變壓吸附法(簡稱PSA),從富氫氣流中回收或提純氫,改變操作條件可生產不同純度的氣,氫氣純度可達99.99%。
P表示壓力,S表示吹掃,A表示吸附,若制O2則是VSA。我國西南化工研究院(簡稱西南院是中國首先開展此研究的單位,后來又衍生出許多開展此業務的公司。中科院山西煤化所對H2-co的PSA有專長,西南院從煙道氣回收CO2有特色,將來這些技術將被膜分離取代。
PSA是一種新的氣體分離技術,以吸附劑分子篩為例,其原理是利用分子篩對不同氣體子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開。它是以空氣為原材料,利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。碳分子篩對氮和氧的分離作用主要是基于這兩種氣體在碳分子篩表面的擴散速率不同,較小直徑的氣體(氧氣)擴散較快,較多進入分子篩固相。這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后,分子篩對氧的吸附達到平衡,根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附,這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯,交替進行加壓吸附和解壓再生,從而獲得連續的氮氣流。
PSA分離N2、O2相對成熟,壓縮空氣經過初分離吸附除去其中的機油,水分后進入吸附分離床,利用ZMS對N2、O2的性質,吸附O2,放出N2。經程序控制電磁閥門,逆向吹掃把吸附相中的O2吹走,如此循環完成制N2生產。
PSA是對氣體混合物進行提純的工藝過程,該工藝是以多孔性固體物質(吸附劑)內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎,在兩種壓力狀態之間工作的可逆的物理吸附過程,它是根據混合氣體中雜質組分在高壓下具有較大的吸附能力,在低壓下又具有較小的吸附能力,而理想的組分H2則無論是高壓或是低壓都具有較小的吸附能力的原理。在高壓下,增加雜質分壓以便將其盡量多的吸附于吸附劑上,從而達到高的產品純度。吸附劑的解吸或再生在低壓下進行,盡量減少吸附劑上雜質的殘余量,以便于在下個循環再次吸附雜質。