Separation of ammonia and carbon dioxide by adsorption

Abstract

Tässä työssä on tutkittu ammoniakin ja hiilidioksidin erottamista adsorptio prosessilla ja suunniteltiin paineen muunteluun perustuvan adsorptioprosessin (PSA) käyttöä.

Työn tarkoituksena oli laskea adsorptioon perustuvan prosessin kannattavuus melamiinitehtaan poistokaasujen erotuksessa. Tätä varten työssä suunniteltiin tehdasmitta-kaavainen prosessi ja arvioitiin sen kannattavuus. Työssä mitattiin adsorptiotasapainot, joiden perusteella sovitettiin sopiva kokeellinen adsorptioisotermi. Adsorptioisotermi lisättiin simulointiohjelmaan, jonka avulla suunniteltiin kaksi vaihtoehtoista pilot laitteistoa kaasujen erottamiseksi. Toisella pilot laitteistolla saadaan mitattua vain läpäisykäyrät, mutta paremmalla versiolla saadaan myös tietoa erotettujen komponenttien puhtaudesta. Suunnittelun tärkeimpiä lähtökohtia on molempien komponenttien mahdollisimman korkea puhtaus ja talteenottoaste. Täysimittakaavainen tehdas suunniteltiin simulointiohjelmiston avulla kahdelle eri kapasiteetille ja arvioitiin niiden kustannukset ja kannattavuus. Adsorptioprosessit osoittautuivat kannattaviksi kaasuseoksen erottamisessa kummassakin tapauksessa

The work concerns the study of ammonia and carbon dioxide separation by adsorption. A pressure swing adsorption (PSA) process was designed for the gas mixture separation.

The aim of this work was to design a full-scale adsorption plant and to calculate the profitability of off gas separation in a melamine process. In the experimental part the adsorption equilibrium was measured and fitted to an adsorption isotherm. This experimental adsorption isotherm was added to a simulation program and then two pilot plants were designed for to the two-gas separation process. With the smaller pilot plant it is possible to measure only the breakthrough curves but the better pilot plant gives information also about the purity of the separated gas components. Two full-scale plants were designed for two different capacities by using the simulation program. The main design aspects for both components were high purity and high recovery rate. Both the plant investment and the operating costs were calculated and the profitability of the process was estimated. Gas mixture separation by adsorption proved to be economical in the two processes with different capacities.