变压吸附原理
变压吸附原理及应用
变压吸附气体分离技术变压吸附气体分离技术基 本 知 识注：这部分资料是98年我公司整理出来的，新的我过几天发上来目 录序言…………………………………………………………….第一节 气体吸附分离的基础知识………………………….一、吸附的定义………………………………………….二、吸附剂……………………………………………….三、吸附平衡和等温吸附线——吸附的热力学基础….四、吸附过程中的物质传递…………………………….五、固定床吸附流出曲线——吸附动力学基础……….第二节 变压吸附的工作原理……………………………….一、吸附剂的再生方法…………………………………..二、变压吸附的工作步骤………………………………..三、吸附剂的选择………………………………………..第三节 变压吸附技术的应用………………………………..一、回收和精制氢………………………………………..二、从空气中制取富氧……………………………………三、回收和制取纯二氧化碳………………………………四、从空气中制取纯氮……………………………………五、回收和提取一氧化碳…………………………………六、从变换气中脱出二氧化碳…………………………….附Ⅰ：变压吸附工艺步骤中常用字符代号说明……………….附Ⅱ：回收率的计算方法……………………………………….第一节 气体吸附分离的基础知识一、 吸附的定义当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面的原子的剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。
相反，固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。
被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层，称为吸附相。
吸附相的密度比一般气体的密度大得多，有可能接近液体密度。
当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的压力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。
变压吸附法的基本原理
变压吸附法的基本原理
变压吸附法的基本原理：
①利用固体吸附剂对气体混合物中各组分吸附能力差异在不同压力条件下实现分离纯化过程；
②常见吸附剂如活性碳硅胶沸石分子筛等具有发达孔隙结构高比表面积对特定气体分子表现强烈亲和力；
③工作循环包含两个主要阶段即吸附解吸在高压环境下目标气体被吸附剂捕获非目标气体透过；
④当吸附剂接近饱和前切换至低压环境此时被吸附气体因压力下降而脱离吸附位点实现解吸再生；
⑤解吸后吸附剂恢复初始状态可供下一次吸附循环使用整个过程连续高效适用于多种气体分离场合；
⑥典型应用包括空气分离制氧制氮天然气净化氢气回收等领域根据不同目标气体选择合适吸附材料；
⑦设计时需考虑吸附动力学热力学因素确定最佳操作条件如温度压力流速床层高度等参数；
⑧吸附解吸步骤可通过多塔切换实现在线再生无需中断生产流程提高装置运行效率与经济性；
⑨实践中往往采用多个吸附塔轮换工作模式一个塔处于吸附状态时其它塔处于解吸再生或待机状态；
⑩控制系统监测吸附塔内压力变化流体组成等关键指标适时切换阀门调节流程确保产品气体纯度稳定；
⑪伴随吸附解吸过程发生热量变化需配置相应换热装置移除吸附热或提供解吸所需的能量；
⑫随着技术进步新型高效吸附材料开发以及自动化控制水平提升变压吸附技术将在更多工业领域展现其独特价值。
psa变压吸附制氢原理
psa变压吸附制氢原理变压吸附制氢（Pressure Swing Adsorption，PSA）是一种常见的氢气分离和纯化技术，用于从混合气体中提纯氢气。
该技术的原理是利用吸附剂对气体分子的吸附和解吸特性，在不同压力下实现对氢气的分离和纯化。
本文将重点介绍PSA制氢的原理、设备和应用，以及相关的优缺点和发展趋势。
一、PSA制氢的原理PSA制氢的原理基于吸附剂对气体分子的吸附和解吸特性。
通常情况下，PSA系统包括两个吸附塔或更多，并在一定的压力下进行交替工作。
工作过程主要包括吸附、脱附、再生和压力升降四个步骤。
1.吸附PSA系统的吸附塔含有一种或多种高效的吸附剂，如活性炭、分子筛等。
当混合气体进入吸附塔时，氢气分子由于具有较高的吸附性能，会被吸附剂吸附，而其它气体分子则较少被吸附。
