變壓吸附（Pressure Swing Adsorption）依靠氣體分離與提純技術(shù)來制造氣體。隨著世界能源的短缺和變壓吸附技術(shù)的完善和提高，在工業(yè)上制氫、制氧中，該技術(shù)逐步獲得大面積推廣。其原理是根據(jù)吸附劑在不同壓力下的吸附容量差異來實現(xiàn)。原理圖如下：
從上圖的B→A可以看出：在溫度一定時，隨著壓力的升高吸附容量逐漸增大；變壓吸附過程正是利用上圖中吸附劑在A-B段的特性來實現(xiàn)吸附與解吸的。吸附劑在常溫高壓（即A點）下大量吸附原料氣中除提純氣體以外的雜質(zhì)組分，然后降低雜質(zhì)的分壓（到B點）使各種雜質(zhì)得以解吸。
根據(jù)此原理，工業(yè)吸附分離流程的主要工序包括吸附工序、減壓工序、真空工序、升壓工序。在各個工序，需要對相關(guān)程控蝶閥進(jìn)行控制。以最簡單的兩臺吸附塔為例，整個工藝切換過程是通過11臺液壓驅(qū)動程控蝶閥按下列的工藝步序和時間進(jìn)行開關(guān)控制來實現(xiàn)的。其工藝步序和閥門開關(guān)狀態(tài)表如下：
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注： ON——閥門開，其余為閥門關(guān)
在實際項目中，一般是多塔工作，如4塔工作，平時A、B、C、D塔各自按步序工作，當(dāng)某一塔出問題時就需要自動切除該塔，而不影響該裝置的連續(xù)運行。由于切塔是隨意的，在多塔（8塔、12塔）工作時，與各個塔相關(guān)的程控閥工作時序就非常復(fù)雜。當(dāng)出現(xiàn)故障的吸附塔恢復(fù)正常時，又需自動切入。在控制系統(tǒng)實現(xiàn)起來，非常麻煩。但采用美國Opto 22的SNAP I/O系統(tǒng)， 利用配套的控制軟件OptoControl，根據(jù)控制流程，采用流程圖的編程方式，就可以輕松實現(xiàn)了各種控制時序。同時對鼓風(fēng)機(jī)、真空泵等設(shè)備的運行狀態(tài)實施監(jiān)控，避免突發(fā)性故障。并對鼓風(fēng)機(jī)壓力、振動、溫度報警連鎖，真空泵壓力、振動、溫度報警連鎖，氣體純度報警連鎖，冷卻水?dāng)嗨畧缶B鎖，儀表空氣壓力報警連鎖。
在變壓吸附工程中，還要對各個吸附塔上的壓力進(jìn)行PID控制，對溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、顯示、記錄，以便進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢。利用Opto 22公司配套的界面軟件OptoDisplay，輕松實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的工藝流程顯示，設(shè)備的狀態(tài)顯示、報警，各個參數(shù)的歷史記錄、查詢。
目前，采用Opto 22產(chǎn)品來實現(xiàn)復(fù)雜的變壓吸附的控制工藝已成為業(yè)內(nèi)工程師的首選，并在國內(nèi)眾多的變壓吸附工程中得到廣泛應(yīng)用。
附：Opto 22的變壓吸附應(yīng)用案例:
赤天化集團(tuán)天陽公司 PSA制氫系統(tǒng)
貴陽特殊鋼股份有限公司3200Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
四平紅嘴鋼鐵公司1000Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
赤峰金劍集團(tuán)有限公司2000Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
株州冶煉廠1300Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
大連鋼鐵公司1200Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
阿城鋼鐵公司3500Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
通化鋼鐵公司7500Nm3/h PSA制氧系統(tǒng)
廣東河源鋼鐵廠PSA制氧控制系統(tǒng)
西北化工研究院 VPSA脫除CO2裝置控制系統(tǒng)