Applicazione della tecnologia di cattura della CO2 PSA nell'industria petrolchimica

Materiali PSA

I materiali adsorbenti sono il cuore della tecnologia di cattura PSA. Attualmente, ci sono quattro tipi principali di adsorbenti utilizzati per la separazione PSA della CO2: adsorbenti a base di carbonio, setacci molecolari di zeolite, adsorbenti a base di ammine e strutture metallo-organiche (MOF). Gli adsorbenti a base di carbonio sono composti principalmente da vari carboni attivi, compositi di carbonio e materiali di carbonio micro-mesoporosi; i setacci molecolari di zeolite CO2 comunemente usati includono zeoliti di tipo 13X, Y, clinoptilolite e zeolite 5A; l'adsorbimento di CO2 da parte di adsorbenti a base amminica è principalmente un adsorbimento chimico. Poiché la resistenza meccanica dei materiali amminici non è elevata, generalmente necessitano di essere caricati su un supporto stampato; I MOF, in quanto materiale emergente, hanno un'elevata area superficiale specifica e una possibilità di regolazione flessibile, ma il costo di preparazione è relativamente elevato e non sono adatti per il trattamento effettivo dei fumi su larga scala.

Adsorbenti a base di carbonio
Gli adsorbenti di CO2 a base di carbonio presentano i vantaggi di un'elevata area superficiale specifica, un prezzo basso, una buona idrofobicità, una struttura controllabile e un basso consumo energetico di rigenerazione. Sono un materiale promettente per l’assorbimento di CO2. La superficie degli adsorbenti a base di carbonio contiene diversi tipi di gruppi funzionali dell'ossigeno come idrossile fenolico, carbossile, acile e carbonile, che possono essere centri attivi di adsorbimento. Le interazioni coinvolte includono la complessazione π-π, l'interazione elettrostatica e l'interazione donatore-accettore di elettroni. A causa dell'effetto sinergico di diversi tipi di interazioni, il comportamento di adsorbimento può essere complesso. Tuttavia, l’adsorbimento di CO2 da parte di materiali a base di carbonio è principalmente un debole adsorbimento fisico, che è fortemente influenzato dalla temperatura. La temperatura dei fumi è generalmente compresa tra 50 e 120 gradi e la selettività per la CO2 è relativamente bassa. La capacità di assorbimento diminuisce drasticamente in condizioni di alta temperatura. Pertanto, il miglioramento dell’interazione tra l’adsorbato e l’adsorbente e la selettività per la CO2 sono punti chiave.