PSA-hiilidioksidin talteenottoteknologian soveltaminen petrokemianteollisuudessa

PSA materiaalit

Adsorboivat materiaalit ovat PSA-sieppaustekniikan ydin. Tällä hetkellä CO2:n PSA-erotukseen käytetään neljää pääasiallista adsorbenttityyppiä: hiilipohjaiset adsorbentit, zeoliittimolekyyliseulat, amiinipohjaiset adsorbentit ja metalliorgaaniset kehykset (MOF). Hiilipohjaiset adsorbentit koostuvat pääasiassa erilaisista aktiivihiileistä, hiilikomposiiteista ja mikro-mesohuokoisista hiilimateriaaleista; yleisesti käytettyjä CO2-zeoliittimolekyyliseuloja ovat 13X, Y-tyypin zeoliitit, klinoptiloliitti ja 5A-zeoliitti; amiinipohjaisten adsorbenttien aiheuttama CO2:n adsorptio on pääasiassa kemiallista adsorptiota. Koska amiinimateriaalien mekaaninen lujuus ei ole korkea, ne on yleensä kuormitettava muotoillulle alustalle; MOF:illa on esiintulevana materiaalina suuri ominaispinta-ala ja joustava säädettävyys, mutta valmistuskustannukset ovat suhteellisen korkeat, eivätkä ne sovellu laajamittaiseen varsinaiseen savukaasujen käsittelyyn.

Hiilipohjaiset adsorbentit
Hiilipohjaisten CO2-adsorbentien etuna on suuri ominaispinta-ala, alhainen hinta, hyvä hydrofobisuus, säädeltävä rakenne ja alhainen regenerointienergian kulutus. Ne ovat lupaava CO2-adsorptiomateriaali. Hiilipohjaisten adsorbenttien pinta sisältää erilaisia ​​happifunktionaalisia ryhmiä, kuten fenolisen hydroksyylin, karboksyylin, asyylin ja karbonyylin, jotka voivat olla aktiivisia adsorptiokeskuksia. Mukana olevat vuorovaikutukset sisältävät π-π-kompleksin muodostumisen, sähköstaattisen vuorovaikutuksen ja elektronin luovuttajan ja vastaanottajan vuorovaikutuksen. Erityyppisten vuorovaikutusten synergistisen vaikutuksen vuoksi adsorptiokäyttäytyminen voi olla monimutkaista. Hiilipohjaisten materiaalien CO2:n adsorptio on kuitenkin pääasiassa heikkoa fysikaalista adsorptiota, johon lämpötila vaikuttaa suuresti. Savukaasujen lämpötila on yleensä 50-120 astetta ja CO2-selektiivisyys on suhteellisen alhainen. Adsorptiokyky laskee jyrkästi korkeissa lämpötiloissa. Siksi adsorbaatin ja adsorbentin välisen vuorovaikutuksen ja CO2-selektiivisyyden parantaminen ovat avainkohtia.