PSA CO2 kogumise tehnoloogia rakendamine naftakeemiatööstuses

PSA materjalid

Adsorbeerivad materjalid on PSA püüdmise tehnoloogia tuum. Praegu kasutatakse CO2 PSA eraldamiseks nelja peamist adsorbentide tüüpi: süsinikupõhised adsorbendid, tseoliidi molekulaarsõelad, amiinipõhised adsorbendid ja metallorgaanilised raamistikud (MOF). Süsinikupõhised adsorbendid koosnevad peamiselt erinevatest aktiivsöest, süsinikukomposiitidest ja mikromesopoorsetest süsinikmaterjalidest; tavaliselt kasutatavate CO2 tseoliitmolekulaarsõelte hulka kuuluvad 13X, Y-tüüpi tseoliidid, klinoptiloliit ja 5A tseoliit; CO2 adsorptsioon amiinipõhiste adsorbentide poolt on peamiselt keemiline adsorptsioon. Kuna amiinmaterjalide mehaaniline tugevus ei ole kõrge, tuleb need üldjuhul laadida vormitud kandjale; MOF-idel kui tekkival materjalil on suur eripind ja paindlik reguleeritavus, kuid ettevalmistuskulud on suhteliselt kõrged ja ei sobi suuremahuliseks tegelikuks suitsugaaside töötlemiseks.

Süsinikupõhised adsorbendid
Süsinikupõhiste CO2 adsorbentide eelisteks on suur eripind, madal hind, hea hüdrofoobsus, kontrollitav tekstuur ja madal regenereerimisenergia tarbimine. Need on paljulubavad CO2 adsorptsioonimaterjalid. Süsinikupõhiste adsorbentide pind sisaldab erinevat tüüpi hapniku funktsionaalrühmi, nagu fenoolhüdroksüül, karboksüül, atsüül ja karbonüül, mis võivad olla adsorptsiooni aktiivsed keskused. Kaasatud interaktsioonid hõlmavad π-π kompleksi moodustumist, elektrostaatilist interaktsiooni ja elektronidoonori-aktseptori interaktsiooni. Erinevat tüüpi interaktsioonide sünergilise mõju tõttu võib adsorptsiooni käitumine olla keeruline. CO2 adsorptsioon süsinikupõhiste materjalide poolt on aga peamiselt nõrk füüsiline adsorptsioon, mida mõjutab suuresti temperatuur. Suitsugaaside temperatuur on üldiselt vahemikus 50–120 kraadi ja selektiivsus CO2 suhtes on suhteliselt madal. Adsorptsioonivõime langeb järsult kõrge temperatuuri tingimustes. Seetõttu on põhipunktid adsorbaadi ja adsorbendi vahelise interaktsiooni ning CO2 selektiivsuse parandamine.