
【化】 pressure swing adsorption (PSA)
变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)是一种基于吸附剂对气体混合物中不同组分吸附能力差异,并通过周期性压力变化实现气体分离与纯化的技术。其核心原理是利用吸附剂在高压下选择性吸附目标组分,再通过降压使被吸附组分脱附,从而实现吸附剂的再生和循环使用。
对应英文Pressure Swing,指通过周期性改变系统压力(高压吸附→低压脱附)实现操作循环。
对应英文Adsorption,指气体分子在固体吸附剂(如分子筛、活性炭)表面的富集过程。
气体混合物通过吸附床层时,强吸附性组分(如CO₂、H₂O)被吸附剂捕获,弱吸附性组分(如H₂、O₂)穿过床层输出。通过四步循环完成分离:
应用领域 | 目标产物 | 典型吸附剂 | 操作压力范围 |
---|---|---|---|
氢气纯化(炼油厂) | 高纯H₂ (99.99%) | 活性炭/分子筛 | 1.0–3.0 MPa |
氧气制取(医疗) | 医用O₂ (93%) | 锂基分子筛 | 0.1–0.5 MPa |
二氧化碳捕集 | 食品级CO₂ | 活性氧化铝 | 0.5–2.5 MPa |
该技术因能耗低、自动化程度高,已成为气体分离领域的主流工艺之一,尤其在清洁能源与碳中和领域具有显著优势。
变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)是一种基于压力变化实现气体分离的技术,主要通过吸附剂对不同气体组分的吸附能力差异,结合周期性压力调节完成吸附与解吸过程。以下是详细解释:
吸附与解吸的动态平衡
在高压下,吸附剂表面对杂质气体(如CO₂、CH₄等)的吸附能力增强,而目标气体(如H₂、O₂)因吸附能力较弱得以通过。当压力降低时,被吸附的杂质解吸,吸附剂再生,实现循环使用。这一过程依赖物理吸附(范德华力作用),具有可逆性和快速平衡的特点。
温度与压力的影响
压力升高时,单位时间内气体分子碰撞吸附剂表面的频率增加,吸附容量增大;温度升高则分子动能增强,吸附容量减小。
为提高解吸效果,可采用真空变压吸附(VPSA),通过抽真空强制解吸杂质,但需增加真空泵。
如需更完整的工艺流程或行业案例,可参考、3、8等来源。
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