变压吸附与变温吸附的工艺原理解析

在实际工业应用中，吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两大类。从吸附剂的吸附等温线可以看出，吸附剂在高压下对杂质的吸附容量大，在低压下吸附容量小。同时从吸附剂的吸附等压线也可以看到，在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大，在高温下吸附容量小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附（PSA)，利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离称为变温吸附（TSA)。

在实际工业应用中，一般依据气源的组成、压力及产品要求的不同来选择TSA、PSA或TSA + PSA工艺。

变温吸附工艺由于需要升温，因而循环周期长、投资较大, 但再生彻底，通常用于微量杂质或难解吸杂质的净化；变压吸附工艺的循环周期短，吸附剂利用率高，吸附剂用量相对较少，不需要外加换热设备，被广泛用于大气量、多组的体的分离与纯化。

在工业变压吸附（PSA)工艺中，吸附剂通常都是在常温和较高压力下，将混合气体中的易吸附组分吸附，不易吸附的组分从床层的一端流出，然后降低吸附剂床层的压力至常压状态，使被吸附的组分脱附出来，从床层的另一端排出，从而实现了气体的分离与净化，同时也使吸附剂得到了再生。

但在通常的PSA工艺中，吸附床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生：一种是用产品气对床层进行“冲洗”，将较难解吸的杂质冲洗下来，其优点是常压下即可完成，但缺点是会损失部分产品气；另一种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附（Vacuum Pressure Swing Adsorption, 缩写为 VPSA 或 VSA)。 VPSA工艺的优点是再生效果好，产品收率高，缺点是需要增加真空泵。在实际应用过程中，究竟采用以上何种工艺，主要视原料气的组成条件、流量、产品要求以及工厂的资金和场地等情况而决定。