Différence entre PSA et TSA
Que signifient TSA et PSA ?
Les tamis moléculaires sont utilisés dans une grande variété d'applications, mais l'objectif est toujours le même : séparer deux ou plusieurs composants les uns des autres. Cet objectif peut être atteint de différentes manières, mais les processus les plus courants sont l'adsorption à pression variable (PSA) et l'adsorption thermique tournante (TSA). Ces deux méthodes consistent à utiliser un tamis, à le régénérer et à le réutiliser en tirant parti du fait que le tamis adsorbe les contaminants plus fortement dans certaines conditions que dans d'autres (adsorption physique).
Comment fonctionnent les applications de l'ASP ?
Le PSA est utilisé pour adsorber et désorber en faisant varier la pression. Son fonctionnement peut être considéré comme un processus isotherme en raison de la faible conductivité thermique de l'adsorbant et des faibles changements de température du lit d'adsorbant causés par la chaleur d'adsorption et de désorption, et ses conditions de fonctionnement suivent approximativement l'isotherme d'adsorption ambiante, avec une adsorption à une pression plus élevée (P2) et une désorption à une pression plus faible (P1). Étant donné que l'adsorption à pression variable se déroule le long de l'isotherme d'adsorption, en termes d'équilibre statique d'adsorption, la pente de l'isotherme d'adsorption a une grande influence sur la relation entre la pression et la quantité d'adsorption, à une température constante.
L'adsorption est souvent réalisée dans un environnement pressurisé et PSA propose une combinaison de pressurisation et de dépressurisation, qui est généralement un système d'adsorption-désorption composé d'une adsorption pressurisée et d'une nouvelle dépressurisation. Dans des conditions isothermes, une combinaison d'adsorption sous pression et de désorption sous pression est utilisée pour former un processus cyclique pour l'opération d'adsorption. La quantité d'adsorbant adsorbé sur l'adsorbant augmente à mesure que la pression augmente et diminue à mesure que la pression diminue, tandis que l'adsorbant est régénéré en libérant le gaz adsorbé dans le processus de dépressurisation (à la pression atmosphérique ou au vide). Par conséquent, l'APS est appelée à la fois adsorption isotherme et adsorption par régénération sans chaleur.
Comment fonctionnent les applications TSA ?
Le TSA a été le premier procédé industrialisé d'adsorption cyclique, où l'opération cyclique se déroule dans deux adsorbeurs parallèles à lit fixe. L'un adsorbe les solutés à une température proche de la température ambiante, tandis que l'autre désorbe les solutés à une température plus élevée pour régénérer le lit d'adsorbant. L'adsorbant adsorbe le soluté souhaité à température ambiante ou basse, désorbe le soluté de l'adsorbant en augmentant la température, et l'adsorbant lui-même est régénéré en même temps, avant d'être refroidi à la température d'adsorption et d'entrer dans le cycle d'adsorption suivant.
Bien que la désorption puisse être réalisée par la vaporisation du soluté seul sans utiliser de gaz de nettoyage, une partie de la vapeur du soluté se réadsorbera lorsque le lit se refroidira, il est donc préférable d'utiliser un agent de nettoyage pour éliminer la masse adsorbée. La température de désorption est généralement élevée, mais pas au point de détériorer les performances de l'adsorbant. Le cycle TSA idéal peut généralement être divisé en quatre étapes.
① désorption à la température T1 pour atteindre le point de perméation.
② chauffer le lit à T2.
③ désorption à la température T2 pour atteindre une faible charge d'adsorbant.
④ refroidissement du lit à T1.
Le cycle réel fonctionne sans cette étape de température constante. Dans la phase de régénération du cycle, les étapes ② et ③ sont combinées, le lit étant chauffé et désorbé avec du gaz de purge préchauffé jusqu'à ce que les températures d'entrée et de sortie soient proches. Les étapes ① et ④ sont également réalisées simultanément. L'alimentation commence tard dans le refroidissement du lit, de sorte que l'adsorption a lieu essentiellement à la température du fluide d'alimentation. Pour certains procédés TSA spéciaux, tels que la régénération de l'adsorbant par chauffage direct de l'adsorbant à la vapeur, une étape supplémentaire de séchage de l'adsorbant est souvent nécessaire. En raison de la lenteur du chauffage et du refroidissement du lit d'adsorption, la durée du cycle de TSA est longue, allant de plusieurs heures à plusieurs jours.
Différence entre PSA et TSA
Le PSA est largement utilisé pour la séparation des gaz. Dans la méthode de séchage des gaz, la méthode d'adsorption sous haute pression et de désorption sous pression réduite est également appelée PSA variable. La désorption est généralement effectuée sous pression atmosphérique, certains utilisent l'évacuation pour réduire la pression, simplement le dessiccant qui a adsorbé l'eau sous haute pression dans la tour, l'abaissement à la pression atmosphérique n'est presque pas une désorption, après l'abaissement de la pression, il doit passer dans le nouveau gaz avec une pression plus faible, la pression partielle de la vapeur d'eau du regaz est inférieure à la pression d'équilibre de la vapeur d'eau à la surface du déshydratant, la désorption peut être complète. Le PSA utilise donc le principe selon lequel lorsque la désorption est effectuée sous pression réduite, la pression partielle de la vapeur d'eau diminue et la capacité d'adsorption diminue.
Le TSA est l'opération d'adsorption à une température plus basse et de désorption à une température plus élevée. Il utilise le principe selon lequel la capacité d'adsorption diminue avec l'augmentation de la température et, comme pour le PSA, le simple fait de chauffer le dessiccant dans la tour est moins efficace pour la désorption. La TSA consiste essentiellement à augmenter la température du dessiccant pour accroître la pression d'équilibre de la vapeur d'eau à la surface du dessiccant pendant la régénération, tandis que la PSA consiste à réduire la pression pour diminuer la pression partielle de la vapeur d'eau du dessiccant pendant la régénération. L'objectif est de faire en sorte que la pression partielle de la vapeur d'eau lors de la régénération soit inférieure à la pression d'équilibre de la vapeur d'eau à la surface du dessiccant, et que la différence entre les deux pressions soit la force motrice de la désorption.
Conclusion
En résumé, le PSA présente plusieurs avantages par rapport au TSA. Le plus grand avantage est qu'il empêche le tamis de surchauffer, ce qui peut entraîner la décomposition de certains composants du flux d'alimentation en d'autres composés. Une partie de l'alimentation est alors perdue lors de la conversion en ces autres composés (qui peuvent alors être considérés comme des contaminants dans le flux de produits). Ces composants décomposés adhèrent au tamis, ce qui réduit son efficacité à chaque cycle. La régénération PSA évite ce problème.
