Procesi kryesor me katër faza për rikuperimin e CO₂
Parimi themelor i rikuperimit të CO2 është ndarja e tij në mënyrë selektive nga një rrymë gazi e përzier. Kjo arrihet përmes një procesi të standardizuar me katër hapa:
1. Trajtimi paraprak: Heqja e papastërtisë së gazit të gripit
Gazi i papërpunuar i gripit duhet së pari të pastrohet për të parandaluar korrozionin, bllokimet dhe degradimin e performancës në pajisjet e kapjes në rrjedhën e poshtme.
Heqja e pluhurit: Precipituesit elektrostatikë ose filtrat e qeseve përdoren për të hequr grimcat (pluhurin), të cilat mund të bllokojnë absorbuesit ose tretësit dhe të zvogëlojnë efikasitetin e ndarjes.
Desulfurizimi & Denitrifikimi: Desulfurizimi i lagësht i gazit të gripit (p.sh. metoda gëlqerore-gips) dhe reduktimi katalitik selektiv (SCR) përdoren për të hequr dioksidin e squfurit (SO2) dhe oksidet e azotit (NOₓ). Këto papastërti shkaktojnë korrozion të pajisjeve, reagojnë për të krijuar nënprodukte të padëshiruara me tretës kapës dhe reduktojnë pastërtinë përfundimtare të CO₂.
Dehidratimi: Ftohësit dhe tharëset e adsorbimit largojnë avujt e ujit për të parandaluar formimin e akullit dhe bllokimin e tubacioneve gjatë proceseve të kapjes në temperaturë të ulët dhe për të shmangur formimin e acidit karbonik gërryes.
2. Kapja & Ndarja: Izolimi selektiv i CO₂
Ky është thelbi i procesit të rimëkëmbjes dhe faza më intensive dhe më e kushtueshme teknologjikisht, që përbën 60-70% të investimit total. Gazi i para-trajtuar hyn në një njësi kapëse ku CO2 ndahet në mënyrë selektive nga N2 dhe O2 duke përdorur metoda fizike ose kimike.
3. Pastrimi dhe rafinimi: Rritja e pastërtisë së CO₂
CO2 'të papërpunuar' (zakonisht 85-95% e pastër) shpesh kërkon pastrim të mëtejshëm për të hequr papastërtitë e mbetura si N2, O2 dhe H2S. Niveli i kërkuar i pastërtisë dikton teknologjinë e përdorur.
Klasa e ushqimit (≥99,9% Pastërti): Për aplikime si karbonizimi i pijeve ose si shtesë ushqimore, kërkohet një kombinim i kullave të absorbimit (duke përdorur sitat molekulare për të hequr N2/O2) dhe kolonat e distilimit (për të ndarë papastërtitë e përbërësve të dritës).
Klasa industriale (Pastërti 95-98%): Për përdorime të tilla si rikuperimi i zgjeruar i vajit (EOR) ose sinteza kimike, kërkesat e pastërtisë janë më pak të rrepta, duke lejuar një proces pastrimi të thjeshtuar dhe me kosto më efektive.
4. Kompresimi dhe ruajtja: Konvertimi në gjendje të lëngshme ose superkritike
Gazi i pastruar CO2 është nën presion dhe ftohet për ruajtje dhe transport efikas.
Gazi futet në kompresorë dhe nën presion (zakonisht në 2.0-7.38 MPa) ndërsa ftohet në -20°C deri në -30°C.
Ky proces konverton CO2 në një gjendje të lëngshme ose superkritike (pika kritike e CO2: 7.38 MPa dhe 31.1°C), e cila më pas ruhet në rezervuarë të specializuar, të izoluar në pritje të përdorimit ose sekuestrimit.
