A separação de misturas de gases é o uso de técnicas que visam separar os gases uns dos outros, seja para dar vários produtos ou para purificar um único produto. Muitos métodos podem ser usados, tanto em temperatura ambiente quanto em temperatura mais baixa (destilação criogênica e condensação fracionada). As misturas de gases mais afetadas são o ar e o gás natural .
A oscilação de pressão de adsorção (PSA) pressuriza e despressuriza o gás em torno de um adsorvente do meio para adsorver seletivamente alguns componentes de um gás, permitindo que outros sejam eliminados seletivamente.
A variação da temperatura de adsorção (TSA) usa uma técnica semelhante à anterior, mas variando a temperatura em vez da pressão.
A destilação criogênica é realizada em um gás liquefeito. O gás é comprimido e descomprimido rapidamente, o que o resfria e liquefaz. Ao aquecer gradualmente este gás que se tornou líquido e ao ajustar as diferentes temperaturas de ebulição, os seus diferentes componentes são separados.
A destilação criogênica geralmente é usada apenas para volumes muito altos devido à sua relação de escala de custo não linear, o que torna o processo mais econômico em uma escala maior. Por esse motivo, geralmente é usado apenas para a separação de componentes de ar.
Os métodos de separação por membrana de gases usando membranas densas ( pervaporação e permeação de gás ) ou porosas ( difusão de gás ). Essas membranas permitem que alguns gases passem e sejam removidos, enquanto outros permanecem na corrente de gás de alimentação.
Essas técnicas não são tão desenvolvidas quanto outras técnicas de separação de gases e, portanto, são menos utilizadas. Os desafios de fabricação significam que as unidades são mais adequadas para operações de pequena e média escala.
As tecnologias de membrana são usadas com mais frequência para remoção de umidade e enriquecimento de nitrogênio . Eles também são usados para a purificação de gás natural, separando o hidrogênio dos gases da refinaria .
O gás é colocado em contato contra a corrente com um líquido de lavagem. Este líquido se dissolve ou reage com um dos componentes da mistura de gases e permite que o resto passe. Um exemplo deste tipo de separação é a lavagem da amina durante a qual a mistura gasosa passa por uma solução aquosa de aminas.
A mistura gasosa é resfriada em vários estágios durante os quais as frações condensadas são removidas. Para moléculas cuja fase líquida não é estável à pressão atmosférica, como o dióxido de carbono , a condensação pode ser diretamente na forma sólida e requer raspagem regular do suporte.
A tabela a seguir compara as diferentes técnicas do ponto de vista do interesse em uso:
Técnico | Concentração do gás a ser separado da mistura de gás | Quantidade de misturas de gases a serem tratadas | Nível de recuperação |
---|---|---|---|
Adsorção - dessorção | Baixo | Moderado | Aluna |
Destilação criogênica | Alto | ||
Separação de membrana | Forte | Baixo | |
Absorção | Baixo | Alto | Moderado |