Hochdrucksorption

Hochdruckadsorption

Technologische Lösungen für Gasspeicher und Gastrennanlagen unterschiedlicher Art werden immer wichtiger, um verschiedene Lösungsansätze für Zukunftsfragen zu untersuchen. Hierzu gehören sowohl Gasspeicher für zukunftsträchtige Antriebe (H2-Speicher) als auch Möglichkeiten der unterirdischen CO2-Speicherung oder Anlagen für die Auftrennung unterschiedlicher Gas- und Dampfgemische. Bei diesen Prozessen wird in der Regel bei anderen Bedingungen gearbeitet, als sie zur Texturanalyse durch klassische N2-Adsorption bei 77 K angewendet werden. Zur Bestimmung von Adsorptionskapazitäten unter realen Bedingungen liefert die Hochdruckadsorption wichtige Ergebnisse oder ergänzt Aussagen von Adsorptionsuntersuchungen bei niedrigen Temperaturen und niedrigen Partial- bzw. Relativdrücken.

Messmethode

1. Statisch-volumetrisch

Die Adsorption von Reingasen bei hohen Drücken bis 200 bar und einem weiten Temperaturbereich dient der Ermittlung von technisch relevanten Sorptionsgleichgewichten. Die folgende Abbildung zeigt sogenannte Exzessisothermen von Methan an Aktivkohle bei unterschiedlichen Temperaturen bis in den Druckbereich von 200 bar.

Excess isotherms of Methane on an active carbon for different temperatures

Exzessisothermen von Methan an Aktivkohle bei unterschiedlichen Temperaturen

2. dynamische Adsorption (Flow-Methode, bis 10 bar)

Um technische Adsorptionsprozesse, und vor allem Gemischgasadsorption, wirklichkeitsgetreu abbilden zu können, braucht es eine repräsentative Probennahme und eine authentische Nachbildung des Strömungsfeldes innerhalb der Schüttung (siehe Abbildung).

Mit dem mixSorb L steht eine robuste Edelstahlkonstruktion zur Verfügung, welche Untersuchungen bei Temperaturen bis 450 °C und Drücken bis 10 bar ermöglicht.
Durch bis zu vier integrierte Massenflussregler lassen sich nahezu beliebige Gasgeschwindigkeiten und Gaszusammensetzungen definieren, einschließlich der Zumischung von Dämpfen. Die Detektion der Gaszusammensetzung erfolgt über einen integrierten Wärmeleitfähigkeitsdetektor oder ein zusätzliches Massenspektrometer. Eine Umkehr der Strömungsrichtung erlaubt umfassende Untersuchungen auch hinsichtlich des Desorptionsverhaltens technischer Adsorbentien. So können Fragen zur Regenerierbarkeit und Zyklenbeständigkeit des Adsorbens genauso beantwortet werden wie sich auch komplizierteste Druckwechseladsorptionsprozesse (PSA) experimentell nachbilden und simulieren lassen.

Messgeräte

 

mixSorb S:

Aufnahme von Durchbruchskurven; Verdampferoption; konzipiert für sehr kleine Probenmengen


 

mixSorb L:

Aufnahme von Durchbruchskurven; Verdampferoption; sicheres und einfach zu bedienendes Tischgerät


 

mixSorb SHP:

Aufnahme von Durchbruchskurven; Verdampferoption; konzipiert für sehr kleine Probenmengen und hohe Drücke (bis zu 68 bar)

Literatur und Normen

dynamicsorption.com – detaillierte Darstellung von Merkmalen, Vorteilen, wissenschaftlichem Hintergrund und Beispielen dynamischer Sorptionsmethoden (flow-Methoden)

  • PARTICLE WORLD 19; p. 20 – 25, „From the idea to the technology behind the separation process:
    mixSorb L is gearing up!“
  • Dynamic and equilibrium-based investigations of CO2-removalfrom CH4-rich gas mixtures on microporous adsorbents; A. Möller, R. Eschrich, C. Reichenbach, J. Guderian, M. Lange, J. Möllmer: Adsorption (2017) 23: 197-209; externer Link zur pdf-Ansicht
  • Partikelwelt 18, S. 24 – 30, „Von der Idee zum technischen Trennprozess: Das dynaSorb BT macht jetzt ordentlich Dampf!“
  • Partikelwelt 17; S. 22 – 27, „Dynamische Gastrennprozesse untersuchen, verstehen, verbessern: Durchbruchskurven-experimente mit dem dynaSorb BT“
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