Krahasimi i teknologjive kryesore të kapjes
Zgjedhja e teknologjisë së kapjes varet shumë nga karakteristikat e gazit të gripit, konsideratat e kostos dhe kërkesat operative.
| i rrugës së teknologjisë |
Parimi kryesor |
Përparësitë |
Disavantazhet |
Aplikacionet ideale |
| Absorbimi kimik |
Përdor një tretës alkalik (p.sh., MEA, DEA) që reagon kimikisht me CO2 për të formuar një karbamat të qëndrueshëm. Më pas tretësi nxehet (120-150°C) për të thyer lidhjen, duke liruar CO2 dhe duke rigjeneruar tretësin. |
1. Selektivitet i lartë: Efikasitet i shkëlqyeshëm i kapjes (≥90%) edhe në përqendrime të ulëta të CO₂.
2. Teknologjia e pjekur: E provuar gjerësisht me aplikime të shumta industriale. |
1. Energjia e Rigjenerimit të Lartë: Ngrohja me tretës përbën mbi 70% të konsumit total të energjisë, duke çuar në kosto të larta operative.
2. Degradimi i tretësit: Tretësit degradohen dhe avullohen, duke kërkuar rimbushje dhe duke shkaktuar potencialisht ndotje dytësore.
3. Korroziv: Kërkon materiale të shtrenjta, rezistente ndaj korrozionit për pajisjet. |
Skenarët me përqendrim të ulët të CO₂ (10-15%) dhe rrjedhje të qëndrueshme të gazit, si termocentralet me qymyr dhe inceneratorët e mbetjeve në energji. |
| Adsorbimi fizik |
Përdor adsorbentë të ngurtë (p.sh., sita molekulare, karboni aktiv, MOFs) që kapin CO2 në sipërfaqen e tyre në temperatura të ulëta/presione të larta. CO2 lirohet (desorbohet) duke ngritur temperaturën ose duke ulur presionin (TSA/PSA). |
1. Energjia e ulët e rigjenerimit: Konsumi i energjisë është 30-50% më i ulët se përthithja kimike.
2. Jo korrozivë: Adsorbentët janë inertë, duke çuar në jetëgjatësi më të madhe të pajisjeve.
3. Miqësore ndaj mjedisit: Nuk ka humbje të tretësve ose ndotje të shoqëruara. |
1. Efikasitet më i ulët në përqendrime të ulëta: Më i përshtatshmi për gazrat e gripit me përqendrime të CO₂ ≥15%.
2. Kapaciteti i kufizuar: Adsorbentët kanë një kapacitet të kufizuar, që kërkojnë cikle të shpeshta rigjenerimi dhe vëllime më të mëdha pajisjesh.
3. E ndjeshme ndaj papastërtive: Avujt e ujit dhe papastërtitë e tjera mund të çaktivizojnë materialin adsorbues. |
Skenarët me përqendrim më të lartë të CO₂ (15-25%) dhe nivele të ulëta papastërtie, si furrat e çimentos dhe gazi i furrës së koksit të mullirit të çelikut. |
| Ndarja e membranës |
Përdor membrana polimer (p.sh., poliimide) që janë të përshkueshme në mënyrë selektive ndaj CO2. Molekulat e CO2 kalojnë nëpër membranë 5-10 herë më shpejt se N2, duke krijuar një rrjedhë të pasur me CO2 në njërën anë dhe një rrjedhë të varfëruar me CO2 nga ana tjetër. |
1. Gjurmë kompakte: Nuk kërkohen kulla ose anije të mëdha.
2. Mirëmbajtje e ulët: Nuk ka pjesë lëvizëse, duke çuar në funksionim të thjeshtë.
3. Fleksibël dhe i shkallëzueshëm: Dizajni modular lejon rregullim të lehtë ndaj shkallëve të ndryshme të rrjedhës së gazit duke shtuar ose hequr njësitë e membranës. |
1. Efikasitet i ulët i ndarjes: Ndarja me një fazë jep vetëm 80-85% pastërti, shpesh duke kërkuar faza të shumta në seri, gjë që rrit koston.
2. Të ndjeshme ndaj kushteve: Membranat janë të ndjeshme ndaj dëmtimit nga temperaturat e larta dhe papastërtitë, duke kërkuar para-trajtim të rreptë dhe jetëgjatësi tipike membranore prej 3-5 vjetësh.
3. Përdorimi i lartë i energjisë për përqendrime të ulëta: Konsumi i energjisë rritet ndjeshëm për rrjedhat e gazit të holluar. |
Objektet e vogla dhe të mesme me rrjedha të luhatshme të gazit (p.sh. impiante të vogla kimike, termocentrale të shpërndarë), ose si një hap parapërqendrimi në një proces hibrid. |
