我國對變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)起步較早,從1966年開始研究沸石分子篩分離空氣制氧技術(shù);2、分子篩式制氧機-種先進的氣體分離技術(shù),物理方法直接從空氣中提取氧氣,即制即用,新鮮自然,制氧壓力為0。20世紀70年代PSA分離空氣制氧在鋼鐵、冶煉和玻璃窯等工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。20多年來,由于技術(shù)力量分散,相互之間缺少聯(lián)絡(luò),我國的變壓吸附制氧技術(shù)發(fā)展緩慢,同國外的差距越來越大。20世紀70年代是我國PSA分離空氣制氧技術(shù)發(fā)展的鼎盛時期,全國有十幾個單位相繼開展了變壓吸附制氧技術(shù)的實驗研究,建立了數(shù)套工業(yè)試驗設(shè)備。
變壓吸附原理如果溫度不變,在加壓的情況下吸附,用減壓(抽真空)或常壓解圖1 等溫吸附曲線吸的方法,稱為變壓吸附??梢?,變壓吸附是通過改變壓力來吸附和解吸的。變壓吸附操作由于吸附劑的熱導(dǎo)率較小,吸附熱和解吸熱所引起的吸附劑床層溫度變化不大,故可將其看成等溫過程,它的工況近似地沿著常溫吸附等溫線進行,在較高壓力(P2)下吸附,在較低壓力(P1)下解吸。變壓吸附既然沿著吸附等溫線進行,從靜態(tài)吸附平衡來看,吸附等溫線的斜率對它的是影響很大的,在溫度不變的情況下,壓力和吸附量之間的關(guān)系,如圖1所示,圖中PH表示吸附壓力,PL表示解吸(減壓后)壓力,這時PH與PL所應(yīng)的吸附量的差,實質(zhì)上是有效吸附量,以Ve表示之。顯然,直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型(Langmuir型)的要來得大。再通過流量計計量,氧氣分析儀分析檢測,合格的氧氣備用,不合格氧氣放空。

吸附常常是在壓力環(huán)境下進行的,變壓吸附提出了加壓和減壓相結(jié)合的方法,它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統(tǒng)。在等溫的情況下,利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環(huán)過程。吸附劑對吸附質(zhì)的吸附量隨著壓力的升高而增加,并隨著壓力的降低而減少,同時在減壓(降至常壓或抽真空)過程中,放出被吸附的氣體,使吸附劑再生,外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此,變壓吸附既稱等溫吸附,又稱無熱再生吸附。制氧設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域在壓力升高時,沸石分子篩吸氮產(chǎn)氧,壓力降至常壓時,沸石分子篩脫附氮氣再生。