La separazione delle miscele di gas è l'uso di tecniche volte a separare i gas tra loro, sia per dare più prodotti che per purificare un unico prodotto. Possono essere utilizzati molti metodi, sia a temperatura ambiente che a temperatura inferiore (distillazione criogenica e condensazione frazionata). Le miscele di gas più colpite sono l' aria e il gas naturale .
L' oscillazione della pressione di adsorbimento (PSA) pressurizza e depressurizza il gas attorno a un adsorbente intermedio per adsorbire selettivamente alcuni componenti di un gas, consentendo ad altri di essere selettivamente eliminati.
L' oscillazione della temperatura di adsorbimento (TSA) utilizza una tecnica simile a quella sopra, ma variando la temperatura invece della pressione.
La distillazione criogenica viene eseguita su un gas liquefatto. Il gas viene compresso e quindi decompresso rapidamente, raffreddandolo e liquefacendo. Riscaldando gradualmente questo gas diventato liquido e regolando le diverse temperature di ebollizione, i suoi diversi componenti vengono separati.
La distillazione criogenica viene generalmente utilizzata solo per volumi molto elevati a causa del suo rapporto costo-scala non lineare, che rende il processo più economico su scala più ampia. Per questo motivo viene generalmente utilizzato solo per la separazione di componenti ad aria.
I metodi di separazione a membrana dei gas utilizzando membrane dense ( pervaporazione e permeazione di gas ) o porose ( diffusione di gas ). Queste membrane consentono ad alcuni gas di passare e di essere rimossi, mentre altri rimangono nel flusso di gas di alimentazione.
Queste tecniche non sono sviluppate così bene come altre tecniche di separazione del gas e quindi vengono utilizzate meno. Le sfide di produzione significano che le unità sono più adatte per operazioni su piccola e media scala.
Le tecnologie a membrana sono più spesso utilizzate per la rimozione dell'umidità e l' arricchimento dell'azoto . Sono anche utilizzati per la purificazione del gas naturale separando il diidrogeno nei gas di raffineria .
Il gas viene portato a contatto contro corrente con un liquido di lavaggio. Questo liquido si dissolve o reagisce con uno dei componenti della miscela di gas e lascia passare il resto. Un esempio di questo tipo di separazione è il lavaggio con ammine in cui la miscela di gas passa attraverso una soluzione acquosa di ammine.
La miscela di gas viene raffreddata in più fasi durante le quali le frazioni condensate vengono rimosse. Per le molecole la cui fase liquida non è stabile alla pressione atmosferica, come l' anidride carbonica , la condensazione può essere direttamente in forma solida e richiedere una raschiatura regolare del supporto.
La tabella seguente mette a confronto le diverse tecniche dal punto di vista dell'interesse d'uso:
Tecnico | Concentrazione del gas da separare dalla miscela di gas | Quantità di miscele di gas da trattare | Livello di recupero |
---|---|---|---|
Adsorbimento - desorbimento | Debole | Moderare | Alunno |
Distillazione criogenica | Alto | ||
Separazione delle membrane | Forte | Debole | |
Assorbimento | Debole | Alto | Moderare |