前言

1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。80年代，变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。其中，氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。

技术原理

变压吸附法（简称PSA）是一种成熟的气体分离技术，以吸附剂分子筛为例，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。碳分子筛对氮和氧的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法最初使用两塔并联机组，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氧气流；更有四塔并联机组和六塔并联机组，拥有更优秀的产氧效率，更加节省能耗。

技术应用

变压吸附(pressure swing adsorption, PSA)因装置操作灵活、自动化程度高、过程能耗低等优点，自第一套工业装置问世以来得到了快速发展，广泛应用于气体干燥、二氧化碳捕集、空分制氧、制氮、氢气提纯、沼气升级、乙醇脱水、煤层气富甲烷化等领域，尤其在世界能源危机日益严重、环境问题日益突出的背景下，已逐渐成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。变压吸附按其工艺的不同，主要分为传统变压吸附(PSA)，真空变压吸附(VPSA)和快速变压吸附(RPSA)三种循环；按其回流冲洗所用气体种类的不同，可分为分离型变压吸附(Stripping PSA)、富集型变压吸附(Enriching PSA)和双回流变压吸附(Duplex PSA)。调节变压吸附工艺参数值，可以实现变压吸附流程的优化，如改变吸附和解吸压力、各步骤运行时间、吹扫和置换量、进出口流量或吸附塔高径比等提高目标产物的纯度和回收率、提高吸附剂的单位产量或降低过程的单位能耗等。