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            變壓吸附制氧的原理
            2020-04-07

            在等溫的情況下,利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環過程。吸附劑對吸附質的吸附量隨著壓力的升高而增加,并隨著壓力的降低而減少,同時在減壓(降至常壓或抽真空)過程中,放出被吸附的氣體,使吸附劑再生,外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此,變壓吸附既稱等溫吸附,又稱無熱再生吸附。 變壓吸附,吸附,PSA來自空氣壓縮機的壓縮空氣,首先進入冷干機脫除水分,然后進入由兩臺吸附塔組成的PSA制氮裝置,利用塔中裝填的專用碳分子篩吸附劑選擇性地吸附掉O2、CO2等雜質氣體組分,而作為產品氣N2將以99%的純度由塔頂排出。 

            在降壓時,吸附劑吸附的氧氣解吸出來,通過塔底逆放排出,經吹洗后,吸附劑得以再生。完成再生后的吸附劑經均壓升壓和產品升壓后又可轉入吸附。兩塔交替使用,達到連續分離空氣制氮的目的。用碳分子篩制氮主要是基于氧和氮在碳分子篩中的擴散速率不同,在0.7-1.0Mpa壓力下,即氧在碳分子篩表面的擴散速度大于氮的擴散速度,使碳分子篩優先吸附氧,而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時對氧的吸附容量增加,減壓時對氧的吸附量減少的特性。利用這種特性采用變壓吸附法進行氧、氮分離。從而得到99.99%的氮氣。

            任何一種吸附對于同一被吸附氣體(吸附質)來說,在吸附平衡情況下,溫度越低,壓力越高,吸附量越大。反之,溫度越高,壓力越低,則吸附量越小。因此,氣體的吸附分離方法,通常采用變溫吸附或變壓吸附兩種循環過程。 如果溫度不變,在加壓的情況下吸附,用減壓(抽真空)或常壓解吸的方法,稱為變壓吸附。可見,變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的。變壓吸附操作由于吸附劑的熱導率較小,吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大,故可將其看成等溫過程,它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進行,在較高壓力(P2)下吸附,在較低壓力(P1)下解吸。

            變壓吸附既然沿著吸附等溫線進行,從靜態吸附平衡來看,吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的,在溫度不變的情況下,壓力和吸附量之間的關系,PL表示解吸(減壓后)壓力,這時PH與PL所應的吸附量的差,實質上是有效吸附量,以Ve表示之。顯然,直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型(Langmuir型)的要來得大。吸附常常是在壓力環境下進行的,變壓吸附提出了加壓和減壓相結合的方法,它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統。 

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