變壓吸附(Pressure Swing Adsorption.簡稱PSA),是一種新型氣體吸附分離技術,它有如下優(yōu)點:產(chǎn)品純度高;一般可在室溫和不高的壓力下工作,床層再生時不用加熱,產(chǎn)品純度高;設備簡單,操作、維護簡便;連續(xù)循環(huán)操作,可完全達到自動化。因此,當這種新技術問世后,就受到各國工業(yè)界的關注,競相開發(fā)和研究,發(fā)展迅速,并日益成熟
1960年Skarstrom提出PSA專利,他以5A沸石分子篩為吸附劑,用一個兩床PSA裝置,從空氣中分離出富氧,該過程經(jīng)過改進,于60年代投入了工業(yè)生產(chǎn)。80年代,變壓吸附技術的工業(yè)應用取得了突破性的進展,主要應用在氧氮分離、空氣干燥與凈化以及氫氣凈化等。其中,氧氮分離的技術進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,從而獲得氮氣。
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行,由于吸附劑的比熱容較大,熱導率(導熱系數(shù))較小,升溫和降溫都需要較長的時間,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。
在大自然中,有純凈的碳。比如說,金剛石便是非常純凈的碳——在純凈的氧氣中,金剛石居然會燃燒,變成二氧化碳!金剛石是堅硬的東西,人們用它來裁玻璃,或者裝在鉆探機的鉆頭上,成為向地層深處進軍的開路。不過,天然的金剛石終究不多,不能滿足工業(yè)上的需要。我國已試制成功人造金剛石——在高溫高壓下,用石墨制造金剛石。
空分裝置就是用來把空氣中的各組份氣體分離,分別生產(chǎn)空氣組分的氧氣、氮氣,氬氣等等氣體的一套工業(yè)設備裝置。
沸石分子篩的吸附是一種物理變化過程。產(chǎn)生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”,當流體流過時,流體中的一些分子由于做不規(guī)則運動而碰撞到吸附劑表面,在表面產(chǎn)生分子濃聚,使流體中的這種分子數(shù)目減少,達到分離、清除的目的。