Zeolitové molekulové sitá hrajú kľúčovú úlohu v procese výroby vodíka PSA (Pressure Swing Adsorption) a ich selektívne adsorpčné vlastnosti sú kľúčom k dosiahnutiu efektívneho čistenia vodíka. Výroba PSA vodíka je fyzikálny adsorpčný proces, je to proces separácie plynov, ktorý využíva rôzne adsorpčné kapacity rôznych plynov na adsorbente s molekulovým sitom.
Ako prebieha proces čistenia vodíkom?
Keďže vodík sa používa v mnohých priemyselných a energetických odvetviach, najmä v palivových článkoch a elektronickom priemysle, majú mimoriadne prísne požiadavky, iba vodík vysokej čistoty môže splniť tieto požiadavky.
Vodík vyrobený zo surovín však často obsahuje vodnú paru a nečistoty ako oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, metán, plynný dusík a sulfidy. Táto voda a nečistoty môžu otráviť katalyzátory, znížiť účinnosť reakcie, korodovať zariadenia a predstavovať bezpečnostné riziká. Preto sa procesy súvisiace s čistením vodíka zameriavajú najmä na sušenie a odstraňovanie nečistôt.
Výroba a čistenie PSA vodíka
Výroba PSA vodíka je jedným z najčastejšie používaných procesov čistenia vodíka v priemysle. Je obzvlášť vhodný na čistenie zmesových plynov-obsahujúcich vodík, ako je koksárenský plyn a syngas (reformovanie zemného plynu, splyňovanie uhlia).
Čistenie vodíka PSA využíva rôzne selektívne adsorpčné schopnosti molekulových sít pod vysokým tlakom na oddelenie vodíka zo zmiešaného plynu. Rovnomerná veľkosť pórov molekulových sít im umožňuje zachytávať menšie molekuly nečistôt a uvoľňovať väčšie molekuly vodíka.
Tento mechanizmus vylúčenia veľkosti-zaisťuje účinné odstránenie vody a nečistôt a vytvára ultra-čistý vodík vhodný pre kritické aplikácie. A zeolitové molekulové sitá sa stali základným kameňom tohto procesu.
Pri vysokom tlaku sa adsorbujú nečistoty, zatiaľ čo vodík prechádza. Pri nízkom tlaku/vákuu sa molekulové sitá desorbujú (regenerujú) a uvoľňujú nečistoty. Periodickým prepínaním tlaku možno kontinuálne získavať vysoko čistý vodík.
Molekulové sitá na čistenie vodíka
Predúprava vstupného vzduchu-: Predtým, ako prúd zmiešaného plynu (obsahujúci vodík, vodnú paru, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, metán, plynný dusík atď.) vstúpi do systému PSA, je potrebné najprv odstrániť vodu zeolitovými molekulovými sitami typu 3A alebo 4A (alebo aktivovaným oxidom hlinitým).
Vysokotlaková adsorpcia: Nečistoty (ako je oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, metán, plynný dusík atď.) môžu byť adsorbované molekulovými sitami zeolitu typu 5A a niekedy sa môžu v kombinácii použiť aj molekulové sitá zeolitu typu 13X.
