Våt CO2-avskiljningsmetod: produkter? 

När man pratar om den våta metoden tänker många genast på aminskrubbrar, och det är det. Men detta är bara toppen av isberget, och ofta en källa till förvirring. Vi talar inte bara om själva absorptionsprocessen, utan om hela kedjan: från sammansättningen av gasen vid inloppet till slutprodukten, som kan säljas eller kasseras. Och det är här det roliga börjar, och ofta det mest problematiska.

Vad finns bakom produkten? Inte bara CO2

Den första och självklara produkten är förstås koncentrerad koldioxid. Men dess renhet är en annan historia. Om vi pratar om rökgaser från värmekraftverk, så efter en typiskvåtfångningsmetodmed MEA (monoetanolamin) får vi en ström mättad med vattenånga, med spår av själva aminen, svavel- och kväveoxider, om den preliminära reningen var ofullkomlig. Denna CO2 är inte lämplig för att göra bakpulver eller torris. Ytterligare, ofta mycket energikrävande, rengöring och torkning krävs. Därför är produkten i detta skede snarare en halvfabrikat.

Hur är det med själva absorbenten? Avfallslösning är inte bara smutsigt vatten. Efter absorptions-desorptionscykeln ackumuleras produkter av termisk och oxidativ nedbrytning av amin, karbamidsyrasalter och fasta partiklar i den. Dess förnyelse är en ständig kamp mot nedbrytning. Vi försökte en gång spara på filtrerings- och lösningsreningssystemet - som ett resultat förlorade vi under sex månader cirka 15 % av aktivt MEA på grund av irreversibla reaktioner, plus korrosion i värmeväxlaren ökade avsevärt. Vi var tvungna att omedelbart installera ytterligare ett korrigeringssteg. Så detta regenereringsavfall kan betraktas som en av biprodukterna från processen, som också måste kasseras på något sätt.

Och den tredje aspekten är värme. Processen för desorption av CO2 från en rik lösning i sig kräver betydande värme, vanligtvis ånga. Produkten här kan betraktas som lågvärdig värme, som ofta helt enkelt avleds. Vid en av installationerna i Kina försökte man integrera den i värmesystemet i närliggande verkstäder, men det visade sig vara dyrt på grund av rörledningarnas längd. Frågan om att använda denna värme är en konstant huvudvärk för att förbättra processens totala ekonomi.

Karbonater, bikarbonater och annan mineralisering

Denna riktning lockar många eftersom det låter solidt: binder CO2 till en fast produkt. I praktiken handlar allt om råvaror och energi. Klassikern är tillverkning av soda (Na2CO3) med hjälp av Solvay-metoden. De använder CO2, men processen är inte billig. Modernare varianter är framställning av natriumbikarbonat eller utfällning av kalciumkarbonat.

Vi deltog i ett pilotprojekt där vi försökte kombineravåt fångstmed framställning av utfällt kalciumkarbonat (PCC). Tanken var att mata in den renade CO2 i en reaktor innehållande en kalciumhydroxiduppslamning. Tekniskt sett fungerade det, men ekonomin tog död på mig. Kvaliteten på kalk (CaO) måste vara mycket hög för att få PCC med den renhet och finhet som krävs för pappers- eller plastindustrin. Kostnaden för att bereda limemjölken och sedan filtrera produkten åt upp alla potentiella fördelar med att sälja PCC. Projektet stannade på grund av problemet med att hitta en billig och högkvalitativ kalciumkälla i närheten.

Det finns också alternativ för att tillverka magnesiumcement eller neutralisera alkaliskt avfall. Men det är i regel nischlösningar knutna till en specifik produktion. Det finns ingen universell produkt här. Varje fall kräver en separat teknisk revision: vilken typ av gas, vilka föroreningar, vad är den slutliga marknaden för karbonater.

Erfarenhet från riktiga projekt: från pilot till hårdvara

Implementering är alltid en kompromiss. Jag minns ett systemmoderniseringsprojekt på en kemisk fabrik. Det fanns en gammal skrubber där för att fånga upp CO2 från omvandlingsgaserna för att göra urea. Målet var att öka effektiviteten. Förutom att byta ut absorbatorpackningen var en viktig förändring installationen av en flerstegs värmeväxlare för att återvinna värme mellan den magra och rika lösningen. Detta minskade energikostnaderna för regenerering med nästan 20 %. Men produkten av denna historia var inte bara billigare CO2 för syntes, utan också kilometervis av logistik för att byta rör, eftersom den nya värmeväxlaren måste flyttas till en separat plats.

