Metod för borttagning av våt CO2: effektiv? 

När det kommer till våt rökgasskrubbning, särskilt i samband med CO2-avskiljning, trollar många omedelbart fram en bild av en vanlig skrubber med munstycke och en alkalisk lösning. Men effektivitet är inte bara en siffra på ?90%+? i installationspasset. Detta är en komplex historia, där teori ofta avviker från operativ praxis, och huvuddomarna är operatörerna och redovisningsavdelningen, som beräknar kostnaderna för reagenser och slamhantering.

Vad döljer sig bakom "hög effektivitet"? i ditt pass?

Nästan varje tillverkare eller ingenjörsinstitut, som erbjuder teknologi, tillhandahåller data om absorptionseffektivitet på nivån 95-99%. Dessa siffror avser dock nästan alltid laboratorieförhållanden eller en pilotanläggning med ett idealiskt stabilt gasflöde. I verkligheten, på ett stort värmekraftverk eller cementverk, "dansar sammansättningen av gasen?" — Koncentrationen av SO2, damm, temperaturförändringar. Och det är här nyanserna börjar.

Till exempel klassiskvåt metodaminbaserad (MEA) i en skrubber kan verkligen visa effektivitet nära teoretisk. Men bara om vi pratar om en ren, kyld och torkad bäck. Lägg till verkliga föroreningar, särskilt syre, och okontrollerad oxidation och nedbrytning av aminen börjar. Effektiviteten sjunker inte omedelbart, utan gradvis, och operatören ser detta endast genom den ökande förbrukningen av reagenset för att bibehålla samma grad av rening. Det är ingen olycka, det är ?tyst? äter upp budgeten.

Därför, när de kommer till vårt institut med en begäran om ett CO2-avskiljningsprojekt, är den första frågan inte "vilken effektivitet vill du ha?", utan "vilken är den exakta och värsta tänkbara sammansättningen av inloppsgasen, inklusive spårföroreningar?" och "var ska den använda lösningen eller slammet placeras?". Utan svar på dessa frågor är varje deklarerad effektivitet bara en vacker siffra.

Problem som inte skrivs om i broschyrer

Ett av de viktigaste problemen är korrosion. Alkaliska miljöer, heta lösningar av karbonater eller aminer och närvaron av jämna spårmängder av klorider är ett idealiskt recept för destruktion av vanligt kolstål. I projekt stötte vi på situationer där skrubbern efter sex månaders drift var tvungen att stoppas för oplanerade reparationer på grund av korrosionsgropar i stänkzonen. Effektiviteten i detta ögonblick var naturligtvis noll. Det är nödvändigt att lägga dyra legeringar eller speciella beläggningar, vilket dramatiskt förändrar hela projektets ekonomi.

En annan huvudvärk är bildandet av ihållande avlagringar och saltproppar. Speciellt när man använder limeslam. Teoretiskt är allt enkelt: Ca(OH)2 reagerar med CO2, vilket resulterar i CaCO3. I praktiken fastnar kalciumkarbonat på munstycket, munstyckena och värmeväxlarrören. Spola hjälper, men det kräver att man slutar. Tänk om det är omöjligt att stoppa? Sedan minskar effektiviteten gradvis på grund av en minskning av kontaktytan för gas och vätska.

Och naturligtvis energikostnader. Själva absorptionsprocessen är inte den mest energikrävande. Men desorption av CO2 från lösning (regenerering) kräver enorma uppvärmningskostnader. Ofta upp till 70 % av alla driftskostnader. Det är möjligt att bygga en skrubber med en verkningsgrad på 99%, men om hälften av ångan från själva värmekraftverket går åt till regenerering, vilken typ av total effektivitet för företaget kan vi då prata om? Det här är en återvändsgränd.

