Разница между PSA и TSA
Что означают слова TSA и PSA?
Молекулярные сита используются в различных областях, но цель всегда одна: отделить два или более компонентов друг от друга. Этого можно достичь несколькими различными способами, но наиболее распространенными являются адсорбция под переменным давлением (PSA) и термокачающаяся адсорбция (TSA). Оба метода предполагают использование сита, его регенерацию и последующее повторное использование за счет того, что при определенных условиях сито адсорбирует загрязняющие вещества сильнее, чем при других (физическая адсорбция).
Как работают PSA-приложения?
СРП используется для адсорбции и десорбции путем изменения давления. Его работа может рассматриваться как изотермический процесс из-за малой теплопроводности адсорбента и небольшого изменения температуры слоя адсорбента за счет теплоты адсорбции и десорбции, а условия работы примерно соответствуют изотерме адсорбции в окружающей среде, причем адсорбция происходит при более высоком давлении (P2), а десорбция - при более низком (P1). Поскольку адсорбция при переменном давлении протекает по изотерме адсорбции, то с точки зрения статического адсорбционного равновесия наклон изотермы адсорбции оказывает большое влияние на зависимость между давлением и количеством адсорбции при постоянной температуре.
Адсорбция часто осуществляется в среде под давлением, и в PSA предлагается комбинация давления и разгерметизации, которая обычно представляет собой систему адсорбции-десорбции, состоящую из адсорбции под давлением и повторной разгерметизации. При изотермических условиях сочетание адсорбции под давлением и десорбции с понижением давления образует циклический процесс адсорбции. Количество адсорбированного на адсорбенте газа увеличивается при повышении давления и уменьшается при его снижении, а регенерация адсорбента происходит за счет выделения адсорбированного газа в процессе разгерметизации (до атмосферного давления или вакуума). Поэтому СРП называют как изотермической адсорбцией, так и адсорбцией с безтепловой регенерацией.
Как работают приложения TSA?
TSA - это первый промышленный процесс циклической адсорбции, в котором циклический процесс осуществляется в двух параллельных адсорберах с неподвижным слоем. Один из них адсорбирует растворители при температуре окружающей среды, а другой десорбирует растворители при более высокой температуре для регенерации слоя адсорбента. Адсорбент адсорбирует нужный растворитель при температуре окружающей среды или низкой температуре, при повышении температуры растворитель десорбируется с адсорбента, а сам адсорбент одновременно регенерируется, после чего охлаждается до температуры адсорбции и включается в следующий цикл адсорбции.
Хотя десорбция может быть достигнута только за счет испарения растворителя без использования очищающего газа, часть паров растворителя при охлаждении слоя вновь адсорбируется, поэтому для удаления адсорбированной массы лучше использовать очищающий агент. Температура десорбции обычно высока, но не настолько, чтобы вызвать ухудшение характеристик адсорбента. Идеальный цикл TSA, как правило, можно разделить на четыре этапа.
① десорбции при температуре T1 для достижения точки проницаемости.
② нагрев кровати до температуры T2.
③ десорбции при температуре T2 для достижения низкой нагрузки на адсорбент.
④ охлаждение кровати до T1.
Реальный цикл работает без этой стадии постоянной температуры. На стадии регенерации цикла этапы ② и ③ совмещаются, при этом слой нагревается и десорбируется предварительно нагретым продувочным газом до достижения близких температур на входе и выходе. Этапы ① и ④ также выполняются одновременно. Подача сырья начинается позже охлаждения слоя, поэтому адсорбция происходит в основном при температуре питательной жидкости. Для некоторых специальных процессов TSA, таких как регенерация адсорбента путем прямого нагрева адсорбента паром, часто требуется дополнительная стадия сушки адсорбента. Из-за медленного нагрева и охлаждения адсорбционного слоя продолжительность цикла TSA составляет от нескольких часов до нескольких дней.
Разница между PSA и TSA
СРП широко используется для разделения газов. В методе осушки газа метод адсорбции под повышенным давлением и десорбции под пониженным давлением также называют переменным PSA. Десорбция обычно осуществляется при атмосферном давлении, некоторые используют эвакуацию для снижения давления, просто влагопоглотитель, адсорбировавший воду под высоким давлением в башне, при снижении давления до атмосферного практически не десорбируется, после снижения давления, он должен быть пропущен в повторный газ с более низкой относительной влажностью, даже если парциальное давление водяного пара в повторном газе меньше, чем равновесное давление водяного пара на поверхности влагопоглотителя, десорбция может быть завершена. Таким образом, в PSA используется принцип, согласно которому при десорбции под пониженным давлением парциальное давление водяного пара падает, и адсорбционная емкость уменьшается.
TSA - это операция адсорбции при более низкой температуре и десорбции при более высокой температуре. При этом используется принцип, согласно которому адсорбционная способность уменьшается с ростом температуры, и, как и в случае PSA, простой нагрев влагопоглотителя в градирне менее эффективен для десорбции. Суть TSA заключается в повышении температуры влагопоглотителя для увеличения равновесного давления водяного пара на поверхности влагопоглотителя в процессе регенерации, а PSA - в снижении давления для уменьшения парциального давления водяного пара на влагопоглотителе в процессе регенерации. Цель - сделать так, чтобы парциальное давление водяного пара при регенерации было меньше равновесного давления водяного пара на поверхности влагопоглотителя, а разница между этими двумя давлениями являлась движущей силой десорбции.
Заключение
Таким образом, PSA имеет ряд преимуществ перед TSA. Самое большое преимущество заключается в том, что он предотвращает перегрев сита, который может привести к распаду некоторых компонентов исходного потока на другие соединения. Это приведет к тому, что часть сырья будет потеряна в процессе преобразования в эти другие соединения (которые затем могут считаться загрязняющими веществами в потоке продукта). Эти разложившиеся компоненты будут прилипать к ситу, снижая его эффективность в каждом цикле. Регенерация PSA позволяет избежать этой проблемы.
