吸附和高分子膜氣體的分離方法和原理

　　常用工業(yè)氣體包括“氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、”等。工業(yè)氣體的提純和分離方法較多，本公司主要研制“吸附和高分子膜分離法”設備，具體原理如下：

　　一、吸附法:變壓吸附法和變溫吸附法，變壓吸附又分為“真空（vpsa)和非真空吸附(psa)”。

　　在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時(shí)，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。

　　變壓吸附循環(huán)是吸附和再生的循環(huán)，吸附過(guò)程是吸附劑在加壓時(shí)吸附混合氣中的某些組份，未被吸附組份通過(guò)吸附器層流出，當吸附劑被強吸附組分飽和以后，吸附塔需要進(jìn)入再生過(guò)程，也就是解吸或脫附過(guò)程。

　　在變壓吸附過(guò)程中吸附器內吸附劑解吸是依靠降低雜質(zhì)分壓實(shí)現的，在工業(yè)裝置上可以采用的方法有：

　　1)降低吸附器壓力(泄壓)；

　　2)對吸附器抽真空；

　　3)用產(chǎn)品組分沖洗。

　　變壓吸附(Pressure swing adsorption，PSA)工藝是近十幾年來(lái)飛速發(fā)展的一種非低溫法氣體分離和提純技術(shù)，與傳統的氣體分離工藝相比，具有投資小、能耗低、工藝簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、操作方便可靠、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，已在化工、石油煉制、冶金、采礦、電子、食品、科研、航天、醫藥、環(huán)保等方面得到了廣泛的應用。

　　二、變壓吸附氣體分離和提純技術(shù)

　　1.1工藝過(guò)程：變壓吸附是利用氣體各組分在吸附劑上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化的原理，通過(guò)周期性的壓力變化實(shí)現氣體的分離。

　　吸附劑對不同氣體的吸附特性是不同的。利用吸附劑對混合氣中各種組分吸附能力的不同，通過(guò)選擇合適的吸附劑就可以達到對混合氣進(jìn)行分離提純的目的。

　　同一吸附劑對同種氣體的吸附量，還隨吸附壓力和溫度的變化而變化：壓力越高，吸附量越大；溫度越高，吸附量越小。利用這一特性，可以使吸附劑在高壓或低溫下吸附，然后通過(guò)降壓或升溫使吸附劑上吸附的氣體解吸下來(lái)，使吸附劑再生，達到循環(huán)利用的目的。利用溫度的變化使吸附劑吸附或再生的工藝過(guò)程稱(chēng)為變溫吸附，利用壓力的變化使吸附劑吸附或再生的工藝過(guò)程稱(chēng)為變壓吸附。

　　1.2變壓吸附特點(diǎn)：變壓吸附氣體分離技術(shù)作為非低溫法的代表，工業(yè)應用領(lǐng)域迅速發(fā)展，并進(jìn)一步向大型化發(fā)展。與其他氣體分離技術(shù)相比，變壓吸附技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

　　(1)能耗低，這是因為PSA/VPSA工藝所要求的壓力較低，一些有壓力的氣源可以省去再次加壓的能耗，在常溫下操作，可以省去加熱或冷卻的能耗；

　　(2)產(chǎn)品純度高且可靈活調節，如PSA制氫，產(chǎn)品純度可達99．999％，并且可根據工藝需要隨意調節氫的純度，調節后對整套裝置的操作幾乎沒(méi)有影響；

　　(3)工藝流程簡(jiǎn)單，可實(shí)現多種氣體的分離、對水、硫化物、氨、烴類(lèi)等雜質(zhì)有較強的承受能力，無(wú)需復雜的預處理工序；

　　(4)裝置有計算機控制，自動(dòng)化純度高，操作方便，開(kāi)停車(chē)簡(jiǎn)單迅速，通常開(kāi)車(chē)0．5h左右就可以生產(chǎn)出合格產(chǎn)品；

　　(5)裝置調節能力強，操作彈性大，在30％~120％的負荷內開(kāi)車(chē)，工藝調整不大；

　　(6)投資小，操作費用低，維護簡(jiǎn)單、使用壽命長(cháng)；

　　(7)環(huán)境效益好，除原料氣的特性外，PSA裝置的運行不會(huì )造成新的環(huán)境污染、幾乎無(wú)“三廢”產(chǎn)生。

　　三、高分子膜分離技術(shù)：膜分離是一種新發(fā)展的高新技術(shù)，它是利用混合氣體在通過(guò)高分子膜時(shí)不同的滲透速率而達到連續分離的目的。與傳統的分離技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有無(wú)材料損耗、投資少、占地少，能耗低、免維護、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，氣體的回收率高，但產(chǎn)品純度受到限。 ?