CO₂-ի վերականգնման հիմնական չորս փուլային գործընթացը
CO2-ի վերականգնման հիմնարար սկզբունքն այն է, որ այն ընտրողաբար առանձնացվի գազային խառը հոսքից: Սա ձեռք է բերվում ստանդարտացված չորս քայլ գործընթացի միջոցով.
1. Նախամշակում՝ ծխի գազերի խառնուրդի հեռացում
Հում ծխատար գազը նախ պետք է մաքրվի, որպեսզի կանխվի կոռոզիայից, խցանումները և կատարողականի վատթարացումը հոսանքն ի վար գրավման սարքավորումներում:
Փոշու հեռացում. Էլեկտրաստատիկ նստիչներ կամ տոպրակի ֆիլտրեր օգտագործվում են մասնիկների (փոշու) հեռացման համար, որոնք կարող են խցանել ներծծող նյութերը կամ լուծիչները և նվազեցնել տարանջատման արդյունավետությունը:
Ծծմբազերծում և դենիտրացում. ծծմբաթթու գազից թաց ծծմբաթափում (օրինակ՝ կրաքար-գիպսային մեթոդ) և Ընտրովի կատալիտիկ նվազեցում (SCR) օգտագործվում են ծծմբի երկօքսիդը (SO2) և ազոտի օքսիդները (NOₓ) հեռացնելու համար: Այս կեղտերը առաջացնում են սարքավորումների կոռոզիա, արձագանքում են՝ ստեղծելով անցանկալի ենթամթերքներ գրավիչ լուծիչներով և նվազեցնում CO2-ի վերջնական մաքրությունը:
Ջրազրկում. Սառեցնող սարքերը և ադսորբցիոն չորացուցիչները հեռացնում են ջրի գոլորշիները՝ կանխելու սառույցի ձևավորումը և խողովակաշարերի խցանումները ցածր ջերմաստիճանում հավաքման գործընթացների ժամանակ և խուսափելու քայքայիչ կարբոնաթթվի ձևավորումից:
2. Գրավում և տարանջատում. CO₂ ընտրովի մեկուսացում
Սա վերականգնման գործընթացի առանցքն է և տեխնոլոգիապես ամենաինտենսիվ և ծախսատար փուլը, որը կազմում է ընդհանուր ներդրումների 60-70%-ը: Նախապես մշակված գազը մտնում է կլանման միավոր, որտեղ CO2-ը ընտրողաբար առանձնացվում է N2-ից և O2-ից՝ օգտագործելով ֆիզիկական կամ քիմիական մեթոդները:
3. Մաքրում և զտում. CO₂ մաքրության բարձրացում
Վերցված «հում» CO2-ը (սովորաբար 85-95% մաքուր) հաճախ պահանջում է հետագա մաքրում, որպեսզի հեռացնեն մնացորդային կեղտերը, ինչպիսիք են N2, O2 և H2S: Մաքրության պահանջվող մակարդակը թելադրում է օգտագործվող տեխնոլոգիան:
Սննդի աստիճան (≥99,9% մաքրություն). Օգտագործման համար, ինչպիսին է ըմպելիքի կարբոնացումը կամ որպես սննդային հավելում, պահանջվում է կլանման աշտարակների համակցություն (օգտագործելով մոլեկուլային մաղեր N2/O2-ից հեռացնելու համար) և թորման սյուների (լույսի բաղադրիչ կեղտերը առանձնացնելու համար):
Արդյունաբերական աստիճանի (95-98% մաքրություն). Օգտագործման համար, ինչպիսիք են նավթի ուժեղացված վերականգնումը (EOR) կամ քիմիական սինթեզը, մաքրության պահանջներն ավելի քիչ խիստ են, ինչը թույլ է տալիս պարզեցված և ավելի ծախսարդյունավետ մաքրման գործընթացը:
4. Սեղմում և պահեստավորում. փոխակերպում հեղուկ կամ գերկրիտիկական վիճակի
Մաքրված CO2 գազը սեղմված է և սառչում է արդյունավետ պահեստավորման և տեղափոխման համար:
Գազը սնվում է կոմպրեսորների մեջ և ճնշվում (սովորաբար մինչև 2,0-7,38 ՄՊա), մինչդեռ սառչում է մինչև -20°C-ից մինչև -30°C:
Այս պրոցեսը CO2-ը վերածում է հեղուկ կամ գերկրիտիկական վիճակի (CO2 կրիտիկական կետ՝ 7,38 ՄՊա և 31,1°C), որն այնուհետև պահվում է մասնագիտացված, մեկուսացված տանկերում՝ սպասելով օգտագործման կամ սեկվեստրի:
Առաջատար գրավման տեխնոլոգիաների համեմատություն
Գրավման տեխնոլոգիայի ընտրությունը մեծապես կախված է ծխատար գազի բնութագրերից, ծախսերի նկատառումներից և գործառնական պահանջներից:
| Տեխնոլոգիաների երթուղու |
հիմնական սկզբունքը |
Առավելությունները |
Թերությունները |
Իդեալական կիրառություններ |
| Քիմիական ներծծում |
