پالایش گاز
تصفیه و خالص سازی گاز شامل حذف ناخالصی های فاز بخار، از جریان گاز اصلی است. فرآیندهایی که برای انجام تصفیه گاز توسعه یافته اند، از عملیات شستشوی ساده یکباره تا سیستم های بازیافت چند مرحله ای پیچیده، متغیر هستند. در بسیاری از موارد، پیچیدگی های فرآیند ناشی از نیاز به بازیابی ناخالصی یا استفاده مجدد از ماده به کار رفته برای حذف آن است. عملکرد اصلی فرآیندهای تصفیه گاز عموماً در یکی از پنج دسته زیر قرار می گیرد:
- جذب در یک مایع
- جذب سطحی روی یک جامد
- نفوذ از طریق یک غشاء
- تبدیل شیمیایی به یک ترکیب دیگر
- میعان
جذب در مایع (Absorption)
به انتقال یک جزء از فاز گازی به فاز مایعی گفته می‌شود که در آن حل می‌شود. دفع دقیقا برعکس آن است – انتقال یک جزء از فاز مایعی که در آن حل شده به فاز گازی. جذب بدون شک مهمترین عملیات واحد در فرآیندهای خالص‌سازی گاز است و جایگاه ویژه ای در صنایع شیمیایی دارد.
جذب سطحی روی یک جامد (Adsorption)
جذب سطحی، در کاربرد تصفیه گاز، به معنی تغلیظ انتخابی یک یا چند جزء از یک گاز در سطح یک جامد ریزمتخلخل است. مخلوط اجزاء جذب‌شده، “ماده جذب‌شده” نامیده می‌شود و جامد ریزمتخلخل، “جاذب” نام دارد. نیروهای جاذبه‌ای که ماده جذب‌شده را روی جاذب نگه می‌دارند، ضعیف‌تر از نیروهای پیوندهای شیمیایی هستند، و ماده جذب‌شده عموماً می‌تواند با افزایش دما یا کاهش فشار جزئی جزء در فاز گازی، آزاد شود (واجذب شود)، به روشی مشابه با جداسازی یک جزء جذب‌شده از محلول. هنگامی که یک جزء جذب‌شده به طور شیمیایی با جامد واکنش می‌دهد، این عمل “جذب شیمیایی” نامیده می‌شود و واجذب به طور کلی امکان‌پذیر نیست.
جذب سطحی روی یک جامد (Adsorption)
جذب سطحی، در کاربرد تصفیه گاز، به معنی تغلیظ انتخابی یک یا چند جزء از یک گاز در سطح یک جامد ریزمتخلخل است. مخلوط اجزاء جذب‌شده، “ماده جذب‌شده” نامیده می‌شود و جامد ریزمتخلخل، “جاذب” نام دارد. نیروهای جاذبه‌ای که ماده جذب‌شده را روی جاذب نگه می‌دارند، ضعیف‌تر از نیروهای پیوندهای شیمیایی هستند، و ماده جذب‌شده عموماً می‌تواند با افزایش دما یا کاهش فشار جزئی جزء در فاز گازی، آزاد شود (واجذب شود)، به روشی مشابه با جداسازی یک جزء جذب‌شده از محلول. هنگامی که یک جزء جذب‌شده به طور شیمیایی با جامد واکنش می‌دهد، این عمل “جذب شیمیایی” نامیده می‌شود و واجذب به طور کلی امکان‌پذیر نیست.
نفوذ غشایی (Membrane Permeation)
یکی از فناوری های جدید در زمینه تصفیه گاز است. در این فرآیند غشاهای پلیمری گازها را با نفوذ انتخابی یک یا چند جزئ گازی از یک طرف مانع غشایی به طرف دیگر جدا می کنند. اجزا در یک سطح در پلیمر حل می شوند و در نتیجه ی گرادیان غلظت از طریق غشاء منتقل می شوند. گرادیان غلظت توسط فشار جزیی بالای اجزای کلیدی در گاز در یک طرف مانع غشایی و فشار جزئی پایین در طرف دیگر حفظ می شود.اگر چه نفوذ غشایی در میان سایر فرآیندهای خالص سازی گاز جدید و نوآورانه می باشد اما به استفاده از این روش به سرعت در حال رشد است.
تبدیل شیمیایی(Chemical Conversion)
اصلی‌ترین فرآیند در گستره‌ی وسیعی از فرآیندها است، که می توان به واکنش‌های فاز گازی کاتالیزوری و غیر کاتالیزوری و واکنش اجزای فاز گازی با مواد جامد اشاره نمود. واکنش مواد گازی با مایعات و ذرات جامد معلق در مایعات، به عنوان حالت خاصی از جذب در نظر گرفته می‌شود و در زیرمجموعه‌ی آن موضوع مورد بحث قرار می‌گیرد. طراحی این سیستم ها شبیه به طراحی راکتورهای شیمیایی است و مهندسان طراح می بایست در این زمینه تجربیات کافی داشته باشند. پارامترهای طراحی خاص، مانند سرعت فضایی و زمان مورد نیاز در دماهای مختلف، در صورت وجود، برای طراحی فرآیندهای تبدیل شیمیایی بسیار موثر است.
میعان (Condensation)
به عنوان روشی برای خالص سازی گاز، عمدتاً برای حذف ترکیبات آلی فرار (VOCs) از گازهای خروجی مورد توجه است. این فرآیند شامل خنک کردن جریان گاز تا دمایی است که در آن ترکیب آلی دارای فشار بخار به اندازه کافی پایین باشد و سپس گاز میعان شده جمع آوری می شود.
