Mchakato wa Msingi wa Hatua Nne wa Urejeshaji wa CO₂
Kanuni ya msingi ya kurejesha CO₂ ni kuitenga kwa kuchagua kutoka kwa mkondo wa gesi mchanganyiko. Hii inafanikiwa kupitia mchakato sanifu wa hatua nne:
1. Matibabu ya awali: Uondoaji wa Uchafu wa Gesi ya Flue
Gesi ghafi ya moshi lazima kwanza isafishwe ili kuzuia kutu, vizuizi, na uharibifu wa utendaji katika vifaa vya kunasa mkondo wa chini.
Uondoaji wa Vumbi: Vichungi vya umemetuamo au vichujio vya baghouse hutumiwa kuondoa chembechembe (vumbi), ambayo inaweza kuziba adsorbents au vimumunyisho na kupunguza ufanisi wa utengano.
Desulfurization & Denitrification: Uondoaji wa salfa ya gesi ya moshi (km, chokaa-gypsum) na Upunguzaji wa Kichochezi Teule (SCR) hutumika kuondoa dioksidi ya salfa (SO₂) na oksidi za nitrojeni (NOₓ). Uchafu huu husababisha ulikaji wa vifaa, kuguswa na kuunda bidhaa zisizohitajika na viyeyusho vya kunasa, na kupunguza usafi wa mwisho wa CO₂.
Upungufu wa maji mwilini: Vipozezi na vikaushio vya adsorption huondoa mvuke wa maji ili kuzuia uundaji wa barafu na kuziba kwa mabomba wakati wa michakato ya kunasa joto la chini na kuzuia uundaji wa asidi babuzi ya kaboniki.
2. Nasa na Utenganishe: Kutengwa kwa CO₂ kwa Chaguo
Huu ndio msingi wa mchakato wa kurejesha na hatua kubwa zaidi ya kiteknolojia na ya gharama kubwa, uhasibu kwa 60-70% ya jumla ya uwekezaji. Gesi iliyosafishwa mapema huingia kwenye kitengo cha kunasa ambapo CO₂ hutenganishwa kwa kuchagua kutoka kwa N₂ na O₂ kwa kutumia mbinu za kimwili au kemikali.
3. Utakaso na Usafishaji: Kuongeza Usafi wa CO₂
CO₂ 'mbichi' iliyonaswa (kawaida 85-95% safi) mara nyingi huhitaji utakaso zaidi ili kuondoa uchafu uliobaki kama vile N₂, O₂, na H₂S. Kiwango cha usafi kinachohitajika kinaonyesha teknolojia inayotumiwa.
Kiwango cha Chakula (≥99.9% Usafi): Kwa programu kama vile kaboni ya kinywaji au kama nyongeza ya chakula, mchanganyiko wa minara ya adsorption (kwa kutumia sieve za molekuli kuondoa N₂/O₂) na safu wima za kunereka (ili kutenganisha uchafu wa sehemu ya mwanga) inahitajika.
Kiwango cha Viwanda (Usafi wa 95-98%): Kwa matumizi kama vile urejeshaji wa mafuta ulioimarishwa (EOR) au usanisi wa kemikali, mahitaji ya usafi ni magumu sana, yanayoruhusu mchakato wa utakaso uliorahisishwa na wa gharama nafuu zaidi.
4. Mfinyazo na Uhifadhi: Kugeuzwa kuwa Kimiminiko au Hali ya Kimsingi
Gesi ya CO₂ iliyosafishwa inashinikizwa na kupozwa kwa uhifadhi na usafirishaji mzuri.
Gesi hiyo hutiwa ndani ya compressor na kushinikizwa (kawaida hadi MPa 2.0-7.38) huku ikipozwa hadi -20°C hadi -30°C.
Mchakato huu hubadilisha CO₂ kuwa hali ya kimiminiko au ya uhakiki zaidi (Co₂ hatua muhimu: 7.38 MPa na 31.1°C), ambayo huhifadhiwa katika matangi maalumu, yaliyowekewa maboksi yanayosubiri kutumiwa au kuuzwa.
