PSA CO2 uztveršanas tehnoloģijas pielietojums naftas ķīmijas rūpniecībā

PSA materiāli

Adsorbējošie materiāli ir PSA uztveršanas tehnoloģijas pamatā. Pašlaik CO2 PSA atdalīšanai tiek izmantoti četri galvenie adsorbentu veidi: adsorbenti uz oglekļa bāzes, ceolīta molekulārie sieti, adsorbenti uz amīnu bāzes un metāla organiskie karkasi (MOF). Oglekļa adsorbenti galvenokārt sastāv no dažādām aktīvām oglēm, oglekļa kompozītmateriāliem un mikromezoporoziem oglekļa materiāliem; parasti izmantotie CO2 ceolīta molekulārie sieti ir 13X, Y tipa ceolīti, klinoptilolīts un 5A ceolīts; CO2 adsorbcija, ko veic adsorbenti uz amīnu bāzes, galvenokārt ir ķīmiskā adsorbcija. Tā kā amīna materiālu mehāniskā izturība nav augsta, tie parasti ir jānovieto uz formēta nesēja; MOF kā jaunam materiālam ir augsts īpatnējās virsmas laukums un elastīga regulējamība, taču sagatavošanas izmaksas ir salīdzinoši augstas un nav piemērotas liela mēroga faktiskai dūmgāzu attīrīšanai.

Adsorbenti uz oglekļa bāzes
Oglekļa bāzes CO2 adsorbentiem ir lielas īpatnējās virsmas priekšrocības, zema cena, laba hidrofobitāte, kontrolējama tekstūra un zems reģenerācijas enerģijas patēriņš. Tie ir daudzsološs CO2 adsorbcijas materiāls. Uz oglekli balstītu adsorbentu virsma satur dažāda veida skābekļa funkcionālās grupas, piemēram, fenola hidroksilgrupas, karboksilgrupas, acilgrupas un karbonilgrupas, kas var būt aktīvi adsorbcijas centri. Iesaistītās mijiedarbības ietver π-π kompleksu veidošanos, elektrostatisko mijiedarbību un elektronu donora-akceptora mijiedarbību. Dažādu veidu mijiedarbības sinerģiskā efekta dēļ adsorbcijas uzvedība var būt sarežģīta. Tomēr CO2 adsorbcija ar oglekļa bāzes materiāliem galvenokārt ir vāja fiziskā adsorbcija, ko lielā mērā ietekmē temperatūra. Dūmgāzu temperatūra parasti ir no 50 līdz 120 grādiem, un CO2 selektivitāte ir salīdzinoši zema. Augstas temperatūras apstākļos adsorbcijas spēja strauji samazinās. Tāpēc galvenais ir uzlabot mijiedarbību starp adsorbātu un adsorbentu un selektivitāti attiecībā uz CO2.