吸附和高分子膜气体的分离方法和原理

　　常用工业气体包括“氧气、氮气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、”等。工业气体的提纯和分离方法较多，本公司主要研制“吸附和高分子膜分离法”设备，具体原理如下：

　　一、吸附法:变压吸附法和变温吸附法，变压吸附又分为“真空（vpsa)和非真空吸附(psa)”。

　　在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。

　　变压吸附循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。

　　在变压吸附过程中吸附器内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，在工业装置上可以采用的方法有：

　　1)降低吸附器压力(泄压)；

　　2)对吸附器抽真空；

　　3)用产品组分冲洗。

　　变压吸附(Pressure swing adsorption，PSA)工艺是近十几年来飞速发展的一种非低温法气体分离和提纯技术，与传统的气体分离工艺相比，具有投资小、能耗低、工艺简单、自动化程度高、操作方便可靠、产品质量高等优点，已在化工、石油炼制、冶金、采矿、电子、食品、科研、航天、医药、环保等方面得到了广泛的应用。

　　二、变压吸附气体分离和提纯技术

　　1.1工艺过程：变压吸附是利用气体各组分在吸附剂上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化的原理，通过周期性的压力变化实现气体的分离。

　　吸附剂对不同气体的吸附特性是不同的。利用吸附剂对混合气中各种组分吸附能力的不同，通过选择合适的吸附剂就可以达到对混合气进行分离提纯的目的。

　　同一吸附剂对同种气体的吸附量，还随吸附压力和温度的变化而变化：压力越高，吸附量越大；温度越高，吸附量越小。利用这一特性，可以使吸附剂在高压或低温下吸附，然后通过降压或升温使吸附剂上吸附的气体解吸下来，使吸附剂再生，达到循环利用的目的。利用温度的变化使吸附剂吸附或再生的工艺过程称为变温吸附，利用压力的变化使吸附剂吸附或再生的工艺过程称为变压吸附。

　　1.2变压吸附特点：变压吸附气体分离技术作为非低温法的代表，工业应用领域迅速发展，并进一步向大型化发展。与其他气体分离技术相比，变压吸附技术具有以下特点：

　　(1)能耗低，这是因为PSA/VPSA工艺所要求的压力较低，一些有压力的气源可以省去再次加压的能耗，在常温下操作，可以省去加热或冷却的能耗；

　　(2)产品纯度高且可灵活调节，如PSA制氢，产品纯度可达99．999％，并且可根据工艺需要随意调节氢的纯度，调节后对整套装置的操作几乎没有影响；

　　(3)工艺流程简单，可实现多种气体的分离、对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力，无需复杂的预处理工序；

　　(4)装置有计算机控制，自动化纯度高，操作方便，开停车简单迅速，通常开车0．5h左右就可以生产出合格产品；

　　(5)装置调节能力强，操作弹性大，在30％~120％的负荷内开车，工艺调整不大；

　　(6)投资小，操作费用低，维护简单、使用寿命长；

　　(7)环境效益好，除原料气的特性外，PSA装置的运行不会造成新的环境污染、几乎无“三废”产生。

　　三、高分子膜分离技术：膜分离是一种新发展的高新技术，它是利用混合气体在通过高分子膜时不同的渗透速率而达到连续分离的目的。与传统的分离技术相比，膜分离技术具有无材料损耗、投资少、占地少，能耗低、免维护、操作方便等优点，气体的回收率高，但产品纯度受到限。