PSAとTSAの違い

TSAとPSAは何の略ですか？

モレキュラーシーブは様々な用途に使用されるが、その目的は常に同じである。これはいくつかの異なる方法で達成できるが、最も一般的なプロセスは可変圧力吸着（PSA）と熱スイング吸着（TSA）である。どちらの方法も、ふるいが特定の条件下では他の条件下よりも強く汚染物質を吸着するという事実（物理吸着）を利用して、ふるいを使用し、再生し、再利用するというものである。

PSA申請とはどのようなものですか？

PSAは圧力を変化させて吸着・脱着を行う。その動作は、吸着剤の熱伝導率が小さく、吸着と脱着の熱による吸着剤層の温度変化が小さいため、等温過程とみなすことができ、その動作条件はほぼ常圧吸着等温線に沿い、高い圧力（P2）で吸着し、低い圧力（P1）で脱着する。可変圧力吸着は吸着等温線に沿って進行するため、静的吸着平衡の観点から、吸着等温線の傾きは、一定温度での圧力と吸着量の関係に大きな影響を与える。

吸着は多くの場合、加圧された環境で行われ、PSAは加圧と減圧の組み合わせを提案し、これは通常、加圧吸着と再度の減圧からなる吸着-脱着システムである。等温条件では、加圧吸着と減圧脱着を組み合わせて吸着操作のサイクルプロセスを形成する。吸着剤に吸着された吸着剤の量は、圧力が上昇するにつれて増加し、圧力が低下するにつれて減少する。一方、吸着剤は、（大気圧または真空に）減圧する過程で吸着ガスを放出することによって再生される。したがって、PSAは等温吸着とも無加熱再生吸着とも呼ばれる。

TSA申請の仕組みは？

TSAは、サイクリック吸着の最初の工業化プロセスであり、サイクリック操作は2つの並列固定床吸着器で行われる。一方は常温付近で溶質を吸着し、もう一方は吸着剤床を再生するために高温で溶質を脱着する。吸着剤は常温または低温で目的の溶質を吸着し、温度を上げることで吸着剤から溶質を脱離し、吸着剤自体も同時に再生された後、吸着温度まで冷却され、次の吸着サイクルに入る。

脱着は、クリーニングガスを使用せずに溶質の気化だけで達成できるが、溶質蒸気の一部はベッドが冷却すると再吸着するため、吸着質量を除去するためにクリーニング剤を使用する方がよい。脱着温度は一般的に高いが、吸着剤の性能劣化を引き起こすほど高くない。理想的なTSAサイクルは、一般的に4つのステップに分けられる。

T1温度で脱離し、透過点に達する。

ベッドをT2に温める。

T2温度で脱着し、低吸着剤負荷に到達する。

ベッドをT1に冷却する。

実際のサイクルは、この恒温段階なしで運転される。サイクルの再生段階では、ステップ②と③が組み合わされ、入口温度と出口温度が近くなるまで、ベッドが予熱されたパージガスで加熱・脱離される。ステップ①と④も同時に行われる。フィードはベッドの冷却の後半に開始されるため、吸着は基本的にフィード流体温度で行われる。水蒸気による吸着剤の直接加熱による吸着剤の再生のような特殊なTSAプロセスでは、吸着剤の乾燥工程が追加されることが多い。吸着床の加熱と冷却に時間がかかるため、TSAのサイクル時間は長く、数時間から数日に及ぶ。

PSAとTSAの違い

PSAは気体の分離に広く用いられている。気体の乾燥法において、高圧下で吸着し、減圧下で脱着する方法を可変PSAともいう。脱着は一般的に大気圧下で行われ、減圧のために排気する場合もありますが、単に塔内の高圧下で水分を吸着した乾燥剤を大気圧まで下げるだけではほとんど脱着は行われず、減圧後に再ガス中に通す必要があります、たとえ再ガス中の水蒸気分圧が大気圧より低くても、相対湿度の低い再ガス中に通過させなければなりません。 その際、平衡水蒸気分圧が乾燥剤表面の平衡水蒸気分圧より低ければ、脱着は完了します。従ってPSAは、減圧下で脱着を行うと水蒸気分圧が低下し、吸着容量が減少するという原理を利用している。

TSAとは、低温で吸着し、高温で脱着する操作である。吸着能力は温度が上昇するにつれて低下するという原理を利用しており、PSAと同様、塔内の乾燥剤を単に加熱するだけでは脱着効果は低い。TSAの本質は、再生時の乾燥剤表面の平衡水蒸気圧を上げるために乾燥剤の温度を上げることであり、PSAは再生時の乾燥剤の水蒸気分圧を下げるために圧力を下げることである。目的は再生時の水蒸気分圧を乾燥剤表面の平衡水蒸気分圧より小さくすることであり、両圧力の差が脱着の原動力となる。

結論

まとめると、PSAにはTSAに比べていくつかの利点がある。最大の利点は、ふるいの過熱を防止できることである。この過熱により、フィードストリームの一部の成分が他の化合物に分解される可能性がある。その結果、フィードの一部が他の化合物に変換される際に失われることになる（これは、製品ストリームでは汚染物質とみなされる可能性がある）。分解された成分はふるいに付着し、各サイクルでの効果を低下させます。PSA再生はこの問題を回避します。