रासायनिक अवशोषण विधि एवं PSA वेरिएबल-प्रेशर सॉर्ब्शन विधि की तुलना
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1. रासायनिक अवशोषण विधि के मूल सिद्धांत: उत्प्रेरकों की उपस्थिति में, अवशोषण घोल का उपयोग करके अम्ल-क्षार अभिक्रिया के माध्यम से गैसों में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड जैसे अम्लीय पदार्थों को अवशोषित किया जाता है; साथ ही, पानी में आसानी से घुलनशील गैसों जैसे अमोनिया को भी अवशोषित किया जा सकता है। विभिन्न अशुद्धियों से युक्त गैस, घोल-शुद्धीकरण प्रणाली एवं गैस-पुनर्उत्पादन प्रणाली के माध्यम से अपनी सभी अशुद्धियों एवं गैसों से मुक्त हो जाती है; इस प्रकार घोल का पुनः उपयोग संभव हो जाता है। पुनर्उत्पन्न गैस में 95% कार्बन डाइऑक्साइड होता है; इसे और शुद्ध करके उत्पाद के रूप में बेचा जा सकता है। इस विधि में, उत्पादन हेतु भाप बनाने के लिए लगभग 5% मीथेन गैस की आवश्यकता होती है। पीएसए ट्रांसवर्स अधिशोषण विधि: इस विधि में, गैसों को अधिशोषण पदार्थ से भरे बिस्तर से होकर गुजारा जाता है। चूँकि अधिशोषण पदार्थ, विभिन्न गैसों को अलग-अलग तरह से अधिशोषित करता है, इसलिए मिश्रित गैसों में से एक (या कई) गैसों का अधिकांश भाग उस बिस्तर पर ही अधिशोषित हो जाता है, जबकि थोड़ा ही भाग बाहर निकल पाता है। ； मिश्रित गैस में मौजूद अन्य गैसों में से अधिकांश भाग को बाहर निकलने दें; केवल थोड़ा ही भाग ही बेड लेयर पर चिपक जाए। ； इस प्रकार, निकलने वाली गैसों की सांद्रता में वृद्धि की जा सकती है। यह विधि, उन गैसों के विभिन्न घटकों के लिए उपयुक्त है, जिनमें से प्रत्येक घटक को अवशोषक द्वारा अवशोषित किए जाने की क्षमता में बहुत अंतर होता है। यह, अलग किए जाने वाले पदार्थों के विभिन्न घटकों के आणविक भार, आणविक आकार आदि गुणों में मौजूद अंतर पर निर्भर है। जितना अधिक अंतर होगा, उतना ही आसानी से उन्हें अलग किया जा सकेगा; साथ ही, अलग करने की लागत कम होगी एवं प्राप्त होने वाले उत्पाद की मात्रा भी अधिक होगी। इसके विपरीत, जितना कम अंतर होता है, उतना ही विभाजन करना कठिन हो जाता है; साथ ही विभाजन की लागत भी बढ़ जाती है, एवं प्राप्त होने वाले उत्प
2. चयनात्मक तुलना – रासायनिक अवशोषण विधि: रासायनिक अवशोषण विधि, कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन को अलग करने हेतु बहुत ही प्रभावी है। यह विधि, घुलनशील पदार्थों एवं कार्बन डाइऑक्साइड जैसी अम्लीय गैसों के साथ तेजी से अभिक्रिया करती है; लेकिन मीथेन के साथ कोई अभिक्रिया नहीं करती। बायोगैस के शुद्धीकरण के दौरान, अन्य सभी तरह के अम्लीय पदार्थों को भी हटाना आवश्यक है। इसलिए, रासायनिक अवशोषण विधि, गैसीय मीथेन के शुद्धीकरण हेतु उपयोग में आने वाली प्रक्रियाओं में विशेष रूप से उपयुक्त ह PSA वेरिएबल-प्रेशर सॉर्ब्शन विधि: सिद्धांत के आधार पर यह स्पष्ट है कि अभिकर्षक की गैसों के प्रति चयनात्मकता, गैस अणुओं के गुणों पर निर्भर है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों के अलगाव हेतु इस विधि की चयनात्मकता बहुत अच्छी है; इसके कारण उत्पादन दर भी अधिक होती है, एवं ऊर्जा की खपत भी कम होती है। यही कारण है कि वर्तमान में PSA वेरिएबल-प्रेशर सॉर्ब्शन विधि का उपयोग हाइड्रोजन उत्पादन, वॉटर-गैस, सेमी-वॉटर-गैस, एवं कोक-ओवन गैसों के अलगाव एवं शुद्धीकरण हेतु बखूबी किया जा रहा है। लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन को अलग करने में, चूँकि अवशोषक पदार्थों की इन दोनों गैसों को अवशोषित करने की क्षमता लगभग समान होती है, इसलिए वास्तव में ये दोनों पदार्थ वेरिएबल-प्रेशर अवशोषण तकनीक में आर्थिक रूप से अलग करने में कठिन माने जाते हैं। ऐसा इसलिए है, क्योंकि अवशोषक पदार्थ इन दोनों गैसों के प्रति चयनात्मकता नहीं दिखाता।
