變壓吸附(Pressure Swing Adsorption.簡(jiǎn)稱PSA),是一種新型氣體吸附分離技術(shù),它有如下優(yōu)點(diǎn):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(shí)不用加熱,產(chǎn)品純度高;設(shè)備簡(jiǎn)單,操作、維護(hù)簡(jiǎn)便;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(wèn)世后,就受到各國(guó)工業(yè)界的關(guān)注,競(jìng)相開(kāi)發(fā)和研究,發(fā)展迅速,并日益成熟
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(jiǎn)稱TSA)。顯然,變溫吸附是通過(guò)改變溫度來(lái)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(zhǎng)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。
來(lái)自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣,首入冷干機(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。 [1]
吸附劑再生
在降壓時(shí),吸附劑吸附的氧氣解吸出來(lái),通過(guò)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。
其它空氣分離方法,如膜分離法、變壓吸附法(PSA)和真空變壓吸附法(VPSA)等,主要是應(yīng)用于從空氣中分離單一組分。而用于半導(dǎo)體器件制造的高純氧、氮和氬需要低溫精餾法。同樣,稀有氣體氖、氪和氙的可行來(lái)源是也使用低溫精餾法。
因此低溫精餾法是重要的空氣分離方法。
一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石。其化學(xué)通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分別為一價(jià)、二價(jià)陽(yáng)離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴,不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開(kāi)。根據(jù)SiO2和Al2O3的分子比不同,得到不同孔徑的分子篩。其型號(hào)有:3A(鉀A型)、4A(鈉A型)、5A(鈣A型)、10Z(鈣Z型)、13Z(鈉Z型)、Y(鈉Y型)、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強(qiáng)、耐高溫。廣泛用于有機(jī)化工和石油化工,也是煤氣脫水的優(yōu)良吸附劑。在廢氣凈化上也日益受到重視。
由于AlO4四面體具有一個(gè)負(fù)電荷,可以結(jié)合鈉等離子,成為電中性。在水溶液中,Na 很容易與其他陽(yáng)離子交換。大多數(shù)分子篩催化劑是多價(jià)金屬陽(yáng)離子或H的交換物,分子篩具有酸性和對(duì)分子大小的選擇性,可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對(duì)有機(jī)基團(tuán)表現(xiàn)出很高的親和力,相比之下,低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表現(xiàn)出親水性。 [2]硅及鋁原子通過(guò)氧構(gòu)成氧環(huán),氧環(huán)的大小決定沸石的細(xì)孔孔徑。每個(gè)氧環(huán)的氧原子數(shù)目為4~12個(gè)。通常具有分子篩作用的有八元環(huán)(0.4~0.5nm)、十元環(huán) (0.5~0.6nm) 及十二元環(huán) (0.7~ 0. 9nm)。