Schéma d’un procédé d’AMP conventionnel

La technologie de base de Xebec tire profit d’un procédé à la fois simple et ancien de séparation et de purification des gaz : l’adsorption modulée en pression (AMP).

L’AMP, une technologie couramment utilisée pour purifier les gaz, a été lancée sur le marché dans les années 1960. On l’utilise abondamment aujourd’hui dans la production et la purification de l’oxygène, de l’azote et de l’hydrogène à des fins industrielles. La technologie d’AMP s’appuie sur la capacité de certaines matières, comme le charbon actif et les zéolithes, d’adsorber et de désorber des gaz particuliers tandis que la pression est augmentée et abaissée. La technologie d’AMP peut notamment servir à séparer un gaz d’un mélange gazeux. Les systèmes d’AMP reposent généralement sur un procédé cyclique dans lequel plusieurs enceintes reliées entre elles et renfermant un matériau adsorbant sont soumises à des phases successives de pressurisation et de dépressurisation afin de produire un flux continu de gaz purifié.

Le fonctionnement simplifié d’un procédé d’AMP permettant de séparer l’hydrogène d’un gaz d’alimentation contenant de l’eau ou des impuretés, comme le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone, est illustré dans le schéma présenté à droite.

Phase de production

• Le gaz d’alimentation contaminé est injecté dans un réservoir à grande pression. Le réservoir contient des billes de matériau adsorbant.
• Les impuretés du gaz d’alimentation, comme le dioxyde de carbone, sont adsorbées par les surfaces internes des billes d’adsorbant, laissant dans l’enceinte l’hydrogène purifié, dont la plus grande partie est récupérée.
• La pression du réservoir est réduite, ce qui a pour effet de libérer les impuretés du matériau adsorbant.

Phase de régénération

• Une petite quantité de l’hydrogène récupéré est utilisée pour évacuer le gaz résiduel par un orifice de sortie, et préparer ainsi l’enceinte en vue d’un autre cycle de production.

Les systèmes d’AMP conventionnels utilisés aujourd’hui dans l’industrie se composent de quatre à seize grandes enceintes reliées entre elles par un réseau complexe de tuyaux et de soupapes permettant de faire passer les flux gazeux d’une enceinte à l’autre. Bien que très répandus dans l’industrie, les systèmes d’AMP à grande échelle présentent selon nous un certain nombre de désavantages inhérents. En effet, ces systèmes d’AMP ont généralement des cycles lents, de l’ordre de 0,05 à 0,5 cycle/minute, puisque les cycles plus rapides entraîneraient la suspension ou la « fluidisation » des billes d’adsorbant dans l’enceinte, qui finiraient par s’user et ne plus remplir leur fonction. Pour répondre aux exigences de capacité des clients, les systèmes d’AMP conventionnels doivent donc offrir de grandes enceintes pour compenser leurs cycles lents, ce qui entraîne un encombrement et des coûts importants. L’utilisation de grandes enceintes signifie aussi que ces systèmes d’AMP doivent être installés sur place, ce qui entraîne des coûts d’installation plus élevés. En outre, le réseau de tuyaux et de soupapes utilisé dans les systèmes d’AMP à grande échelle, de même que l’appareillage et l’équipement de contrôle du procédé connexes, contribuent aussi à accroître le coût de l’ensemble du système.