คำอธิบาย
ชุดอุปกรณ์ลดคาร์บอน (decarbonization) สำหรับก๊าซธรรมชาติ เป็นอุปกรณ์สำคัญในการทำให้ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์หรือบำบัด เทคโนโลยี PSA (Physical Subsorption) เป็นเทคโนโลยีลดคาร์บอนที่ใช้พลังงานต่ำ โดยอาศัยการดูดซับและการคายประจุ CO2 ด้วยการเปลี่ยนความดันในการทำงาน เทคโนโลยีนี้มักจะดูดซับและแยก CO2 ออกจากก๊าซธรรมชาติที่ความดันในการทำงาน 0.5~1 MPa จากนั้นจึงทำการคายประจุด้วยสุญญากาศเพื่อฟื้นฟูสารดูดซับ วิธีการ PSA จัดอยู่ในกลุ่มการดูดซับทางกายภาพ แม้ว่าเมื่อเทียบกับการดูดซับทางเคมีแล้ว ความสามารถในการดูดซับจะจำกัดและมีความเลือกสรรต่ำ อย่างไรก็ตาม กระบวนการ PSA นั้นง่าย สารดูดซับมีอายุการใช้งานยาวนาน ฟื้นฟูได้ง่าย และใช้พลังงานต่ำ ในขณะเดียวกันก็มีข้อดี เช่น ระบบอัตโนมัติสูง ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมที่ดี และความยืดหยุ่นในการใช้งานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับก๊าซป้อนที่มีความดันสูง มักไม่จำเป็นต้องเพิ่มความดันอีก วิธีการ PSA สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้องโดยไม่ต้องใช้ความร้อนและความเย็น ช่วยประหยัดพลังงานได้ 1-2 เท่าเมื่อเทียบกับวิธีการ TSA (Transmission Saxosorption) นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธี TSA ที่เทียบเท่ากันแล้ว วิธี PSA ต้องการปริมาณการดูดซับที่น้อยกว่ามาก
มาตรฐานคุณภาพก๊าซธรรมชาติกำหนดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ไม่เกิน 3% และคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำหลังจากสัมผัสกับเหล็กนั้นมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมาก หากค่า pH เท่ากัน อัตราส่วนความเป็นกรดของคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะสูงขึ้นด้วย ดังนั้นระดับการกัดกร่อนของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อเหล็กจึงสูงขึ้นตามไปด้วย
การดูดซับแบบสลับความดัน (PSA) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้ในการแยกส่วนผสมของก๊าซในเทคโนโลยีการแยกโดยการดูดซับ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดูดซับทางเคมีแบบดั้งเดิม เทคโนโลยี PSA มีความน่าสนใจทางเศรษฐกิจสำหรับการกำจัดและนำ H2S และ CO2 กลับมาใช้ใหม่จากก๊าซธรรมชาติ และกำลังได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
เทคโนโลยีการแยกก๊าซแบบ PSA มีข้อดีคือใช้งานง่าย สูญเสียแรงดันต่ำ สามารถกำจัดน้ำพร้อมกับการกำจัด CO2 ได้ จุดน้ำค้างของก๊าซและน้ำที่บริสุทธิ์ต่ำ และผลิตภัณฑ์สามารถตอบสนองความต้องการในการส่งออกก๊าซได้ PSA สามารถใช้สำหรับการเพิ่มความเข้มข้นของ CO2 และการกำจัดกำมะถันแบบเลือกเฉพาะในก๊าซธรรมชาติได้
แผนผังแสดงขั้นตอนการทำงาน
การดูดซับดำเนินการภายใต้ความดัน และการคายประจุดำเนินการภายใต้ความดันที่ลดลง เนื่องจากวัฏจักรการดูดซับสั้นและความร้อนจากการดูดซับไม่สามารถระบายออกไปได้ทันเวลา จึงสามารถใช้ความร้อนจากการดูดซับในการคายประจุได้ ดังนั้น อุณหภูมิของชั้นดูดซับที่เกิดจากความร้อนจากการดูดซับและความร้อนจากการคายประจุจึงเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกระบวนการไอโซเทอร์มอล การทำงานของชั้นดูดซับแบบคงที่เพียงชั้นเดียว ไม่ว่าจะเป็นการดูดซับแบบแกว่งอุณหภูมิหรือการดูดซับแบบแกว่งความดัน เนื่องจากสารดูดซับจำเป็นต้องได้รับการฟื้นฟู การดูดซับจึงเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง ในอุตสาหกรรมจึงใช้ชั้นดูดซับสองชั้นขึ้นไป เพื่อให้การดูดซับและการฟื้นฟูชั้นดูดซับดำเนินการสลับกัน (หรือเป็นวัฏจักร) เพื่อให้มั่นใจถึงความต่อเนื่องของกระบวนการดูดซับทั้งหมด
คุณสมบัติเชิงฟังก์ชัน
ประสิทธิภาพของระบบแยกคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยการดูดซับแบบสลับความดัน (Pressure Swing Adsorption Decarbonization Skid) อยู่ที่ 90% สามารถแยก CO2 ออกได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงความดันและการดูดซับทางกายภาพ โดยไม่มีปฏิกิริยาเคมี นอกจากการกำจัด CO2 แล้ว เทคโนโลยี PSA ยังถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการกู้คืนและทำให้บริสุทธิ์ของ H2, CH4, CO, CO2 และก๊าซอื่นๆ อีกด้วย
