Адсорбционные процессы представляют собой взаимодействие объемной фазы (газовой или жидкой) и адсорбента, в ходе которого определенные компоненты объемной фазы поглощаются адсорбентом; при этом на выходе получают продукт, концентрированный наименее сорбирующимся компонентом. Среди адсорбционных процессов с регенерируемым адсорбентом выделяют процессы с прямым вводом тепла, процессы с косвенным вводом тепла и безнагревные процессы. Короткоцикловая безнагревная адсорбция (КБА, или PSA в англоязычной литературе – Pressure Swing Adsorption) представляет особый класс адсорбционных процессов.
Как следует из названия, КБАпроцессы не предполагают наличия внешнего источника тепла. Благодаря высоким по сравнению с процессами теплообмена скоростям адсорбциидесорбции теплопотери с потоком продукционного газа минимальны; таким образом, теплота, выделенная на стадии адсорбции, используется для десорбции адсорбированных компонентов на стадии регенерации адсорбента [1].
КБА-процессы нашли широкое применение в промышленности. Они используются для выделения водорода из газовых смесей, воздухоразделения, безнагревной осушки газов, разделения углеводородов, концентрирования диоксида углерода, извлечения метана и др.
Одной из актуальных задач в области адсорбционного разделения является извлечение водорода из водородсодержащих технологических потоков. К числу таких потоков относятся газы конверсии углеводородного топлива, нефтезаводские газы и др. Типичными веществами, сопутствующими водороду, являются азот, оксид и диоксид углерода, метан.
Особенностью адсорбционного выделения водорода является тот факт, что в смесях водородсодержащих газов все компоненты имеют более высокую молекулярную массу и адсорбируются интенсивнее, чем водород [2]. Концентрирование водорода идет, следовательно, в результате адсорбции других компонентов под действием неспецифических дисперсионных сил. Они почти одинаковы у всех пористых материалов, и природа адсорбента не имеет большого значения.