解析变压吸附空气分离技术的开发与应用

解析变压吸附空气分离技术的开发与应用

摘要：变压吸附空气分离技术是一种新型气体分离技术，这项技术与传统的分离技术相比具有明显优势。在今后发展过程中加强对该技术的研究是提升技术水平的必然要求。本文将重点探讨变压吸附空气分离技术的开发及应用。

关键词：空气分离变压吸附原理

去除原料空气杂质，提升原料空气有效组分纯度是提升生产效率的有效措施。近些年来人们逐渐意识到了气体分离的重要性，分离技术也得到了显著发展。变压吸附气体分离技术、膜分离技术就是其中的典型代表。传统空气分离技术本身的工艺流程非常复杂，投资大、调试要求高、占地面积也较大。对于那些中小气量设备而言就不能够应用传统技术。变压吸附空气分离技术更具优势，能够满足中小装置的需求。

一、变压吸附空气分离技术原理

所谓吸附主要指的是在两相组成一个体系之后，两相界面外的成分与相内成分是不一样的。此时在两相界面位置就会产生浓缩现象，这就是所谓的吸附。解析就是指那些被吸附的原子或者分子返回气相或者是液相的过程。变压吸附空气分离技术其实就是利用增加吸附容量，降压解析吸附组分手段来达到空气分离的目的。

变压吸附是有一定专门地过程中的，在实际工作过程中必须要严格按照既定步骤来进行操作。通常情况下完整的分离过程中应该包括：吸附、解吸再生以及升压这三个环节。吸附就是强吸附组分被吸附剂吸附，而弱吸附组分则是要从流出相从吸附床出口端流出。解吸再生的主要目的就是要能够实现吸附剂解吸再生。升压，通常是在解吸剂再生完成之后通过弱吸附组分来对吸附床来进行加压，这样做的主要目的是为了下一次的吸附做好充足准备。

二、开发

近些年来变压吸附空气分离技术得到了广泛应用，技术本身也在不断深化提升。随着生产工艺的不断深入，变压吸附空气分离技术自身的吸附性能不断改进，操作条件不断优化，新工艺也不断出现。正是因为这样，这项技术的性能又到了迅速提升。

1.操作条件得到优化。所谓操作条件的优化主要指的是操作条件以及操作温度的变化。操作温度是否合理直接关系到系统能否正常运行，在实际工作过程中对于这项工作应该保持高度重视。以往的工作过程中经常出现空气温度低于设计温度的现象，此时及会导致吸附容量的增加。为了有效解决这个问题工作人员决定在原料气管线上安装加热管，这样能够有效保证温度恒定。再生压力对回收压力的影响非常大，高空再生虽然能够获得较好回收率，但是利用这种方式又是非

常不经济的。为了有效解决这个问题，就需要根据原料空气压缩所需要的能耗、产品氧回收以及真空泵能耗来确定最佳压力变化范围。

2.吸附剂性能得到改进。吸附剂性能对于变压吸附空气分离技术具有重要意义。近些年来，随着人们对吸附剂研究的不断深入，吸附剂的性能得到了有效改善。现在应用于实际生产生的中已经有多种金属离子在于不同载体的用来增强吸附剂活性或者是孔径可调的特定用途吸附剂。

3.新工艺的出现。这里指的新工艺主要指的是升温PSA制氧。这样一种工艺主要是在高于环境温度下从空气中选择性地吸附氮气从而来氧的PSA工艺。这项工艺的应用能够有效提升氧的回收率、能够增加单位吸附剂产氧能力。在实际工作过程中随着温度的升高，氮气的解析也将会变得更加彻底。

三、应用

当前变压吸附空气分离技术得到了广泛应用，在实际工作过程中这项技术不断深化，应用范围也不断扩大。变压吸附空气分离技术在空气分离制氮、压缩空气脱湿处理等方面的应用最为典型。本文将重点分析在这两方面的应用。

1.空气分离制氮。在空气分离制氮过程中，这项技术的应用具有重要意义，上海化工研究所曾研究出新型的PSA制氮装置，这种装置的原料空气压力是在0.8MPa，相对湿度是在80%，氮气的纯度则能够保持在95%到99%之间。制氮过程中空气首先是需要进行压缩，压缩到0.6MPa的时候，再对其冷却，之后进入吸附塔来吸附分离。吸附塔在完成一系列工作之后就能够有效地吸附掉空气中的杂质组分，这样就能够有效实现碳分子筛的再生，在这种模式下两吸附塔循环交替操作就能够产生出氮气。

制氮过程中对氮气纯度要求较高，因而就需要选择专门的纯化装置。实际工作过程中需要采用碳载性催化剂，采用这种物质之后碳与氮气中的余氧发生化学反应之后就会产生二氧化碳，经过专门的过滤器就能够提升氮气纯度。

2.压缩空气脱湿处理。在这方面的应用，工程人员首先是需要根据变压吸附原理来对压缩空气进行干燥。干燥之后就是要进入到WZG微热再生装置中来加热。WZG微热再生装置本身既有热再生空气干燥器的优点，同时还有无热再生的优点。这种装置是先加热而后再进行吹扫。通过这样一种方式能够有效减少再生耗气量，这样一种方式能够使得干燥之后的空气露点能够降到零下40度。在采用了分子筛作为吸附剂之后，空气露点就能够达到零下52度以下。从中我们可以看出分子筛的优点。在今后工作过程中对于这项工作应该保持高度重视。

变压吸附空气分离技术是一项专业性地技术，这项技术近些年来得到了不断研究和深化。在实际工作过程中加强这项技术的应用已经成为时代发展的必然选择。本文详细分析了变压吸附空气分离技术的原理、开发以及应用。今后为了进一步提升生产工艺，就需要不断加强这方面的研究。

参考文献：

[1]叶振华.化工吸附分离过程.1992

[2]空气分离进展.郑丽碧译. 深冷技术.1992，（2）

[3]顾飞龙.变压吸跗空气分离技术的开发与应用[J].化工装备技术，1999（1）