Ulinganisho wa Teknolojia Zinazoongoza za Kukamata
Uchaguzi wa teknolojia ya kukamata inategemea sana sifa za gesi ya flue, kuzingatia gharama, na mahitaji ya uendeshaji.
| Njia ya Teknolojia |
Msingi wa Kanuni |
Faida |
Hasara |
Matumizi Bora |
| Unyonyaji wa Kemikali |
Hutumia kutengenezea kwa alkali (km, MEA, DEA) ambayo humenyuka kwa kemikali pamoja na CO₂ kuunda carbamate thabiti. Kisha kutengenezea huwashwa moto (120-150 ° C) ili kuvunja dhamana, ikitoa CO₂, na kutengeneza tena kutengenezea. |
1. Uteuzi wa Juu: Ufanisi bora wa kunasa (≥90%) hata katika viwango vya chini vya CO₂.
2. Teknolojia ya Kukomaa: Imethibitishwa sana na matumizi mengi ya viwandani. |
1. Nishati ya Juu ya Kuzalisha Upya: Kupasha joto kwa kuyeyusha huchangia zaidi ya 70% ya jumla ya matumizi ya nishati, na hivyo kusababisha gharama kubwa za uendeshaji.
2. Uharibifu wa Viyeyusho: Viyeyusho huharibu na kubadilika, vinavyohitaji kujazwa tena na uwezekano wa kusababisha uchafuzi wa pili.
3. Hutua: Huhitaji vifaa vya gharama kubwa, vinavyostahimili kutu kwa ajili ya vifaa. |
Matukio yenye viwango vya chini vya CO₂ (10-15%) na mtiririko thabiti wa gesi, kama vile mitambo ya nishati ya makaa ya mawe na vichomea taka vya nishati. |
| Adsorption ya Kimwili |
Hutumia viambajengo dhabiti (km, siefu za molekuli, kaboni iliyoamilishwa, MOF) ambazo hunasa CO₂ kwenye uso wao katika halijoto ya chini/migandamizo ya juu. CO₂ inatolewa (imeharibiwa) kwa kuongeza joto au kupunguza shinikizo (TSA/PSA). |
1. Nishati ya Chini ya Upyaji: Matumizi ya nishati ni 30-50% chini kuliko ufyonzwaji wa kemikali.
2. Isiyo na babuzi: Adsorbents ni ajizi, na kusababisha maisha ya muda mrefu ya kifaa.
3. Rafiki wa Mazingira: Hakuna hasara ya kutengenezea au uchafuzi unaohusiana. |
1. Ufanisi wa Chini katika Viwango vya Chini: Inafaa zaidi kwa gesi ya flue na viwango vya CO₂ ≥15%.
2. Uwezo Mdogo: Adsorbents zina uwezo mdogo, zinazohitaji mizunguko ya mara kwa mara ya kuzaliwa upya na kiasi kikubwa cha vifaa.
3. Inaweza kuathiriwa na Uchafu: Mvuke wa maji na uchafu mwingine unaweza kulemaza nyenzo za adsorbent. |
Matukio yenye mkusanyiko wa juu wa CO₂ (15-25%) na viwango vya chini vya uchafu, kama vile tanuu za saruji na gesi ya oveni ya kinu ya chuma. |
| Kutengana kwa Utando |
Hutumia utando wa polima (km, polyimide) ambao hupenyeza kwa urahisi kwa CO₂. Molekuli za CO₂ hupita kwenye utando mara 5-10 kwa kasi zaidi kuliko N₂, na kutengeneza mkondo wa CO₂ kwa upande mmoja na mkondo wa CO₂ uliopungua kwa upande mwingine. |
1. Compact Footprint: Hakuna minara mikubwa au vyombo vinavyohitajika.
2. Matengenezo ya Chini: Hakuna sehemu zinazohamia, na kusababisha uendeshaji rahisi.
3. Inayoweza Kubadilika na Kuongezeka: Muundo wa kawaida huruhusu urekebishaji rahisi kwa viwango tofauti vya mtiririko wa gesi kwa kuongeza au kuondoa vitengo vya membrane. |
1. Ufanisi wa Chini wa Kutenganisha: Utengano wa hatua moja hutoa usafi wa 80-85% tu, mara nyingi huhitaji hatua nyingi katika mfululizo, ambayo huongeza gharama.
2. Nyeti kwa Masharti: Utando huathirika kwa urahisi kutokana na halijoto ya juu na uchafu, unaohitaji matibabu madhubuti ya awali na maisha ya kawaida ya utando wa miaka 3-5.
3. Matumizi ya Juu ya Nishati kwa Vikolezo vya Chini: Matumizi ya nishati huongezeka sana kwa mikondo ya gesi ya dilute. |
Vifaa vidogo hadi vya kati vyenye mtiririko wa gesi unaobadilika-badilika (kwa mfano, mitambo midogo ya kemikali, vituo vya umeme vilivyosambazwa), au kama hatua ya awali ya mkusanyiko katika mchakato wa mseto. |
