温度和压力下,吸附剂与吸附质充分接触,最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程,吸附分离过程实际上都是一个平衡吸附过程。
在实际的吸附过程中,吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子引力束缚在吸附相中;同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸附剂分子或其它吸附质分子得到能量,从而克服分子引力离开吸附相;当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等时,吸附过程就达到了平衡。
在一定的温度和压力下,对于相同的吸附剂和吸附质,该动态平衡吸附量是一个定值。
在压力高时,由于单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数多,因而压力越高动态平衡吸附容量也就越大;在温度高时,由于气体分子的动能大,能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就少,因而温度越高平衡吸附容量也就越小。
我们用不同温度下的吸附等温线来描述这一关系,吸附等温线就是在一定的温度下,测定出各气体组份在吸附剂上的平衡吸附量,将不同压力下得到的平衡吸附量用曲线连接而成的曲线。
下面给出的是吸附剂HXBC-15B对不同的气体组分在38℃下的吸附曲线,从该曲线可以看出:在相同的温度和压力下,吸附剂对不同的气体组分的吸附容量是不同的,变压吸附氢提纯技术正是利用吸附剂的这一特性,大量吸附强吸附组分而很少吸附弱吸附组分,从而使强吸附组分和弱吸附组分得以分离。
不同气体组分38℃下在活性炭类吸附剂上的吸附等温线图:不同温度下的吸附等温线示意图:从上图的B→C和A→D可以看出:在压力一定时,随着温度的升高吸附容量逐渐减小。
实际上,变温吸附过程正是利用上图中吸附剂在A-D段的特性来实现吸附与解吸的。
吸附剂在常温(即A点)下大量吸附原料气中的某些杂质组分,然后升高温度(到D点)使杂质得以解吸。
从上图的B→A可以看出:在温度一定时,随着杂质分压的升高吸附容量逐渐增大;变压吸附过程正是利用吸附剂在A-B段的特性来实现吸附与解吸的。
吸附剂在常温高压(即A点)下大量吸附原料气中除的某些杂质组分,然后降低杂质的分压(到B点)使杂质得以解吸。
吸附剂的这一特性也可以用Langmuir吸附等温方程来描述:(Ai:吸附质i的平衡吸附量,K1、K2:吸附常数,P:吸附压力,Xi:吸附质i的摩尔组成)。
在通常的工业变压吸附过程中,由于吸附--解吸循环的周期短(一般只有数分钟),吸附热来不及散失,恰好可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,吸附过程可近似看做等温过程,其特性基本符合Langmuir吸附等温方程。
在实际应用中一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择PSA、TSA或PSA+TSA工艺。
变温吸附(TSA)法的循环周期长、投资较大,但再生彻底,通常用于微量杂质或难解吸杂质的脱除;变压吸附(PSA)的循环周期短,吸附剂利用率高,吸附剂用量相对较少,不需要外加换热设备,被广泛用于大气量多组分气体的分离与纯化。
在变压吸附(PSA)工艺中,通常吸附剂床层压力即使降至常压,被吸附的组分也不能完全解吸,因此根据降压解吸方式的不同有可分为两种工艺:一种是用产品气或其他不易吸附的组分对床层进行“冲洗”,使被吸附组分的分压大大降低,将较难解吸的杂质冲洗出来,其优点是在常压下即可完成,不再增加任何设备,但缺点是会损失产品气体,降低产品气的收率。
另一种是利用抽真空的办法降低被吸附组分的分压,使吸附的组分在负压下解吸出来,这就是通常所说的真空变压吸附(V acuum Pressure Swing Absorption,缩写为VPSA)。
VPSA工艺的优点是再生效果好,产品收率高,但缺点是需要增加真空泵。
在实际应用过程中,究竟采用以上何种工艺,主要视原料气的组成性质、原料气压力、流量、产品的要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。