Adsorptionsverfahren für Post-Combustion

Für die Abscheidung von CO₂ aus Gasgemischen werden neben Absorptionsverfahren wie die Aminwäsche auch Adsorptionsverfahren eingesetzt.

Bei den Adsorptionsverfahren werden die unterschiedlich starken Wechselwirkungen der Gaskomponenten mit der Oberfläche eines Feststoffs, dem Adsorbenten, auch Adsorbens genannt, ausgenutzt.

Die Adsorptionsverfahren arbeiten entweder zyklisch oder kontinuierlich. Bei zyklisch arbeitenden Verfahren durchströmt das Rauchgas das Festbett, bis dieses regeneriert werden muss. Die Regenerierung des Festbetts erfolgt z. B. durch eine Druckwechsel- oder Temperaturwechseladsorption, die als PSA bzw. TSA abgekürzt werden.

Die Regenerierung der mit CO₂ beladenen Feststoffoberfläche erfolgt bei der TSA-Methode durch eine Temperaturerhöhung, bei der PSA-Methode durch eine Druckabsenkung.

Zyklisch arbeitende Adsorptionsverfahren mit TSA- oder PSA-Regenerierung werden bereits kommerziell zur CO₂-Abtrennung bei der Biogasaufbereitung, Synthesegas- und Wasserstofferzeugung eingesetzt.

Die Druck- und Temperaturwechseladsorption erfordert eine vorherige Entfernung einiger Begleitstoffe wie z. B. Schwefelwasserstoff, da diese auf dem Feststoff-Adsorbenten adsorbieren und die Trennleistung beeinträchtigen oder zum Erliegen bringen.

Die Druckwechseladsorption bietet sich u. a. dann an, wenn das zu reinigende Gas sehr billig ist und die Produktausbeute nicht das entscheidende Kriterium für den Prozess ist. Der Einsatz einer Druckwechseladsorption ist dann besonders sinnvoll, wenn das zu reinigende Gas bei dem erforderlichen Adsorptionsdruck vorliegt. Der Adsorptionsdruck liegt in der Regel bei 10 bis 40 bar.

Als CO₂-Adsorbentien für die CO₂-Abscheidung aus Kraftwerksrauchgasen, d. h. bei der Post-Combustion-Verfahrensroute kommen anorganische Materialien wie Metalloxide, z. B. Al₂O₃, Zeolithe und Aktivkohle in Frage.

Auch komplexe organisch-anorganische Hybride, sogenannte metal organic frameworks, auch MOFs genannt, können CO₂ reversibel adsorbieren.

Begriffssynonyme:

• Synonym für Adsorbent: Adsorbens, Adsorbentien, Adsorbenzien
• Synonym für Druckwechseladsorption (PSA): Pressure swing adsorption (PSA)
• Synonym für Temperaturwechseladsorption (TSA): Temperature swing adsorption (TSA)
• Synonym für metallic organic frameworks: MOFs

Begriffserläuterung:

• Metall-organische Gerüstverbindungen, abgekürzt MOF, sind mikroporöse Materialien, die aus metallischen Knotenpunkten und organischen Molekülen als Verbindungselemente zwischen den Knoten aufgebaut sind.