ガスの分離・精製分野では、昨今のカーボンニュートラルへの要求と環境保護の強化に伴い、CO2有害ガスの捕捉、吸収、汚染物質の排出削減は、ますます重要な問題となっています。一方で、製造業の変革と高度化に伴い、高純度ガスの需要はさらに拡大しています。ガスの分離・精製技術には、低温蒸留、吸着、拡散などがあります。最も一般的で類似した 2 つの吸着プロセス、つまり圧力スイング吸着 (PSA) と可変温度吸着 (TSA) を紹介します。
圧力スイング吸着（PSA）の主原理は、固体材料中のガス成分の吸着特性の違いと圧力に応じて吸着量が変化する特性に基づいており、周期的な圧力変換を利用してガスの分離と精製を完了します。可変温度吸着（TSA）も固体材料に対するガス成分の吸着性能の違いを利用しますが、異なる点は吸着能力が温度変化に影響を受ける点と、周期的な温度可変を利用してガス分離を実現する点です。そして浄化。
圧力スイング吸着は、炭素回収、水素と酸素の生成、窒素メチル分離、空気分離、NOx 除去などの分野で広く使用されています。圧力は急速に変化するため、圧力スイング吸着のサイクルは一般に短く、数分でサイクルが完了する場合があります。また、可変温度吸着は主に炭素回収、VOCの精製、ガス乾燥などの分野で使用されますが、システムの熱伝達率によって制限され、加熱および冷却時間が長く、可変温度吸着サイクルは比較的長く、場合によってはそれ以上に達する可能性があります。したがって、急速な加熱と冷却をどのように実現するかは、可変温度吸着研究の方向性の 1 つです。動作サイクルタイムの違いにより、PSA を連続プロセスに適用するには複数のタワーを並列に必要とすることが多く、4 ～ 8 個のタワーが一般的な並列数です (動作サイクルが短いほど並列数は多くなります)。可変温度吸着の期間が長いため、通常、可変温度吸着には 2 本のカラムが使用されます。
可変温度吸着や圧力スイング吸着に最も一般的に使用される吸着剤はモレキュラーシーブ、活性炭、シリカゲル、アルミナなどですが、その比表面積が大きいため、吸着剤のニーズに応じて適切な吸着剤を選択する必要があります。分離システム。圧力スイング吸着の特徴として、加圧吸着と大気圧脱着があります。加圧吸着の圧力は数MPaに達する場合があります。可変温度吸着の動作温度は一般に室温付近ですが、加熱脱着の温度は150℃以上に達する場合があります。
効率を向上させ、エネルギー消費を削減するために、真空圧力スイング吸着 (VPSA) および真空温度スイング吸着 (TVSA) テクノロジーは PSA および PSA から派生したものです。このプロセスはより複雑で高価であるため、大規模なガス処理に適しています。真空スイング吸着は、大気圧での吸着と真空排気による脱着です。同様に、脱着プロセス中の真空化によっても脱着温度が低下し、脱着効率が向上します。これは、真空可変温度吸着プロセスでの低級熱の利用に役立ちます。
投稿日時: 2022 年 2 月 5 日
