Qualitativer Vergleich kommerzieller und innovativer Adsorbentien zur Druckwechseladsorption unter Variation der Prozessparameter Druck und Volumenstrom

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein qualitativer Vergleich zwischen einer kommerziellen und mehreren innovativen Aktivkohlen zur Anwendung in der Druckwechseladsorption durchgeführt. Die Druckwechseladsorption ist ein etabliertes Verfahren zur Gasaufbereitung und ein Baustein in der Wasserstoffwirtschaft. Dazu wurden Durchbruchversuche an einer Versuchsanlage durchgeführt, welche die wesentlichen Prozessschritte der Druckwechseladsorption durchgeht. In den Versuchen wurden die Parameter Gaszusammensetzung, Druck und Volumenstrom variiert, um die Beladungskapazitäten der Materialien zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, dass zwei der drei innovativen Aktivkohlen höhere Beladungskapazitäten als die kommerzielle Referenz aufweisen. Die dritte innovative Aktivkohle erreicht nur vergleichbare Ergebnisse zur kommerziellen Aktivkohle. Die Untersuchung verdeutlicht das Potenzial innovativer Aktivkohlen für den Einsatz in PSA-Prozessen, macht jedoch auch die Notwendigkeit weiterer Optimierungen deutlich. Besonders im Hinblick auf die Reduzierung des Abriebs ist eine Weiterentwicklung erforderlich, um eine ausreichende mechanische Stabilität im industriellen Maßstab zu gewährleisten. Zukünftige Untersuchungen an einer erweiterten Versuchsanlage mit vier Kolonnen sollen das Verhalten der Aktivkohlen unter praxisnäheren Bedingungen und höheren Drücken aufzeigen.This work consists of a qualitative comparison between a commercial and several innovative activated carbons for the application of pressure swing adsorption. Pressure swing adsorption is an established gas separation technology and plays an important role in the transition towards a hydrogen-based future. Breakthrough experiments were carried out on a teststand which went through the different stages of pressure swing adsorption. In the experiments, different gas compositions, pressures and flow rates were investigated to determine the adsorption capacities of the activated carbons. The results show that two of the three innovative activated carbons consistently perform better than the commercial one. The third innovative material does at best only about match compared to commercial activated carbon. The analysis shows the potential of the innovative activated carbons. Optimization, especially regarding abrasion, is needed for the implementation into industrial applications. Future studies will happen on a unit with four columns, which will provide more insight into realistic conditions and higher pressures