Օգտագործում է ալկալային լուծիչ (օրինակ՝ MEA, DEA), որը քիմիապես փոխազդում է CO2-ի հետ՝ ձևավորելով կայուն կարբամատ: Այնուհետև լուծիչը տաքացվում է (120-150°C), որպեսզի կոտրվի կապը՝ ազատելով CO2 և վերածնելով լուծիչը: |
1. Բարձր ընտրողականություն. գրավման գերազանց արդյունավետություն (≥90%) նույնիսկ CO₂ ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում:
2. Հասուն տեխնոլոգիա. լայնորեն ապացուցված է բազմաթիվ արդյունաբերական կիրառություններով: |
1. Վերածնման բարձր էներգիա. վճարունակ ջեռուցումը կազմում է էներգիայի ընդհանուր սպառման ավելի քան 70%-ը, ինչը հանգեցնում է գործառնական բարձր ծախսերի:
2. Լուծիչների դեգրադացիա. լուծիչները քայքայվում և ցնդում են՝ պահանջելով համալրում և պոտենցիալ երկրորդական աղտոտում առաջացնելով:
3. Քայքայիչ. Սարքավորման համար պահանջվում է թանկարժեք, կոռոզիոն դիմացկուն նյութեր: |
Սցենարներ CO₂ ցածր կոնցենտրացիայով (10-15%) և գազի կայուն հոսքով, ինչպիսիք են ածուխով աշխատող էլեկտրակայանները և թափոնների էներգիայի այրման կայանները: |
| Ֆիզիկական կլանումը |
Օգտագործում է պինդ ներծծող նյութեր (օրինակ՝ մոլեկուլային մաղեր, ակտիվացված ածխածին, MOFs), որոնք ցածր ջերմաստիճանների/բարձր ճնշման դեպքում գրավում են CO₂ իրենց մակերեսին: CO2-ն ազատվում է (կլանվում) ջերմաստիճանը բարձրացնելով կամ ճնշումը իջեցնելով (TSA/PSA): |
1. Վերականգնման ցածր էներգիա. էներգիայի սպառումը 30-50% ցածր է, քան քիմիական կլանումը:
2. Չկոռոզիոն. Adsorbents-ը իներտ են, ինչը հանգեցնում է սարքավորումների ավելի երկար ծառայության:
3. Էկոլոգիապես մաքուր. լուծիչի կորուստ կամ հարակից աղտոտում չկա: |
1. Ցածր արդյունավետություն ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում. լավագույնս համապատասխանում է ծխատար գազերի համար CO₂ կոնցենտրացիաներով ≥15%:
2. Սահմանափակ հզորություն. Adsorbents-ն ունեն սահմանափակ հզորություն, որը պահանջում է հաճախակի վերածնման ցիկլեր և սարքավորումների ավելի մեծ ծավալ:
3. Զգայուն է կեղտերի նկատմամբ. ջրի գոլորշին և այլ կեղտերը կարող են անջատել ներծծող նյութը: |
CO2-ի ավելի բարձր կոնցենտրացիայով (15-25%) և կեղտաջրերի ցածր մակարդակով սցենարներ, ինչպիսիք են ցեմենտի վառարանները և պողպատի գործարանի կոքսի գազը: |
| Մեմբրանի բաժանում |
Օգտագործում է պոլիմերային թաղանթներ (օրինակ՝ պոլիիմիդ), որոնք ընտրողաբար թափանցելի են CO2-ի նկատմամբ: CO2-ի մոլեկուլները թաղանթով անցնում են 5-10 անգամ ավելի արագ, քան N2-ը՝ մի կողմից առաջացնելով CO2-ով հարուստ հոսք, իսկ մյուս կողմից՝ CO2-ով սպառված հոսք: |
1. Կոմպակտ հետք. մեծ աշտարակներ կամ նավեր չեն պահանջվում:
2. Ցածր սպասարկում. շարժական մասեր չկան, ինչը հանգեցնում է պարզ շահագործման:
3. Ճկուն և մասշտաբային. մոդուլային դիզայնը թույլ է տալիս հեշտությամբ կարգավորել գազի հոսքի տարբեր արագությունները՝ ավելացնելով կամ հեռացնելով թաղանթային միավորները: |
1. Բաժանման ցածր արդյունավետություն. Մեկ փուլով բաժանումը տալիս է ընդամենը 80-85% մաքրություն, որը հաճախ պահանջում է մի քանի փուլեր հաջորդաբար, ինչը մեծացնում է արժեքը:
2. Զգայուն է պայմանների նկատմամբ. թաղանթները ենթակա են վնասման բարձր ջերմաստիճանից և կեղտերից, որոնք պահանջում են խիստ նախնական մշակում և 3-5 տարի տիպիկ մեմբրանի կյանք:
3. Էներգիայի բարձր օգտագործում ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում. էներգիայի սպառումը զգալիորեն ավելանում է նոսր գազային հոսքերի համար: |
Փոքր և միջին չափի օբյեկտներ գազի տատանվող հոսքերով (օրինակ՝ փոքր քիմիական գործարաններ, բաշխված էլեկտրակայաններ) կամ որպես հիբրիդային գործընթացի նախնական համակենտրոնացման փուլ: |