2.脱附随着吸附塔中氢气的逐渐吸附，吸附塔内的压力逐渐上升。
当压力上升到一定程度时，吸附剂对氢气的吸附能力会降低，从而使已吸附的氢气分子开始脱附。
此时，吸附塔内的氢气会随着逆流的惰性气体流动而脱附出来。
3.再生当吸附塔内的吸附剂饱和吸附后，需要对吸附塔进行再生，使吸附剂重新具备吸附性能。
通常采用减压或加热等方法来实现吸附剂的再生，从而使吸附塔恢复到初始状态。
4.压力升降PSA系统需要在不同的压力下进行吸附、脱附和再生，通过控制阀门和压缩机等设备来实现吸附塔的压力升降。
通常情况下，一个吸附塔进行吸附操作，而另一个吸附塔进行再生操作，随后通过压力升降的方式进行切换工作。
综上所述，PSA制氢的原理是利用吸附剂对气体分子的吸附和解吸特性，在不同压力下实现对氢气的分离和纯化。
通过交替操作不同的吸附塔，实现了对混合气体中氢气的分离和纯化。
二、PSA制氢的设备PSA制氢的主要设备包括吸附塔、气体压缩机、阀门、控制系统等。
下面将分别介绍吸附塔和气体压缩机等设备的主要特点和作用。
1.吸附塔吸附塔是PSA制氢的核心设备，用于进行气体的吸附、脱附和再生操作。
psa变压吸附制氢原理
psa变压吸附制氢原理变压吸附制氢（Pressure Swing Adsorption，PSA）是一种用于分离和提纯氢气的技术。
它是利用吸附剂对气体分子的选择吸附特性，通过循环变压操作实现氢气的分离和提纯。
PSA技术已经广泛应用于工业生产中，包括石油化工、食品加工、电子工业和氢能源等领域。
1. PSA技术的原理PSA技术利用吸附剂对气体分子的选择吸附特性实现氢气的分离和提纯。
通常情况下，PSA技术采用固定床吸附器来进行氢气的分离。
这种固定床吸附器由多层吸附剂堆积而成，每层吸附剂都具有很强的选择性吸附能力。
在PSA技术中，吸附剂通常是一种多孔材料，如活性炭、分子筛等，其表面上的微孔和介孔可以吸附氢气分子。
PSA技术的运行原理主要包括压降吸附、压力平衡、冲洗和脱附四个步骤。
在压降吸附阶段，高压气体进入吸附器，氢气通过选择性吸附被分离出来，非氢气成分则通过吸附剂层继续向前流动。
在压力平衡阶段，通常会进行一段时间的吸附保持，以确保吸附剂中的氢气达到饱和。
在冲洗阶段，通过减压或者利用惰性气体来冲洗吸附剂，清除吸附剂中的杂质气体。
最后，在脱附阶段，通过减压或者加热来释放和回收被吸附的氢气，同时对吸附剂进行再生，使其具有再次吸附氢气的能力。
2. PSA技术的应用PSA技术已广泛应用于工业生产和能源领域。
在工业生产中，PSA技术主要用于氢气的提纯和分离。
比如在石化工业中，PSA技术可以用于生产高纯度的氢气，用于加氢裂化、氢化反应和氢气吸附等工艺。
在食品加工行业，PSA技术可以用于提取食品中的气味成分，提高产品的质量和口感。
此外，PSA技术还可以用于提纯合成气、提纯精馏气、提取工业废气中的有害气体等。
在能源领域，PSA技术可以用于氢能源的生产和存储。
随着氢能源的发展，PSA技术成为一种重要的氢气提纯技术。
比如，PSA技术可以用于氢气站的氢气提取和储存，以提供给燃料电池和燃料电池车使用。
此外，PSA技术还可以用于石油加工厂、炼油厂和化工厂等工业企业，用于提取工业废气中的氢气和其他有价值的气体。
(完整word版)变压吸附技术的基本原理
变压吸附技术的基本原理变压吸附技术是以吸附剂(多孔固体物质)内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加(吸附组分)、减压下吸附量减少(解吸组分)的特性，将原料气在高压力下通过吸附剂床层，相对于氢的高沸点杂质组分被选择性吸附，低沸点组分的氢不(组份在吸附剂上的吸附等温线)易吸附而通过吸附剂床层，达到氢和杂质组分的分离，然后在减压下解吸被吸附的杂质组分使吸附剂获得再生，以于下一次再次进行吸附分离杂质. 这种高压力下吸附杂质提纯氢气、减压下解吸杂质使吸附剂再生的循环便是变压吸附过程.在变压吸附过程中吸附床内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，常用方法是：1.降低吸附床压力(泄压),2. 用产品组分冲洗,3.由真空泵抽吸图1-1 示意说明吸附床的吸附、解吸过程.常压解吸(见图1-1,a)升压过程(A-B):经解吸再生后的吸附床处于过程的最低压P1、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点).吸附过程(B-C):在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附床，同时输出产品组分. 