变压吸附（PSA）与变温吸附（TSA）技术

知识点:变压吸附（PSA）

在气体分离净化领域，随着环保力度的加强，加之目前碳达峰碳中和的需求下，进行CO2捕集，以及有害气体的吸收，降低污染物的排放成为了越来越重要的议题。同时，随着我国制造业转型升级，高纯气体的需求进一步扩大。气体的分离净化与纯化技术包括低温精馏、吸收、吸附和扩散等手段。本期推送给大家介绍吸附法中两个最为常见也比较相似的工艺，即变压吸附（PSA）与变温吸附（TSA）。

变压吸附（PSA）主要原理是根据在固体材料中气体组分吸附特性的差异，也会受到吸附量随着压力变化的特点，利用周期性压力变换的方式，完成相应气体分离和提纯。 而变温吸附（TSA）同样利用气体组分在固体材料上吸附性能的差异，但区别是吸附量会受到温度变化的影响，利用的是周期性变温的方式实现气体的分离与提纯。

变压吸附系统流程图

变压吸附广泛应用于碳捕集、制氢制氧、氮甲分离、空分、NOx脱除等领域，由于压力可快速变换，因此变压吸附的周期一般较短，可能几分钟就完成一个周期。而变温吸附则主要应用于碳捕集、VOCs净化、气体干燥等领域，受限于体系传热速度，加热和冷却的时间较长，变温吸附的周期会比较长，有时可以达到十几个小时，所以说如何实现快速的加热和冷却也是变温吸附研究的方向之一。由于操作周期时间的差异，为了应用于连续流程当中，变压吸附往往需要多塔并联，4-8塔变压吸附都是常见的并联数量（操作周期越短，并联数量越多）；而变温吸附由于周期较长，一般使用2塔变温吸附。

变温吸附流程图

变温吸附和变压吸附常用的吸附剂都是分子筛、活性炭、硅胶、氧化铝等，因为其具有大的比表面积，需要根据分离物系的需要选择合适的吸附剂。加压吸附和常压解吸是变压吸附的特点，加压吸附的压力可到几MPa。而变温吸附的操作温度则一般在常温附近吸附，加热解吸温度则可能达到150℃以上。

真空变温吸附工艺流程

为了进一步提高效率并且降低能耗，变压吸附和变温吸附又衍生出了真空变压吸附（VPSA）和真空变温吸附（TVSA）技术。这种工艺更为复杂，需要投入更高的成本，因此适合用于大规模处理气体的场合。真空变压吸附是在常压左右吸附，通过抽真空解吸。同样，真空变温吸附在解吸过程抽真空也可以降低解吸温度，提高解吸效率，这将有利于在真空变温吸附的过程中实现低品位热量的利用。

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