Industriegase enthalten eine Vielzahl von Abgasen mit unterschiedlichen Wasserstoffanteilen. Die Abtrennung und Reinigung von Wasserstoff zählt zu den frühesten industrialisierten Anwendungsgebieten der PSA-Technologie.
Das Prinzip der PSA-Trennung von Gasgemischen beruht darauf, dass sich die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels für verschiedene Gaskomponenten mit dem Druck ändert. Die Verunreinigungen im Eingangsgas werden durch Hochdruckadsorption entfernt und durch Druckreduzierung und Temperaturerhöhung desorbiert. Die Entfernung von Verunreinigungen und die Gewinnung reiner Komponenten werden somit durch gezielte Druck- und Temperaturänderungen erreicht.
Die PSA-Wasserstoffproduktion nutzt das Molekularsieb-Adsorptionsmittel JZ-512H zur Abtrennung des wasserstoffreichen Gases. Dieser Vorgang erfolgt durch Druckänderung im Adsorptionsbett. Da Wasserstoff nur schwer adsorbiert wird, werden andere Gase (die als Verunreinigungen bezeichnet werden) leicht adsorbiert. Daher entsteht wasserstoffreiches Gas, wenn der Druck nahe dem Eingangsdruck des behandelten Gases liegt. Die Verunreinigungen werden während der Desorption (Regeneration) freigesetzt, und der Druck sinkt allmählich auf den Desorptionsdruck.
Der Adsorptionsturm führt abwechselnd Adsorption, Druckausgleich und Desorption durch, um eine kontinuierliche Wasserstoffproduktion zu gewährleisten. Angereicherter Wasserstoff tritt unter einem bestimmten Druck in das System ein. Dieser durchströmt den mit einem speziellen Adsorptionsmittel gefüllten Turm von unten nach oben. CO/CH₄/N₂ lagern sich als starke Adsorptionskomponenten an der Oberfläche des Adsorptionsmittels an, während H₂ als Adsorptionskomponente in das Bett eindringt. Der am oberen Ende des Adsorptionsturms gesammelte Produktwasserstoff wird nach außen abgeleitet. Sobald das Adsorptionsmittel im Bett mit CO/CH₄/N₂ gesättigt ist, wird der angereicherte Wasserstoff anderen Adsorptionstürmen zugeführt. Während der Adsorptions- und Desorptionsprozesse verbleibt ein gewisser Restdruck an Produktwasserstoff im adsorbierten Turm. Dieser reine Wasserstoff dient dem Druckausgleich und der Spülung der zuvor desorbierten Druckausgleichstürme. Dadurch wird nicht nur der im Adsorptionsturm verbleibende Wasserstoff genutzt, sondern auch die Druckanstiegsgeschwindigkeit im Adsorptionsturm verlangsamt, der Ermüdungsgrad im Adsorptionsturm verringert und somit der Zweck der Wasserstoffabtrennung effektiv erreicht.
Das Molekularsieb JZ-512H kann zur Gewinnung von hochreinem Wasserstoff verwendet werden.
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