Descrizione
Il sistema di decarburazione (decarbonizzazione) del gas naturale è un dispositivo chiave nella purificazione o nel trattamento del gas naturale. La tecnologia PSA (Physical Adsorbing Adsorbing) è una tecnologia di decarbonizzazione a basso consumo energetico che realizza l'adsorbimento e il desorbimento della CO2 modificando la pressione di esercizio. Questa tecnologia solitamente adsorbe e separa la CO2 dal gas naturale a una pressione di esercizio di 0,5~1 MPa, per poi sottoporla a desorbimento sotto vuoto al fine di completare la rigenerazione dell'adsorbente. Il metodo PSA appartiene alla categoria dell'adsorbimento fisico e, sebbene rispetto all'adsorbimento chimico la sua capacità di adsorbimento sia limitata e la sua selettività inferiore, presenta vantaggi quali un flusso di processo semplice, una lunga durata dell'adsorbente, una facile rigenerazione e un basso consumo energetico. Allo stesso tempo, offre anche vantaggi quali un elevato grado di automazione, buoni benefici ambientali e un'elevata flessibilità operativa. In particolare, quando si lavora con gas di alimentazione ad alta pressione, di solito non è necessario pressurizzarlo nuovamente. Il metodo PSA può essere utilizzato a temperatura ambiente senza necessità di riscaldamento e raffreddamento, con un risparmio energetico pari a 1-2 volte quello del metodo TSA; inoltre, rispetto all'equivalente metodo TSA, il metodo PSA richiede una dose di adsorbimento molto inferiore.
Il contenuto di anidride carbonica nello standard di qualità del gas naturale non dovrebbe superare il 3%. Inoltre, l'anidride carbonica presente nell'acqua dopo il contatto con l'acciaio ha un forte potere corrosivo. A parità di valore del pH, anche il rapporto di acidità dell'anidride carbonica è più elevato, pertanto il grado di corrosione dell'acciaio da parte dell'anidride carbonica è anch'esso maggiore.
L'adsorbimento a variazione di pressione (PSA) è una nuova tecnologia utilizzata per separare miscele gassose nell'ambito della tecnologia di separazione per adsorbimento. Rispetto al tradizionale metodo di assorbimento chimico, la tecnologia PSA è economicamente vantaggiosa per la rimozione e il recupero di H2S e CO2 dal gas naturale ed è oggetto di un intenso sviluppo.
La tecnologia di separazione del gas PSA presenta i vantaggi di un funzionamento semplice, bassa perdita di pressione, disidratazione durante la rimozione della CO2, basso punto di rugiada del gas purificato e dell'acqua, e i prodotti possono soddisfare i requisiti per l'esportazione del gas. Il PSA può essere utilizzato per la concentrazione di CO2 e la desolforazione selettiva nel gas naturale.
Diagramma di flusso
L'adsorbimento è stato effettuato sotto pressione e il desorbimento a pressione ridotta. Poiché il ciclo di adsorbimento è breve e il calore di adsorbimento non può essere dissipato in tempo, può essere utilizzato per il desorbimento. Pertanto, la temperatura del letto di adsorbimento, causata dal calore di adsorbimento e dal calore di desorbimento, subisce poche variazioni, il che può essere considerato un processo isotermico. Nel funzionamento con un singolo letto di adsorbimento fisso, sia esso adsorbimento a variazione di temperatura o a variazione di pressione, poiché l'adsorbente deve essere rigenerato, l'adsorbimento è intermittente. Nell'industria, si utilizzano due o più letti di adsorbimento, in modo che l'adsorbimento e la rigenerazione del letto di adsorbimento vengano eseguiti alternativamente (o in un ciclo continuo), per garantire la continuità dell'intero processo di adsorbimento.
Caratteristiche funzionali
L'efficienza del sistema di decarbonizzazione a decarbonizzazione con variazione di pressione (PSA) è del 90%. La CO2 può essere separata mediante variazione di pressione e adsorbimento fisico, senza reazione chimica. Oltre alla rimozione della CO2, la tecnologia PSA è ampiamente utilizzata nel recupero e nella purificazione di H2, CH4, CO, CO2 e altri gas.