3. उत्पादन दर की तुलना: रासायनिक अवशोषण विधि: चूँकि रासायनिक अवशोषण विधि में कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन के अलग होने हेतु चयनात्मकता बहुत अधिक होती है; इसलिए घोल, कार्बन डाइऑक्साइड जैसी अम्लीय गैसों के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जबकि मीथेन के साथ लगभग कोई प्रतिक्रिया नहीं होती। इसी कारण ही इसकी उच्च दक्षता संभव हो पाती है। मीथेन को लगभग पूरी तरह से पुनः प्राप्त किया जा PSA ट्रांसफॉर्मेशनल एडसॉर्प्शन विधि: सिद्धांत के आधार पर यह समझा जा सकता है कि एडसॉर्बेंट की गैसों के प्रति चयनात्मकता, गैस अणुओं के गुणों पर निर्भर है। कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन को अलग करने हेतु, चूँकि एडसॉर्बेंट की इन दोनों गैसों को अवशोषित करने की क्षमता लगभग समान होती है, इसलिए यदि इन गैसों की सांद्रता बढ़ानी है, तो उत्पादन दर में काफी कमी आनी ही पड़ती है। वर्तमान तकनीकों के आधार पर, यदि उत्पाद में मीथेन की सांद्रता 95% तक पहुँचानी है, तो उत्पादन दर 50% से कम ही रहेगी।
4. उत्पादों की सांद्रता की तुलना – रासायनिक अवशोषण विधि: रासायनिक अवशोषण विधि में, घोल की सतह पर मौजूद वाष्प दबाव के आधार पर ही गैस की निकास सांद्रता निर्धारित की जाती है। अतः, घोल को पुनर्जीवित करते समय घोल में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को उचित रूप से समायोजित करने से, अवशोषण की प्रक्रिया में घोल की सतह पर कार्बन डाइऑक्साइड वाष्प का दबाव भी समायोजित हो जाता है; इस प्रकार कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता को नियंत्रित किया जा सकता है। यदि बायोगैस में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन आदि निष्क्रिय गैसें न हों, तो मीथेन की सांद्रता 99% से अधिक तक लाई जा सकती है। PSA ट्रांसफॉर्मेशनल एडसॉर्प्शन विधि: जैसा कि पहले ही बताया गया है, कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन को अलग करने हेतु, चूँकि एडसॉर्बेंट इन दोनों गैसों को लगभग समान ही मात्रा में अवशोषित करता है, इसलिए सांद्रता बढ़ाने हेतु आमतौर पर उत्पादन दर में काफी कमी करनी पड़ती है। वर्तमान तकनीकों के आधार पर, यदि उत्पाद में मीथेन की सांद्रता 95% तक पहुँचानी है, तो उत्पादन दर 50% से कम ही रहेगी। 98% से अधिक प्राप्त करना, वर्तमान तकनीकों के द्वारा लगभग असंभव है।
5. ऊर्जा-खपत की तुलना (मान लीजिए कि दोनों विधियों से 20MPa, 95% गुणवत्ता वाली पेट्रोलियम गैस ही उत्पन्न हो रही है):
**रासायनिक अवशोषण विधि**: इस विधि में ऊर्जा-खपत मुख्य रूप से संपीडन हेतु आवश्यक बिजली, पंपों हेतु आवश्यक बिजली, थोड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता, एवं भाप की आवश्यकता में होती है।
**PSA विधि**: इस विधि में ऊर्जा-खपत मुख्य रूप से संपीडन हेतु आवश्यक बिजली, प्रोग्रामेबल वाल्वों हेतु आवश्यक बिजली, एवं थोड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता में होती है।
सतही रूप से देखने पर ऐसा लगता है कि PSA विधि में भाप की कोई आवश्यकता ही नहीं है; लेकिन वास्तव में, रासायनिक अवशोषण विधि में आवश्यक भाप की मात्रा को पूरा करने हेतु गैस उत्पादन में 5% की कमी की जा सकती है। इस तरह, मीथेन की प्राप्ति दर 94–95% होती है, जबकि PSA विधि से मीथेन की प्राप्ति दर केवल 45% ही होती है। गैस की प्राप्ति दर में अंतर होने के कारण, समान मात्रा में संपीडित प्राकृतिक गैस उत्पन्न करने हेतु आवश्यक ऊर्जा में बहुत अंतर होता है। PSA विधि में रासायनिक अवशोषण विधि की तुलना में 2–3 गुना अधिक गैस को संपीडित करना पड़ता है; इसके अलावा बड़ी मात्रा में अपशिष्ट गैस भी उत्पन्न होती है। निवेश के दृष्टिकोण से, समान आकार के निवेश में, रासायनिक अवशोषण विधि की लागत PSA विधि की तुलना में एक-तिहाई से भी कम होती है। दोनों विधियों में होने वाली ऊर्जा-खपत की तुलना करने पर पता चलता है कि रासायनिक अवशोषण विधि में ऊर्जा-खपत, PSA विधि की तुलना में पाँचवाँ से तीसरा हिस्सा ही होती है।