吸附床内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C 点)停止进入原料气，吸附终止. 此时吸附床内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点)顺放过程(C-D):沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附床升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附床，床内杂质吸留量Q3不变. 当吸附床降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2逆放过程(D-E):开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内吸流量为Q2.冲洗过程(E-A):根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附床仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低. 在此利用别的吸附床顺向降压过程排出的产品组分，在过程最低压力P1 下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附床. 经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量Q1 时，再生终止。
变压吸附制氧技术介绍
一、变压吸附制氧技术介绍1、变压吸附制氧基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption）是利用气体在不同的压力下在吸附剂上的吸附能力不同，对空气中各种气体进行分离的一种非低温空气分离技术。
空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31Å）比氧的（0.10 Å）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1所示）。
因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。
当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。
两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
2、变压吸附制氧工艺流程介绍VPSA制氧装置的操作必须至少包含两个步骤：进气吸附和抽空解吸，无论采用几塔流程，每个吸附塔都必须周期性地重复这两个步骤。
最初的变压吸附装置规模小，一般采用两塔流程，后来为了扩大规模和节约能耗，又开发出多塔流程。
随着新型吸附剂的开发和设备制造工艺的进步，又逐步向两塔流程回归。
这是因为采用两塔流程时，当一个塔进行吸附时，另外一个塔可以进行抽空解吸，两个塔互相匹配，可以在最短的时间内完成必须的操作，使吸附剂的利用效率最高，而且两塔流程可以实现吸附塔之间的均压，氧气的收率和能耗也可达到比较好的水平；此外，两塔流程由于工艺简单，设备数量少、投资较低。
尽管两塔流程在能耗水平上不如多塔流程，但综合考虑投资和运行费用，两塔流程的长期运行成本最低。
因此，在可能的情况下应尽可能选择两塔流程，这个结论是理论上的分析，同时得到了国内外变压吸附制氧设备供应商长期实践的验证。
但大规模装置采用两塔流程必须解决两个难点：在限定气流速度的前提下，解决大直径吸附塔的制造问题并保证吸附塔内气流分布的均匀性。
psa变压吸附制氢原理
psa变压吸附制氢原理变压吸附制氢是一种新型的氢气制备技术，其原理是利用吸附剂对氢气进行吸附和解吸，通过变压操作实现氢气的高效制备。
本文将对psa变压吸附制氢的原理进行详细分析，包括吸附原理、变压操作原理和氢气制备过程等方面。
一、吸附原理1.1吸附剂的选择吸附剂是psa变压吸附制氢技术的核心部件，其选择直接影响氢气制备的效果。
目前常用的吸附剂主要包括活性炭、分子筛和金属有机骨架材料等。
这些吸附剂具有高比表面积、可控孔径和良好的吸附特性，能够有效地吸附和解吸氢气。
1.2吸附过程在psa变压吸附制氢过程中，氢气会在吸附剂表面进行吸附。
吸附剂的表面具有一定的亲和力，可以吸附氢气分子。
