Obszary zastosowań adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA)
Obecnie technologia separacji gazów z adsorpcją zmiennociśnieniową jest szeroko stosowana w odzyskiwaniu i ekstrakcji H2, CO2, CO i gazu resztkowego z rektyfikacji chlorku winylu.
1. Odzyskiwanie i oczyszczanie H2.
Normalnie podczas stosowania tej technologii ciśnienie powinno być kontrolowane w zakresie 0,8~2,5 MPa, które służy do adsorpcji gazu w produkcie.
W pierwszej kolejności adsorpcję gazu należy przeprowadzić za pomocą dwóch złóż, z których jedno służy jako złoże regeneracji gazu, a drugie jako złoże adsorpcji gazu. Po okresie adsorpcji zmieniają się one ze sobą. Wraz ze wzrostem ciśnienia gaz w martwej przestrzeni stopniowo zanika.
Obecnie metoda ta jest stosowana do rozwiązania problemu wielowarstwowej adsorpcji zmiennociśnieniowej, z której uzyskuje się energię produktu i składniki po uwolnieniu ciśnienia i obróbce wyrównującej ciśnienie.
W praktyce, zwiększając liczbę aplikacji wyrównujących ciśnienie, poprawia się stopień odzysku produktu, a stopień odzysku H2 wynosi od 75 do 80 procent. W celu zaspokojenia zapotrzebowania na wydobycie H2 konieczne jest dostosowanie procesu odzysku gazu do ilości złóż produkcyjnych i technologicznych.
Z punktu widzenia kontroli programowej, w moim kraju z powodzeniem opracowano programy ekstrakcji H2 o różnych specyfikacjach parametrów, które obsługują przełączanie ekstrakcji gazu o różnych specyfikacjach parametrów. Stopień odzysku H2 przekracza 90 procent, a czystość sięga 99,9 procent.
2. Odzysk i produkcja CO2.
Wśród wielu gazów CO2 jest rodzajem gazu o dużej zdolności adsorpcyjnej, aw złożu adsorpcyjnym znajduje się wiele pozostałości, które są trudne do usunięcia. Dlatego konieczny jest odzysk i ekstrakcja CO2.
Pojawienie się technologii adsorpcji zmiennociśnieniowej otworzyło nową ścieżkę badań nad ekstrakcją CO2, polegającą na ekstrakcji CO2 z gazu syntezowego. Ogólnie rzecz biorąc, do ekstrakcji gazu stosuje się metodę odrywania na sucho i metodę odrywania na mokro. Ten pierwszy charakteryzuje się niższym zużyciem energii i długim czasem rozwoju, drugi ma dłuższy czas rozwoju i dojrzałą technologię.
Aby rozwiązać problem wydobycia CO2, Stany Zjednoczone przejęły inicjatywę w wykorzystaniu technologii separacji gazów do oddzielania CO2 od gazu syntezowego. Cały proces separacji gazów rozpoczyna się od konwersji węglowodorów, a po obróbce konwersyjnej uzyskuje się różne frakcje gazu, a następnie ekstrahuje się z niego CO2, aby jego czystość osiągnęła 99,4 proc. Na tej podstawie zwiększyć czystość H2, a gdy osiągnie 99,9 proc., wymieszać azot z wodorem w stosunku 1:3 i zastosować obróbkę sprężającą w celu uzyskania amoniaku.
Stopień odzysku CO2 w tym procesie wynosi 94 procent, a współczynnik odzysku H2 wynosi 95 procent, co oznacza postęp w badaniach nad technologią dekarbonizacji.
3. Odzyskiwanie i oczyszczanie CO.
CO jest jednym z produktów wielu procesów przemysłowych w naszym kraju i poważnie zanieczyszcza powietrze. Odzysk CO jest niezbędną częścią produkcji przemysłowej.
Aby poradzić sobie z tym problemem, często stosuje się ideę konwersji gazu w celu usunięcia gazu CO. Ta metoda leczenia jest zbyt kosztowna. Mając na uwadze problem kontroli kosztów, zamiast konwersji gazu stosuje się metodę oczyszczania gazu.
Obecnie najczęściej stosowaną technologią ekstrakcji gazu jest technologia adsorpcji zmiennociśnieniowej, która dzieli się na metodę dwuetapową i metodę jednoetapową. Wśród nich metoda jednoetapowa charakteryzuje się wysoką czystością ekstrakcji gazu i niskim zużyciem energii, co stało się jednym z głównych procesów oczyszczania CO2. Zasada zastosowania metody jednoetapowej: adsorbent CO jest wybierany jako materiał do oczyszczania gazu w celu bezpośredniego oddzielenia gazu, co upraszcza etapy operacji i ułatwia szybkie oddzielenie gazu.
W praktycznych zastosowaniach sole miedzi są dodawane na powierzchnię adsorbentów, takich jak tlenek glinu i sita molekularne, a CO jest ekstrahowany z mieszaniny gazów w procesie kompleksowania. Obecnie ten proces oczyszczania gazu jest stopniowo dojrzały i jest szeroko stosowany w separacji gazu CO.
4. Odzysk chlorku winylu.
Gaz resztkowy z rektyfikacji odzyskuje się kontrolując ciśnienie w celu ekstrakcji gazu resztkowego z rektyfikacji chlorku winylu. Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta szybkość odzyskiwania gazu resztkowego.
Technologia adsorpcji zmiennociśnieniowej stanie się podstawową technologią separacji gazów, rozszerzy zakres zastosowań, dokona przełomu w przepływie procesów i uprości procesy odzyskiwania i ekstrakcji różnych rodzajów gazów zgodnie z różnymi właściwościami gazu.
Ponadto nastąpi przełom w wydajności adsorpcji, wybierając substancje o silnych właściwościach adsorpcyjnych w celu zastąpienia oryginalnych substancji adsorpcyjnych, tak aby zwiększyć zdolność przesiewania molekularnego i poprawić czystość gazu. Sądząc po obecnej sytuacji rozwojowej, w przyszłych zastosowaniach technologicznych możliwe jest osiągnięcie czystości gazu na poziomie 99,999 proc.
Dlatego zastosowanie i rozwój technologii adsorpcji zmiennociśnieniowej może pomóc większej liczbie dziedzin w radzeniu sobie z problemami separacji gazów i ma dobre perspektywy zastosowania.
