PSA چیست ؟

PSA یا Pressure Swing Adsorption روش جداسازی یک گاز از مخلوط گازهای دیگر با تحت فشار قرار دادن آنها می باشد .

این امر بر اساس ویژگیهای مولکولی و خاصیت جذب مواد اتفاق می افتد . این عملیات که در دمای محیط  رخ می دهد  کاملا با روش Cryogenic که یک روش بردوتی است متفاوت است .

مواد جاذب خاصی برای اینکار وجود دارند  (به عنوان مثال، زئولیت، کربن اکتیو ، مولکولارسیو و غیره) که به عنوان یک Trap استفاده می شوند، و به ترتیب هدفهای مورد نظر را در فشار بالاتر جذب می کنند .

عملکرد : 

فرایندهای PSA با استفاده از این واقعیت است که در فشار بالا، گازها تمایل به سطوح جامد یا جذب شدن دارند. هنگامی که فشار کاهش می یابد، گاز آزاد یا رها می شود.

فرایندهای PSA میتواند برای جدا کردن گازها در یک مخلوط استفاده شود، زیرا گازهای مختلف تمایل دارند تا سطوح مختلف جامد را بیشتر یا کمتر جذب کنند . اگر یک گاز مخلوط  مانند هوا تحت فشار از مخزن حاوی مواد جاذبی مانند زئولیت عبور کند که نیتروژن بیشتری را نسبت به اکسیژن جذب می کند بخشی یا تمام نیتروژن در مخزن می ماند و اکسیژن خالصتر از مخزن خارج می شود. هنگامی که ظرفیت جذب نیتروژن به اتمام برسد می توان آن را با کاهش فشار بازسازی کرد، بنابراین نیتروژن جذب شده آزاد می شود. سپس یک مرحله ی دیگر برای تولید اکسیژن خالص شده از هوا شروع خواهد شد. این فرآیند در مولدهای اکسیژن پزشکی برای بیماران امفسیم و کسانی که نیاز به  اکسیژن خالص برای تنفس دارند استفاده می شود. استفاده از دو مخزن جاذب امکان تولید گاز مورد نظر را به طور مداوم فراهم می کند

مواد جاذب : 

به غیر از توانایی مواد جاذب در جداسازی گازهای مختلف، برای سیستمهای PSA معمولا مواد بر اساس میزان تخلخل آنها انتخاب می شوند.

جاذب های معمولی عبارتند از کربن اکتیو، سیلیکاژل، آلومینا، رزین و زئولیت.

موارد استفاده : 

به غیر از استفاده برای تولید اکسیژن پزشکی، یا به عنوان یک جایگزین برای مولدهای کرایوژنیک یا سیلندرهایی که برای نگهداری اکسیژن در بیمارستانها استفاده می شوند این موارد مصارف گوناگونی دارند .

یکی از کاربردهای اولیه PSA در حذف دی اکسید کربن (CO2) به عنوان مرحله نهایی در سنتز هیدروژن (H2) برای استفاده در پالایشگاه های نفت و تولید آمونیاک (NH3) است.  پالایشگاه ها اغلب از فن آوری PSA در حذف سولفید هیدروژن (H2S) از تغذیه هیدروژن و جریان های مجدد هیدروکربوری استفاده می کنند. کاربرد دیگر PSA جداسازی دی اکسید کربن از بیوگاز برای افزایش نسبت متان (CH4) است. از طریق PSA بیوگاز می تواند به کیفیت مشابه با گاز طبیعی ارتقاء یابد.

PSA نیز در موارد زیر استفاده می شود:

• سیستم های جلوگیری از آتش سوزی برای تولید هوا با مقدار کم اکسیژن.
• واحدهای تولیدی نیتروژن صنعتی که از روش PSA استفاده می کنند گاز نیتروژن خلوص بالا (تا 99.9995 درصد) از منبع هوای فشرده تولید می کنند اما چنین PSA بیشتر برای تامین مقادیر متوسط خلوص و دبی است ظرفیت این واحدها در یک Nm³ / h برابر با 1000 لیتر در ساعت در هر یک از چندین شرایط استاندارد دما، فشار و رطوبت است.
• برای نیتروژن: از 100 Nm³ / h با 99.9٪ خلوص، تا 9000 Nm³ / h در 97٪ خلوص؛
• برای اکسیژن: تا 1500 Nm³ / h با خلوص بین 88٪ و 93٪.
• در حال حاضر تحقیق در مورد PSA برای جذب مقدار زیادی CO2 در نیروگاه های زغال سنگ پیش از جابجایی گاز به منظور کاهش تولید گلخانه ای انجام شده است.
• PSA همچنین به عنوان یک جایگزین آینده برای فن آوری sorbent غیر قابل تجدید استفاده شده است که در سیستم های پشتیبانی اولیه زندگی فضایی به منظور صرفه جویی در وزن و افزایش زمان کار لباس فضانوردان استفاده می شود.