Im Bereich der Gastrennung und -reinigung mit der Stärkung des Umweltschutzes, gepaart mit der aktuellen Forderung nach CO2-Neutralität, CO2Die Erfassung, Absorption schädlicher Gase und die Reduzierung der Schadstoffemissionen sind zu immer wichtigeren Themen geworden. Gleichzeitig mit der Umgestaltung und Modernisierung unserer Fertigungsindustrie wächst die Nachfrage nach hochreinem Gas weiter. Zu den Technologien zur Gastrennung und -reinigung gehören Niedertemperaturdestillation, Adsorption und Diffusion. Wir werden die beiden häufigsten und ähnlichsten Adsorptionsprozesse vorstellen, nämlich die Druckwechseladsorption (PSA) und die Adsorption bei variabler Temperatur (TSA).
Das Hauptprinzip der Druckwechseladsorption (PSA) basiert auf den Unterschieden in den Adsorptionseigenschaften von Gaskomponenten in festen Materialien und den Eigenschaften von Änderungen des Adsorptionsvolumens mit dem Druck, wobei die periodische Drucktransformation genutzt wird, um die Gastrennung und -reinigung abzuschließen. Die Adsorption bei variabler Temperatur (TSA) nutzt ebenfalls die Unterschiede in der Adsorptionsleistung von Gaskomponenten auf festen Materialien, der Unterschied besteht jedoch darin, dass die Adsorptionskapazität durch Temperaturänderungen und die Verwendung periodischer variabler Temperaturen zur Erzielung der Gastrennung beeinflusst wird und Reinigung.
Die Druckwechseladsorption wird häufig in der Kohlenstoffabscheidung, der Wasserstoff- und Sauerstoffproduktion, der Stickstoff-Methyl-Trennung, der Luftzerlegung, der NOx-Entfernung und anderen Bereichen eingesetzt. Da der Druck schnell geändert werden kann, ist der Zyklus der Druckwechseladsorption im Allgemeinen kurz und kann in wenigen Minuten abgeschlossen sein. Und die Adsorption bei variabler Temperatur wird hauptsächlich in der Kohlenstoffabscheidung, VOC-Reinigung, Gastrocknung und anderen Bereichen eingesetzt. Sie ist durch die Wärmeübertragungsrate des Systems begrenzt, die Heiz- und Kühlzeit ist lang, der Adsorptionszyklus bei variabler Temperatur ist relativ lang und kann manchmal länger sein Die Frage, wie ein schnelles Aufheizen und Abkühlen erreicht werden kann, ist daher auch eine der Richtungen der Adsorptionsforschung bei variabler Temperatur. Aufgrund der unterschiedlichen Betriebszykluszeit erfordert PSA für den Einsatz in kontinuierlichen Prozessen häufig mehrere parallele Türme, wobei 4–8 Türme üblich sind (je kürzer der Betriebszyklus, desto mehr parallele Türme). Da der Zeitraum der Adsorption bei variabler Temperatur länger ist, werden im Allgemeinen zwei Säulen für die Adsorption bei variabler Temperatur verwendet.
Die am häufigsten verwendeten Adsorptionsmittel für Adsorption bei variabler Temperatur und Druckwechseladsorption sind Molekularsieb, Aktivkohle, Kieselgel, Aluminiumoxid usw. Aufgrund seiner großen spezifischen Oberfläche ist es notwendig, das geeignete Adsorptionsmittel entsprechend den Anforderungen auszuwählen Trennsystem. Druckadsorption und Atmosphärendruckdesorption sind die Merkmale der Druckwechseladsorption. Der Druck der Druckadsorption kann mehrere MPa erreichen. Die Betriebstemperatur der Adsorption mit variabler Temperatur liegt im Allgemeinen nahe der Raumtemperatur, und die Temperatur der Wärmedesorption kann mehr als 150 °C erreichen.
Um die Effizienz zu verbessern und den Energieverbrauch zu senken, werden die Technologien Vakuum-Druckwechseladsorption (VPSA) und Vakuum-Temperaturwechseladsorption (TVSA) von PSA und PSA abgeleitet. Dieses Verfahren ist komplexer und teurer und eignet sich daher für die Gasverarbeitung im großen Maßstab. Unter Vakuumwechseladsorption versteht man die Adsorption bei Atmosphärendruck und die Desorption durch Vakuumpumpen. In ähnlicher Weise kann das Vakuumieren während des Desorptionsprozesses auch die Desorptionstemperatur senken und die Desorptionseffizienz verbessern, was der Nutzung minderwertiger Wärme im Prozess der Vakuumadsorption mit variabler Temperatur förderlich ist.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.02.2022