一般来说，吸附剂对氢气的吸附能力与氢气的分压成正比，即在较高的氢气分压下可以实现较大量的吸附。
1.3解吸过程在制备氢气的过程中，需要对吸附剂进行解吸操作，将吸附的氢气释放出来。
解吸过程可以通过降低氢气的分压或提高吸附剂的温度来实现。
解吸后的氢气可以进行收集和储存，用于实际应用。
二、变压操作原理2.1变压装置psa变压吸附制氢技术通过变压操作实现氢气的高效制备。
变压操作一般包括压缩和膨胀两个过程，需要借助变压装置来实现。
变压装置可以根据实际需要采用压缩机、膨胀机和容器等设备，通过控制氢气的压力和温度来实现吸附和解吸。
2.2变压操作过程在psa变压吸附制氢过程中，变压操作是关键的步骤之一。
正常情况下，需要先通过压缩机将原始气体压缩，然后经过变压装置进行变压操作，将氢气的压力提高到吸附剂的适宜吸附压力。
在维持一定的压力情况下，吸附剂会吸附大量的氢气，从而实现氢气的富集。
2.3变压效果变压操作的效果直接影响氢气制备的效率和质量。
通过合理的变压操作可以实现氢气的高效制备，提高氢气的纯度和产量。
而且，变压操作还可以根据实际需要调整，可以灵活应对不同的氢气制备要求。
三、氢气制备过程3.1原始气体处理psa变压吸附制氢技术的氢气制备过程通常需要对原始气体进行处理。
变压吸附制氮机的工作原理及流程
变压吸附制氮机的工作原理及流程
1.压缩空气进入压缩机：首先，大气中的空气进入压缩机，通过增大
气体压力，使气体浓度增加。
2.压缩空气进入冷却器：然后，压缩机产生的热量会在冷却器中被排
放出去，使得空气冷却。
3.冷却后的空气进入换热器：空气经过冷却器后，会进入换热器与变
压阀相连，其中热量会传给变压阀。
4.变压阀控制气体流量：变压阀用来控制气体的流量，确保吸附塔中
的操作压力与吸附塔中吸附剂的性质相匹配。
5.吸附剂吸附氮气：空气进入吸附塔后，通过吸附剂与氮气分离。
吸
附剂通常是一种高度选择性的物质，能够吸附氧气、水蒸气等杂质气体。
6.发生吸附塔交换：当一个吸附塔中的吸附剂饱和后，吸附塔会与另
一个吸附塔进行交换。
交换过程中，一个吸附塔开始进行再生，而另一个
吸附塔开始吸附氮气。
7.再生吸附剂：饱和的吸附剂会通过减压阀和热再生器进行再生，以
将吸附剂中吸附的杂质气体释放出来。
吸附剂可以通过低压吸附再生、急
减压再生等方式进行再生。
8.释放气体：再生之后，吸附剂重新具备吸附氮气的能力，从而可以
重新进行吸附过程，而被释放的杂质气体亦会从系统中排出。
9.获取高纯度氮气：通过循环以上流程，不断地进行吸附和再生操作，最后可以得到高纯度的氮气。
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变压吸附原理
变压吸附的基本原理是：利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。
变压吸附脱碳技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO2等杂质组分，而氢气、氮气、甲烷等不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离，而通过降低吸附床的压力使被吸附的CO2等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生。
吸附器内的吸附剂对不同组份的吸附是定量的，当吸附剂对有效组份的吸附达到一定量后，有效组份从吸附剂上能有效地解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有实用意义。
故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。
对每个吸附器而言，吸附过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。
吸附过程有以下特性：①吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异；②一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随着其分压的降低而减少。
采用“抽空降压”的解吸工艺，可降低吸附的CO2等组分的分压，以使吸附剂得到彻底再生。
多床变压吸附的意义在于：保证在任何时刻都有相同数量的吸附床处于吸附状态，使产品能连续稳定地输出；保证适当的均压次数，使产品有较高的回收率。