Druckwechseladsorption (PSA)

Zuverlässige Regelung in allen Prozessschritten

Die Druckwechseladsorption ist ein physikalisches Trennverfahren, mit dem einzelne Gase aus einem Gasgemisch isoliert werden können. Es wird vor allem in chemischen und petrochemischen Prozessen sowie in der Stahlindustrie eingesetzt, um beispielsweise Wasserstoff (H₂) aus Kokerei- oder Konvertierungsgasen oder Sauerstoff (O₂) und Stickstoff (N₂) aus Luft zu gewinnen.

Die Adsorption beruht darauf, dass sich Gasmoleküle an einem Festkörper anlagern. Der Festkörper (Adsorbens) wird speziell für die jeweilige Aufgabenstellung ausgewählt, sodass im Idealfall nur die zu isolierende Gaskomponente adsorbiert wird, während alle anderen Bestandteile des Gasgemischs das Adsorbens passieren. Häufig werden kohlenstoffhaltige Adsorbentien wie Aktivkohle oder Kohlenstoffmolekularsiebe und oxidische Adsorbentien wie Zeolithe eingesetzt. Die Reinheit des gewonnenen Gases (Adsorbat) hängt neben dem gewählten Adsorbens auch von den Temperatur- und Druckverhältnissen während des Prozesses ab, sodass auch die eingesetzten Regelarmaturen großen Einfluss auf das Ergebnis der Druckwechseladsorption haben.

Die Druckwechseladsorption ist in vier zyklisch ablaufende Verfahrensschritte unterteilt:

Adsorption: Die Adsorption erfolgt unter hohem Druck (bis zu 40 bar). Das Rohgas wird durch eine Adsorptionsmittelschüttung geleitet, wobei sich die leicht adsorbierbaren Gaskomponenten an der Oberfläche anreichern, während die gering oder nicht adsorbierbaren Gaskomponenten die Schüttung passieren. Die Beladung des Adsorbens kann bis zu einem Gleichgewichtszustand erfolgen, danach ist der Adsorptionsvorgang erschöpft.

Druckabsenkung: Die Druckabsenkung ist der erste Schritt der Regeneration (Desorption) des beladenen Adsorbens. Mit fallendem Druck lösen sich die adsorbierten Gaskomponenten vom Adsorbens und das Produktgas kann aus dem Adsorberbehälter abgeleitet werden.

Spülung: Zur vollständigen Regeneration des Adsorbens wird die Adsorptionsmittelschüttung mit dem Produktgas gespült.

Druckaufbau: Der Druckaufbau erfolgt unter Nutzung des Rohgasgemisches oder des Produktgases, bis die Prozessbedingungen für die Adsorption erneut erreicht sind.