Beschreibung
Die Erdgasentkohlungsanlage (Entkarbonisierungsanlage) ist eine Schlüsselkomponente der Erdgasaufbereitung. Die Druckstressadsorption (PSA) ist eine energiearme Entkarbonisierungstechnologie, die CO₂-Adsorption und -Desorption durch Änderung des Betriebsdrucks erreicht. Diese Technologie adsorbiert und trennt CO₂ üblicherweise bei einem Betriebsdruck von 0,5–1 MPa aus Erdgas und führt anschließend eine Vakuumdesorption durch, um das Adsorptionsmittel zu regenerieren. Die PSA-Methode zählt zur physikalischen Adsorption. Im Vergleich zur chemischen Adsorption ist ihre Adsorptionskapazität jedoch begrenzt und ihre Selektivität geringer. Der PSA-Prozessablauf ist jedoch einfach, das Adsorptionsmittel hat eine lange Lebensdauer, ist leicht zu regenerieren und der Energieverbrauch ist niedrig. Gleichzeitig bietet die PSA Vorteile wie einen hohen Automatisierungsgrad, gute Umweltverträglichkeit und hohe Betriebsflexibilität. Insbesondere bei der Verarbeitung von Hochdruck-Zulaufgas ist in der Regel keine erneute Druckbeaufschlagung erforderlich. Die PSA-Methode kann bei Raumtemperatur ohne Heizung und Kühlung betrieben werden und spart im Vergleich zur thermischen Adsorption (TSA) 1- bis 2-mal mehr Energie. Darüber hinaus benötigt die PSA-Methode im Vergleich zur entsprechenden TSA-Methode eine wesentlich geringere Adsorptionsdosis.
Der Kohlendioxidgehalt im Erdgas sollte laut Qualitätsnorm 3 % nicht überschreiten. Kohlendioxid im Wasser wirkt stark korrosiv auf Stahl. Bei gleichem pH-Wert ist der Säuregrad des Kohlendioxids höher, wodurch auch der Korrosionsgrad von Stahl durch Kohlendioxid steigt.
Die Druckwechseladsorption (PSA) ist eine neue Technologie zur Trennung von Gasgemischen mittels Adsorptionstechnik. Im Vergleich zur herkömmlichen chemischen Absorption ist die PSA-Technologie wirtschaftlich attraktiv für die Entfernung und Rückgewinnung von H₂S und CO₂ aus Erdgas und wird daher intensiv weiterentwickelt.
Die PSA-Gastrenntechnologie zeichnet sich durch einfache Bedienung, geringen Druckverlust, gleichzeitige Entwässerung bei CO₂-Entfernung, niedrigen Taupunkt des gereinigten Gases und Wassers sowie die Erfüllung der Exportanforderungen für Erdgas aus. PSA kann zur CO₂-Konzentration und selektiven Entschwefelung von Erdgas eingesetzt werden.
Flussdiagramm
Die Adsorption erfolgte unter Druck, die Desorption unter reduziertem Druck. Da der Adsorptionszyklus kurz ist und die Adsorptionswärme nicht rechtzeitig abgeführt werden kann, eignet er sich für die Desorption. Daher ändert sich die Temperatur des Adsorptionsbetts aufgrund der Adsorptions- und Desorptionswärme kaum, sodass der Prozess als isotherm betrachtet werden kann. Der Betrieb eines einzelnen, festen Adsorptionsbetts, egal ob es sich um Temperatur- oder Druckwechseladsorption handelt, ist aufgrund der notwendigen Regeneration des Adsorptionsmittels intermittierend. In der Industrie werden daher zwei oder mehr Adsorptionsbetten eingesetzt, sodass Adsorption und Regeneration des Adsorptionsbetts abwechselnd (zyklisch) erfolgen und so die Kontinuität des gesamten Adsorptionsprozesses gewährleistet ist.
Funktionale Merkmale
Die Effizienz der Druckwechseladsorptionsanlage zur CO₂-Entkarbonisierung beträgt 90 %. CO₂ kann durch Druckänderung und physikalische Adsorption ohne chemische Reaktion abgetrennt werden. Neben der CO₂-Entfernung findet die PSA-Technologie breite Anwendung bei der Rückgewinnung und Reinigung von H₂, CH₄, CO, CO₂ und anderen Gasen.
