Установка короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Установка короткоцикловой адсорбции (КЦА) используется для разделения газовых смесей с получением водорода, азота, кислорода, метана, этилена и других компонентов высокой концентрацией (от 95% до 99,9999%). Данная технология позволяет разделять практически любой газ. Часто для разделения используют различия в скорости адсорбции разных газов, например, при извлечении азота из воздуха с помощью углеродных молекулярных сит. Технология КЦА основана на поглощении газа адсорбентом с использованием функции давления. Технологический процесс адсорбции строится так, что смесь газов подается в адсорбер при повышенном давлении и температуре внешней среды. При этом легкоадсорбируемые компоненты смеси поглощаются адсорбентом, в то время как слабоадсорбируемые или неадсорбируемые проходят через аппарат, благодаря чему происходит разделения газовой смеси. Адсорбент поглощает газ до состояния равновесия между адсорбцией и десорбцией, после чего адсорбент необходимо регенерировать, т.е. удалить с поверхности адсорбента поглощённые компоненты. Это можно сделать либо путём повышения температуры, либо путём сброса давления. Обычно в короткоцикловой адсорбции используют регенерацию посредством сброса давления. Можно использовать безнагревную КЦА, как, например, у компании Грасис. На сегодняшний день получили распространение 3 метода организации циклического безнагревного процесса адсорбционного разделения воздуха: напорные - Pressure Swing Adsorbrion (PSA), вакуумные - Vacuum Swing Adsorbtion (VSA) и смешанные - Vacuum Pressure Swing Adsorbtion (VPSA). Главная отличительная особенность безнагревной КЦА (PSA) в том, что циклы адсорбции и десорбции проводятся при одной и той же температуре, но парциальное давление адсорбирующихся компонентов при адсорбции больше, чем при десорбции. Главное преимущество процессов PSA перед традиционным методом проведения адсорбционных процессов в циклах адсорбции-десорбции при различных температурах - в устранении стадий нагрева и охлаждения адсорбера, требующих больших затрат времени и энергии. Следующей отличительной чертой короткоцикловой адсорбции является небольшая длительность циклов адсорбции и регенерации, обычно в пределах нескольких минут, в результате чего указанный процесс получил наименование «короткоцикловая адсорбция» . Свое широкое применение, особенно за рубежом, КЦА получила из-за следующих преимуществ: • высокая селективность по адсорбируемым компонентам в зависимости от выбора адсорбента; • быстрый пуск и остановка по сравнению с криогенными блоками; • большой диапазон работы от 5 до 100% производительности без изменения энергетических затрат; • большая гибкость установок, т.е. возможность быстрого изменения режима работы, производительности и чистоты в зависимости от потребности; • автоматическое регулирование режима; • возможность дистанционного управления; • низкие энергетические затраты по сравнению с криогенными блоками; • простое аппаратурное оформление; • низкие, затраты на обслуживание из-за простоты установок; • применение первого защитного слоя адсорбента предотвращает чувствительность к агрессивным компонентам по сравнению с мембранами и гарантирует длительные сроки эксплуатации адсорбента без его замены; • низкая стоимость установок по сравнению с криогенными технологиями; Из-за вышеперечисленных преимуществ КЦА широко применяется для следующих целей: • получение водорода из природного и коксового газа, других водородсодержащих газов; • получение метана из природного газа; • получение окиси и двуокиси углерода; • выделение этилена; • получение азота и технического кислорода из воздуха; • и др. газовых смесей.