W dziedzinie separacji i oczyszczania gazów, przy wzmocnieniu ochrony środowiska, w połączeniu z obecnym zapotrzebowaniem na neutralność węglową, CO2wychwytywanie, absorpcja szkodliwych gazów i redukcja emisji zanieczyszczeń stają się coraz ważniejszymi kwestiami. Jednocześnie wraz z transformacją i unowocześnieniem naszego przemysłu produkcyjnego zapotrzebowanie na gaz o wysokiej czystości stale rośnie. Technologie separacji i oczyszczania gazów obejmują destylację w niskiej temperaturze, adsorpcję i dyfuzję. Przedstawimy dwa najpopularniejsze i podobne procesy adsorpcji, a mianowicie adsorpcję zmiennociśnieniową (PSA) i adsorpcję w zmiennej temperaturze (TSA).
Główna zasada adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) opiera się na różnicach w charakterystyce adsorpcji składników gazu w materiałach stałych oraz charakterystyce zmian objętości adsorpcji pod wpływem ciśnienia, wykorzystując okresową transformację ciśnienia w celu zakończenia separacji i oczyszczania gazu. Adsorpcja w zmiennej temperaturze (TSA) również wykorzystuje różnice w wydajności adsorpcji składników gazowych na materiałach stałych, ale różnica polega na tym, że na zdolność adsorpcji będą miały wpływ zmiany temperatury i wykorzystanie okresowej zmiennej temperatury w celu uzyskania separacji gazu i oczyszczenie.
Adsorpcja zmiennociśnieniowa jest szeroko stosowana w wychwytywaniu węgla, produkcji wodoru i tlenu, separacji azotu i metylu, separacji powietrza, usuwaniu NOx i innych dziedzinach. Ponieważ ciśnienie można szybko zmienić, cykl adsorpcji zmiennociśnieniowej jest na ogół krótki i może zakończyć się w ciągu kilku minut. Adsorpcja w zmiennej temperaturze jest stosowana głównie do wychwytywania węgla, oczyszczania LZO, suszenia gazu i innych dziedzin, ograniczona szybkością wymiany ciepła w systemie, czas ogrzewania i chłodzenia jest długi, cykl adsorpcji w zmiennej temperaturze będzie stosunkowo długi, czasami może osiągnąć więcej niż dziesięć godzin, więc jak osiągnąć szybkie nagrzewanie i chłodzenie, jest także jednym z kierunków badań nad adsorpcją w zmiennej temperaturze. Ze względu na różnicę w czasie cyklu operacyjnego, aby zastosować go w procesach ciągłych, PSA często wymaga wielu wież równolegle, a powszechnymi liczbami równoległymi jest 4-8 wież (im krótszy cykl operacji, tym więcej równoległych liczb). Ponieważ okres adsorpcji w zmiennej temperaturze jest dłuższy, do adsorpcji w zmiennej temperaturze zwykle stosuje się dwie kolumny.
Najczęściej stosowanymi adsorbentami do adsorpcji w zmiennej temperaturze i adsorpcji zmiennociśnieniowej są sita molekularne, węgiel aktywny, żel krzemionkowy, tlenek glinu itp., ze względu na dużą powierzchnię właściwą, konieczne jest dobranie odpowiedniego adsorbentu w zależności od potrzeb układ separacji. Adsorpcja ciśnieniowa i desorpcja pod ciśnieniem atmosferycznym są cechami adsorpcji zmiennociśnieniowej. Ciśnienie adsorpcji ciśnieniowej może osiągnąć kilka MPa. Temperatura robocza adsorpcji o zmiennej temperaturze jest na ogół zbliżona do temperatury pokojowej, a temperatura desorpcji ogrzewania może osiągnąć ponad 150 ℃.
Aby poprawić wydajność i zmniejszyć zużycie energii, technologie adsorpcji zmiennociśnieniowej (VPSA) i adsorpcji zmiennotemperaturowej (TVSA) wywodzą się z PSA i PSA. Proces ten jest bardziej złożony i kosztowny, dzięki czemu nadaje się do przetwarzania gazu na dużą skalę. Adsorpcja zmiennopróżniowa to adsorpcja pod ciśnieniem atmosferycznym i desorpcja poprzez pompowanie próżni. Podobnie próżniowanie podczas procesu desorpcji może również obniżyć temperaturę desorpcji i poprawić skuteczność desorpcji, co będzie sprzyjać wykorzystaniu ciepła niskiej jakości w procesie adsorpcji próżniowej o zmiennej temperaturze.
Czas publikacji: 05 lutego 2022 r
