
【化】 pressure swing adsorption (PSA)
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption,簡稱PSA)是一種基于吸附劑對氣體混合物中不同組分吸附能力差異,并通過周期性壓力變化實現氣體分離與純化的技術。其核心原理是利用吸附劑在高壓下選擇性吸附目标組分,再通過降壓使被吸附組分脫附,從而實現吸附劑的再生和循環使用。
對應英文Pressure Swing,指通過周期性改變系統壓力(高壓吸附→低壓脫附)實現操作循環。
對應英文Adsorption,指氣體分子在固體吸附劑(如分子篩、活性炭)表面的富集過程。
氣體混合物通過吸附床層時,強吸附性組分(如CO₂、H₂O)被吸附劑捕獲,弱吸附性組分(如H₂、O₂)穿過床層輸出。通過四步循環完成分離:
應用領域 | 目标産物 | 典型吸附劑 | 操作壓力範圍 |
---|---|---|---|
氫氣純化(煉油廠) | 高純H₂ (99.99%) | 活性炭/分子篩 | 1.0–3.0 MPa |
氧氣制取(醫療) | 醫用O₂ (93%) | 锂基分子篩 | 0.1–0.5 MPa |
二氧化碳捕集 | 食品級CO₂ | 活性氧化鋁 | 0.5–2.5 MPa |
該技術因能耗低、自動化程度高,已成為氣體分離領域的主流工藝之一,尤其在清潔能源與碳中和領域具有顯著優勢。
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)是一種基于壓力變化實現氣體分離的技術,主要通過吸附劑對不同氣體組分的吸附能力差異,結合周期性壓力調節完成吸附與解吸過程。以下是詳細解釋:
吸附與解吸的動态平衡
在高壓下,吸附劑表面對雜質氣體(如CO₂、CH₄等)的吸附能力增強,而目标氣體(如H₂、O₂)因吸附能力較弱得以通過。當壓力降低時,被吸附的雜質解吸,吸附劑再生,實現循環使用。這一過程依賴物理吸附(範德華力作用),具有可逆性和快速平衡的特點。
溫度與壓力的影響
壓力升高時,單位時間内氣體分子碰撞吸附劑表面的頻率增加,吸附容量增大;溫度升高則分子動能增強,吸附容量減小。
為提高解吸效果,可采用真空變壓吸附(VPSA),通過抽真空強制解吸雜質,但需增加真空泵。
如需更完整的工藝流程或行業案例,可參考、3、8等來源。
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