Ett annat fall är relaterat till företagetChengdu Yizhi Technology Co.. De fungerade som ett designinstitut i samarbete för att leverera utrustning för gasrening vid en av de metallurgiska anläggningarna. Deras tillvägagångssätt, att döma av dokumentationen och våra förhandlingar, har alltid varit ganska jordnära: inte jaga superny teknik, utan anpassa beprövade systemvåt fångsttill kundens specifika förhållanden - tryck, gassammansättning, erforderlig renhet. På deras hemsidayzkjhx.rudu kan se att tyngdpunkten ligger på helcykelteknik, från design till installation. Detta är värdefullt för i vårt område är en vacker laboratorieuppställning och en som arbetar på verkstadsgolvet två stora skillnader. Deras erfarenhet som dotterbolag till Huaxi Technology med ett solidt registrerat kapital indikerar allvaret i deras avsikter inom gasseparations- och reningssektorn.

Bland misslyckandena: det fanns ett försök att inte använda MEA som absorbent, utan en blandning av aminer med tillsatser av korrosionsinhibitorer från en tysk leverantör. I teorin mindre energiförbrukning för regenerering, mindre nedbrytning. I praktiken betedde sig tillsatserna dåligt när temperaturen i desorbern fluktuerade, fällde ut och täppte till munstyckena. Jag var tvungen att återgå till det klassiska schemat med mer noggrann kontroll av parametrarna. Slutsats: alla nya reagenser måste testas i en pilot, inte under en månad, men åtminstone under en hel produktionscykel med möjliga stressiga situationer.

Ekonomi och framtiden: vart är marknaden på väg?

Nu är trenden inte bara att fånga, utan att hitta tillämpning. CCS (capture and storage) handlar om logistik och geologi. CCU (capture and use) - till lönsamhet. Den mest lovande produkten enligt mig är metanol eller syntetiskt bränsle. Men härvåt metod- bara första steget. Vi behöver också väte (helst grönt) och katalytisk syntes. Den tekniska kedjan förlängs, kapitalkostnaderna stiger.

Därför kommer huvudprodukterna inom en snar framtid att finnas kvar: 1) kommersiell CO2 för livsmedelsindustrin och svetsning (där priset är högt), 2) CO2 för injektion i oljereservoarer (EOR), vilket hittills ger åtminstone viss ekonomi i vissa regioner, och 3) användning i kemisk syntes (som i samma ureaproduktion), där det finns en färdig infrastruktur.

Det är intressant att se utvecklingen av teknologier som använder havsvatten eller alkaliska lösningar baserade på avfall. Men detta är fortfarande antingen mycket dyrt eller kopplat till platsen (till exempel bredvid en cementfabrik och havet). Det finns ingen universell lösning och kommer förmodligen inte att finnas.

Slutliga tankar: Process som produkt

Som ett resultat av att svara på frågan "produkter?", kommer du till slutsatsen att huvudprodukten av modernvåt CO2-avskiljningsmetodär inte ett ämne, utan en tjänst eller teknisk process anpassad till ett specifikt företags behov. Tillförlitlighet, förutsägbarhet av driftskostnader, minimering av avfall – det är det som säljer. Och inom ramen för denna process föds samma varuflöden: renad gas, värme och ibland karbonater.

Valet av teknik är alltid ett sökande efter en balans mellan CAPEX och OPEX, mellan produktens renhet och energiförbrukning. Och här kan du inte göra utan djup ingenjörskonst, samma sak som företag som nämnda Chengdu Yizhi Technology Co. gör. Deras roll är att omvandla teoretiska koncept till fungerande pipelines, tankar och styrsystem. Utan detta steg kommer allt prat om våtfångningsprodukter att förbli akademiska diskussioner.

Så, för att sammanfatta: ja, det finns produkter, och deras utbud är bredare än det verkar. Men att få dem är inte ett automatiskt resultat av att installera en skrubber. Detta är en komplex uppgift där kemi, värmeteknik och ekonomi går hand i hand. Och framgången avgörs inte i laboratoriet, utan på industriplatsen, i den dagliga kampen med verkligheten.