Toepassing van PSA CO2-afvangtechnologie in de petrochemische industrie

PSA-materialen

Adsorberende materialen vormen de kern van de PSA-afvangtechnologie. Momenteel worden er vier hoofdtypen adsorbentia gebruikt voor PSA-scheiding van CO2: op koolstof gebaseerde adsorbentia, zeoliet moleculaire zeven, op amine gebaseerde adsorbentia en metaalorganische raamwerken (MOF's). Op koolstof gebaseerde adsorbentia bestaan ​​voornamelijk uit verschillende actieve koolsoorten, koolstofcomposieten en micro-mesoporeuze koolstofmaterialen; algemeen gebruikte CO2-zeoliet moleculaire zeven omvatten 13X, Y-type zeolieten, clinoptiloliet en 5A-zeoliet; de adsorptie van CO2 door op amine gebaseerde adsorbentia is voornamelijk chemische adsorptie. Omdat de mechanische sterkte van aminematerialen niet hoog is, moeten ze in het algemeen op een gegoten drager worden geladen; MOF's hebben als opkomend materiaal een hoog specifiek oppervlak en een flexibele aanpasbaarheid, maar de voorbereidingskosten zijn relatief hoog en zijn niet geschikt voor grootschalige daadwerkelijke rookgasbehandeling.

Op koolstof gebaseerde adsorbentia
Op koolstof gebaseerde CO2-adsorbentia hebben de voordelen van een hoog specifiek oppervlak, een lage prijs, een goede hydrofobiciteit, een regelbare textuur en een laag energieverbruik voor regeneratie. Ze zijn een veelbelovend CO2-adsorptiemateriaal. Het oppervlak van op koolstof gebaseerde adsorbentia bevat verschillende soorten functionele zuurstofgroepen, zoals fenolische hydroxyl-, carboxyl-, acyl- en carbonylgroepen, die actieve centra voor adsorptie kunnen zijn. De betrokken interacties omvatten π-π-complexatie, elektrostatische interactie en elektronendonor-acceptorinteractie. Vanwege het synergetische effect van verschillende soorten interacties kan het adsorptiegedrag complex zijn. De adsorptie van CO2 door op koolstof gebaseerde materialen is echter voornamelijk een zwakke fysische adsorptie, die sterk wordt beïnvloed door de temperatuur. De rookgastemperatuur ligt doorgaans tussen de 50 en 120 graden en de selectiviteit voor CO2 is relatief laag. Het adsorptievermogen neemt sterk af bij hoge temperaturen. Daarom zijn het verbeteren van de interactie tussen het adsorbaat en het adsorbens en de selectiviteit voor CO2 belangrijke punten.