Erfarenhet från verkliga projekt: där kompromisser söktes

Ett projekt för en ammoniakanläggning var att fånga upp CO2 från omvandlingsströmmen. Koncentrationen var hög, men även temperaturen. Klassiskvåt metodmed MEA krävde djupkylning av gasen, vilket ledde till stora kapitalkostnader för kylskåp. Istället föreslog och arbetade man fram ett alternativ med varm kaliumtvätt (K2CO3). Absorptionseffektiviteten på papper var lägre - cirka 85-90%. Men vi undvek en enorm kylenhet och kondensatuppsamlare och regenereringen skedde vid en högre temperatur, vilket gjorde det möjligt att använda spillvärme från en annan processström. För anläggningen, den slutliga ekonomiska effektiviteten av denna ?mindre effektiv? ur synvinkeln av metodens kemi visade sig vara högre.

Ett annat fall var ett försök att använda en förbättrad aminlösning från en europeisk leverantör i ett litet pannrum. Lösningen lovade hög motståndskraft mot oxidation. Men de tog inte hänsyn till de ryska detaljerna - det högre svavelinnehållet i bränslet. SO2, även i spårmängder, inte fullständigt fångad i föregående steg, irreversibelt bundet till aminen, vilket bildar värmestabila salter. Reagenset förlorade sin aktivitet oåterkalleligt. Projektet nådde tyvärr inte sina specifikationer. Förbehandlingssystemet måste modifieras, vilket återigen drabbade ekonomin.

Alternativ och hybridlösningar

Nuförtiden pratas det mycket om "torra" metoder, membran, adsorbenter. Men i storskaliga industrier, som energi eller metallurgi,våt metodhittills oöverträffad när det gäller skalbarhet och sofistikering. En annan sak är att den i allt högre grad inte används i sin rena form, utan som en del av en hybridkrets.

Till exempel är det första steget en torr eller halvtorr metod för grovrengöring och kylning, det andra steget är finrengöring i skrubber. Eller vice versa, en våtskrubber kommer först för att ta bort huvuddelen av föroreningar och CO2, och sedan kommer polering med en adsorbent. I sådana konstruktioner kan den totala systemeffektiviteten vara högre och driftskostnaderna lägre än med en "super scrubber" som försöker göra allt på en gång.

Kinesiska kollegor som aktivt marknadsför sin teknologi har intressant erfarenhet. Till exempel ett designinstitutChengdu Yizhi Technology Co.(etablerat av Huaxi Technology) kombinerar ofta klassiska skrubbers med värmeåtervinningssystem och sofistikerad automation i sina lösningar för industrin, vilket optimerar reagensförbrukningen i realtid beroende på belastningen. På deras hemsidayzkjhx.ruDu kan hitta beskrivningar av sådana komplexa projekt. Deras tillvägagångssätt är inte att sträva efter maximal absorptionseffektivitet till varje pris, utan att söka den optimala balanspunkten mellan återvinningsgraden och de totala kostnaderna. Detta är en mer mogen och praktisk look.

Så är den våta metoden effektiv? Slutliga överväganden

Effektivitet är ett mångfacetterat koncept. Som en gas-vätskekontaktteknik för massöverföring är metoden för avlägsnande av våt CO2 extremt effektiv och har bevisats i årtionden. Hur är den färdiga? teknik för alla företag är det inte. Detta är ett verktyg som måste väljas och konfigureras mycket exakt för specifika förhållanden.

Dess främsta fördelar är hög enhetseffekt, tillförlitlighet (med rätt design och material) och förutsägbarhet i processen. De största nackdelarna är höga kapitalkostnader för korrosionsbeständiga material, höga driftskostnader för regenerering och problem med avfall (vätska eller slam).

Så svaret på frågan i rubriken är: ja, den våta metoden är tekniskt effektiv. Men om det kommer att vara effektivt ur ekonomisk och operativ synvinkel för just din anläggning är en fråga om djupgående revision, modellering och att hitta kompromisser. Ingen färdig figur från katalogen kommer att fungera här. Hela livscykeln måste beaktas: från kostnaden för rostfritt stål för skrubbern till logistiken för att ta bort karbonatslam. Endast en sådan beräkning kommer att visa verklig effektivitet.