变压吸附原理
3页1、 变压吸附的基本原理变压吸附(PSA)技术是近30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,这项技术广泛应用于化工,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(包括范德华和电磁力)进行吸附。其特点是应:吸附过程中没有化学反应,吸附过程进行的极快,参与吸附的各项物质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
2、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,随吸附质温度的上升而下降。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收而使其他组分得以提纯;利用吸附剂的第一个性质,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,从而达构成吸附剂的吸附于再生循环,达到连续分离气体的目的。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,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专用吸附剂和炭分子筛等。吸附剂最重要的物理特征包括容积,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尽可能大,所谓分离系数是指:在达到吸附平衡时
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