**रासायनिक अवशोषण विधि**: इस विधि में ऊर्जा-खपत मुख्य रूप से संपीडन हेतु आवश्यक बिजली, पंपों हेतु आवश्यक बिजली, थोड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता, एवं भाप की आवश्यकता में होती है।
**PSA विधि**: इस विधि में ऊर्जा-खपत मुख्य रूप से संपीडन हेतु आवश्यक बिजली, प्रोग्रामेबल वाल्वों हेतु आवश्यक बिजली, एवं थोड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता में होती है।
सतही रूप से देखने पर ऐसा लगता है कि PSA विधि में भाप की कोई आवश्यकता ही नहीं है; लेकिन वास्तव में, रासायनिक अवशोषण विधि में आवश्यक भाप की मात्रा को पूरा करने हेतु गैस उत्पादन में 5% की कमी की जा सकती है। इस तरह, मीथेन की प्राप्ति दर 94–95% होती है, जबकि PSA विधि से मीथेन की प्राप्ति दर केवल 45% ही होती है। गैस की प्राप्ति दर में अंतर होने के कारण, समान मात्रा में संपीडित प्राकृतिक गैस उत्पन्न करने हेतु आवश्यक ऊर्जा में बहुत अंतर होता है। PSA विधि में रासायनिक अवशोषण विधि की तुलना में 2–3 गुना अधिक गैस को संपीडित करना पड़ता है; इसके अलावा बड़ी मात्रा में अपशिष्ट गैस भी उत्पन्न होती है। निवेश के दृष्टिकोण से, समान आकार के निवेश में, रासायनिक अवशोषण विधि की लागत PSA विधि की तुलना में एक-तिहाई से भी कम होती है। दोनों विधियों में होने वाली ऊर्जा-खपत की तुलना करने पर पता चलता है कि रासायनिक अवशोषण विधि में ऊर्जा-खपत, PSA विधि की तुलना में पाँचवाँ से तीसरा हिस्सा ही होती है।
6. कच्चे माल का समग्र उपयोग: रासायनिक अवशोषण विधि के बारे में पहले ही बताया गया है कि, कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन के अलगीकरण में इस विधि में उच्च स्तर की चयनात्मकता होती है; इस कारण मीथेन का उत्पादन दर अधिक होती है। पुनर्उत्पन्न गैस में मीथेन नहीं होता, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड की शुद्धता अधिक होती है। इसे आगे प्रसंस्कृत करके शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादों के रूप में बेचा जा सकता है। इस तरह, रासायनिक अवशोषण-पृथक्करण विधि के द्वारा गैसों को शुद्ध करने पर, कच्ची गैस का लगभग पूरा उपयोग किया जा सकता है। PSA ट्रांसफॉर्मेशनल एडसॉर्प्शन विधि: कार्बन डाइऑक्साइड एवं मीथेन को अलग करने हेतु, चूँकि एडसॉर्बेंट की इन दोनों गैसों को अवशोषित करने की क्षमता लगभग समान होती है, इसलिए सांद्रता बढ़ाने हेतु आमतौर पर उत्पादन दर में काफी कमी करनी पड़ती है। जैसा कि पहले बताया गया है, यदि उत्पाद में मीथेन की सांद्रता 95% तक पहुँचानी है, तो उत्पादन दर 50% से कम ही रह जाती है। 98% से अधिक प्राप्त करना, वर्तमान तकनीकों के द्वारा लगभग असंभव है। ऐसी स्थिति में, 95% मीथेन युक्त बोतलबंद प्राकृतिक गैस उत्पन्न करने हेतु, कुल कच्ची गैस का 75% हिस्सा अपशिष्ट गैस के रूप में ही निकल जाता है। इस अपशिष्ट गैस में भी बड़ी मात्रा में मीथेन होता है; इस कारण कार्बन डाइऑक्साइड की शुद्धता भी कम हो जाती है, और इसका कोई पुनर्उपयोग संभव नहीं होता। इसलिए, मीथेन एवं कार्बन डाइऑक्साइड को अलग करने हेतु PSA विधि का उपयोग उचित नहीं है; क्योंकि इस विधि में ऊर्जा की खपत अधिक होती है, उत्पादन दर कम होती है, उत्पाद की गुणवत्ता कम होती है, एवं इस विधि का उपयोगीकरण भी कम होता है।