1960年Skarstrom提出PSA專利，他以5A沸石分子篩為吸附劑，用一個(gè)兩床PSA裝置，從空氣中分離出富氧，該過程經(jīng)過改進(jìn)，于60年代投入了工業(yè)生產(chǎn)。80年代，變壓吸附技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展，主要應(yīng)用在氧氮分離、空氣干燥與凈化以及氫氣凈化等。

變壓吸附空分制氧始創(chuàng)于20世紀(jì)60年代初(Skarstrom, 1960; Guerin de Montgarenil & Domine, 1964)，并于70年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在此之前,傳統(tǒng)的工業(yè)空分裝置大部分采用深冷精餾法(簡稱深冷法)

80年代以來至今CaX和LiX等高吸附分離性能的沸石分子篩的相繼開發(fā)利用和工藝流程的改進(jìn)，使得變壓吸附空分技術(shù)得到迅速地發(fā)展，與深冷空分裝置相比，PSA過程具有啟動(dòng)時(shí)間短和開停車方便、能耗較小和運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高和維護(hù)簡單、占地面積小和土建費(fèi)用低等特點(diǎn)。

如果壓力不變，在常溫或低溫的情況下吸附，用高溫解吸的方法，稱為變溫吸附（簡稱TSA）。顯然，變溫吸附是通過改變溫度來進(jìn)行吸附和解吸的。變溫吸附操作是在低溫（常溫）吸附等溫線和高溫吸附等溫線之間的垂線進(jìn)行，由于吸附劑的比熱容較大，熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）較小，升溫和降溫都需要較長的時(shí)間，操作上比較麻煩，因此變溫吸附主要用于含吸附質(zhì)較少的氣體凈化方面。
變壓吸附既然沿著吸附等溫線進(jìn)行，從靜態(tài)吸附平衡來看，吸附等溫線的斜率對(duì)它的是影響很大的，在溫度不變的情況下，壓力和吸附量之間的關(guān)系，如圖1所示，圖1中PH表示吸附壓力，PL表示解吸（減壓后）壓力，這時(shí)PH與PL所應(yīng)的吸附量的差，實(shí)質(zhì)上是有效吸附量，以Ve表示之。顯然，直線型吸附等溫線的有效吸附量比曲線型（Langmuir型）的要來得大。
吸附常常是在壓力環(huán)境下進(jìn)行的，變壓吸附提出了加壓和減壓相結(jié)合的方法，它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統(tǒng)。
吸附過程
來自空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣，首入冷干機(jī)脫除水分，然后進(jìn)入由兩臺(tái)吸附塔組成的PSA制氮裝置，利用塔中裝填的碳分子篩吸附劑選擇性地吸附掉O2、CO2等雜質(zhì)氣體組分，而作為產(chǎn)品氣N2將以99%的純度由塔頂排出
用碳分子篩制氮主要是基于氧和氮在碳分子篩中的擴(kuò)散速率不同，在0.7-1.0Mpa壓力下,即氧在碳分子篩表面的擴(kuò)散速度大于氮的擴(kuò)散速度，使碳分子篩吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時(shí)對(duì)氧的吸附容量增加，減壓時(shí)對(duì)氧的吸附量減少的特性。利用這種特性采用變壓吸附法進(jìn)行氧、氮分離。從而得到99.99%的氮?dú)?br/>低溫精餾法
低溫精餾法方法是先將空氣冷卻至液化，然后在不同的沸騰溫度下選擇性地蒸餾成分。該工藝可以生產(chǎn)高純度氣體，能耗高。低溫分離過程要求熱交換器和分離塔緊密結(jié)合，以獲得良好的效率，所有制冷能量都由裝置入口的空氣壓縮機(jī)提供。