יישום טכנולוגיית לכידת CO2 PSA בתעשייה הפטרוכימית

PSA חומרים

חומרים סופחים הם הליבה של טכנולוגיית לכידת PSA. נכון לעכשיו, ישנם ארבעה סוגים עיקריים של סופחים המשמשים להפרדת PSA של CO2: סופחים מבוססי פחמן, נפות מולקולריות זאוליט, סופחים מבוססי אמין ומסגרות מתכת אורגניות (MOFs). סופחים מבוססי פחמן מורכבים בעיקר מפחמים פעילים שונים, מרוכבי פחמן וחומרי פחמן מיקרו-מזופוריים; נפות מולקולריות CO2 זאוליט בשימוש נפוץ כוללות זאוליט מסוג 13X, Y, קלינופטילוליט וזאוליט 5A; ספיחה של CO2 על ידי סופחים מבוססי אמין היא בעיקר ספיחה כימית. מכיוון שהחוזק המכני של חומרי אמין אינו גבוה, בדרך כלל יש להעמיס אותם על מנשא יצוק; ל-MOFs, כחומר מתפתח, יש שטח פנים ספציפי גבוה וניתנות להתאמה גמישה, אך עלות ההכנה גבוהה יחסית ואינה מתאימה לטיפול בגז פליטה בקנה מידה גדול.

סופחים על בסיס פחמן
לספוחי CO2 מבוססי פחמן יש את היתרונות של שטח פנים ספציפי גבוה, מחיר נמוך, הידרופוביות טובה, מרקם ניתן לשליטה וצריכת אנרגיית התחדשות נמוכה. הם חומר ספיחת CO2 מבטיח. פני השטח של סופחים מבוססי פחמן מכילים סוגים שונים של קבוצות פונקציונליות חמצן כגון הידרוקסיל פנולי, קרבוקסיל, אציל וקרבוניל, אשר עשויים להיות מרכזים פעילים לספיחה. האינטראקציות המעורבות כוללות קומפלקס π-π, אינטראקציה אלקטרוסטטית ואינטראקציה תורם-מקבל אלקטרונים. בשל ההשפעה הסינרגטית של סוגים שונים של אינטראקציות, התנהגות הספיחה עשויה להיות מורכבת. עם זאת, ספיחה של CO2 על ידי חומרים מבוססי פחמן היא בעיקר ספיחה פיזית חלשה, המושפעת מאוד מהטמפרטורה. טמפרטורת גזי הפליטה היא בדרך כלל בין 50 ל-120 מעלות, והסלקטיביות ל-CO2 נמוכה יחסית. יכולת הספיחה יורדת בחדות בתנאי טמפרטורה גבוהים. לכן, שיפור האינטראקציה בין האדסורבט לסופח והסלקטיביות ל-CO2 הן נקודות מפתח.