CO₂ بحالی کے لیے بنیادی چار مرحلے کا عمل
CO₂ بازیافت کا بنیادی اصول یہ ہے کہ اسے مخلوط گیس کے بہاؤ سے منتخب طور پر الگ کیا جائے۔ یہ ایک معیاری چار قدمی عمل کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے:
1. پری ٹریٹمنٹ: فلو گیس کی ناپاکی کو ہٹانا
ڈاون اسٹریم کیپچر آلات میں سنکنرن، رکاوٹوں اور کارکردگی میں کمی کو روکنے کے لیے خام فلو گیس کو پہلے صاف کیا جانا چاہیے۔
دھول ہٹانا: الیکٹرو سٹیٹک پریپیٹیٹرز یا بیگ ہاؤس فلٹرز کا استعمال ذرات (دھول) کو دور کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جو جذب کرنے والے یا سالوینٹس کو روک سکتے ہیں اور علیحدگی کی کارکردگی کو کم کر سکتے ہیں۔
ڈی سلفرائزیشن اور ڈینیٹریفیکیشن: گیلے فلو-گیس ڈی سلفرائزیشن (مثلاً، چونا پتھر-جپسم طریقہ) اور سلیکٹیو کیٹلیٹک ریڈکشن (SCR) کو سلفر ڈائی آکسائیڈ (SO₂) اور نائٹروجن آکسائیڈز (NOₓ) کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ نجاست آلات کے سنکنرن کا باعث بنتی ہیں، کیپچر سالوینٹس کے ساتھ ناپسندیدہ ضمنی مصنوعات بنانے کے لیے رد عمل ظاہر کرتی ہیں، اور حتمی CO₂ طہارت کو کم کرتی ہیں۔
پانی کی کمی: کولر اور جذب ڈرائر پانی کے بخارات کو ہٹاتے ہیں تاکہ کم درجہ حرارت پر گرفت کے عمل کے دوران برف کی تشکیل اور پائپ لائن کی رکاوٹوں کو روکا جا سکے اور کاربونک ایسڈ کی تشکیل سے بچا جا سکے۔
2. کیپچر اور علیحدگی: منتخب CO₂ تنہائی
یہ بحالی کے عمل کا بنیادی اور تکنیکی لحاظ سے انتہائی گہرا اور مہنگا مرحلہ ہے، جو کل سرمایہ کاری کا 60-70% ہے۔ پہلے سے علاج شدہ گیس ایک کیپچر یونٹ میں داخل ہوتی ہے جہاں CO₂ کو طبعی یا کیمیائی طریقوں سے N₂ اور O₂ سے منتخب طور پر الگ کیا جاتا ہے۔
3. طہارت اور تطہیر: CO₂ طہارت میں اضافہ
پکڑے گئے 'کچے' CO₂ (عام طور پر 85-95% خالص) کو N₂، O₂، اور H₂S جیسی بقایا نجاست کو دور کرنے کے لیے اکثر مزید طہارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ مطلوبہ پاکیزگی کی سطح استعمال شدہ ٹیکنالوجی کا تعین کرتی ہے۔
فوڈ-گریڈ (≥99.9% پیوریٹی): مشروبات کی کاربونیشن یا فوڈ ایڈیٹیو جیسے ایپلی کیشنز کے لیے، جذب کرنے والے ٹاورز (N₂/O₂ کو ہٹانے کے لیے سالماتی چھلنی کا استعمال کرتے ہوئے) اور ڈسٹلیشن کالم (روشنی کے اجزاء کی نجاست کو الگ کرنے کے لیے) کا مجموعہ درکار ہے۔
صنعتی-گریڈ (95-98% پاکیزگی): بہتر تیل کی بازیافت (EOR) یا کیمیائی ترکیب جیسے استعمال کے لیے، طہارت کے تقاضے کم سخت ہوتے ہیں، جس سے صاف کرنے کے عمل کو آسان اور زیادہ سرمایہ کاری کی اجازت ملتی ہے۔
4. کمپریشن اور اسٹوریج: مائع یا سپرکریٹیکل حالت میں تبدیلی
پیوریفائیڈ CO₂ گیس کو موثر اسٹوریج اور ٹرانسپورٹ کے لیے دباؤ اور ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔
گیس کو کمپریسرز میں کھلایا جاتا ہے اور دباؤ ڈالا جاتا ہے (عام طور پر 2.0-7.38 MPa تک) جبکہ -20°C سے -30°C تک ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔
یہ عمل CO₂ کو مائع یا سپر کریٹیکل حالت میں تبدیل کرتا ہے (CO₂ اہم نقطہ: 7.38 MPa اور 31.1°C)، جسے پھر استعمال یا ضبطی کے منتظر خصوصی، موصل ٹینکوں میں محفوظ کیا جاتا ہے۔
معروف کیپچر ٹیکنالوجیز کا موازنہ
کیپچر ٹیکنالوجی کا انتخاب فلو گیس کی خصوصیات، لاگت کے تحفظات، اور آپریشنل ضروریات پر بہت زیادہ انحصار کرتا ہے۔
| ٹیکنالوجی روٹ کا |
بنیادی اصول |
فوائد |
نقصانات |
مثالی ایپلی کیشنز |
| کیمیائی جذب |
ایک الکلائن سالوینٹ (مثلاً، MEA، DEA) استعمال کرتا ہے جو ایک مستحکم کاربامیٹ بنانے کے لیے CO₂ کے ساتھ کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ اس کے بعد سالوینٹس کو گرم کیا جاتا ہے (120-150 ° C) بانڈ کو توڑنے، CO₂ کو جاری کرنے، اور سالوینٹ کو دوبارہ تخلیق کرنے کے لیے۔ |
1. اعلی سلیکٹیوٹی: کم CO₂ ارتکاز میں بھی بہترین کیپچر کی کارکردگی (≥90%)۔
2. بالغ ٹیکنالوجی: وسیع پیمانے پر متعدد صنعتی ایپلی کیشنز کے ساتھ ثابت. |
1. ہائی ری جنریشن انرجی: سالوینٹ ہیٹنگ کل توانائی کی کھپت کا 70% سے زیادہ ہے، جس کی وجہ سے آپریٹنگ اخراجات زیادہ ہوتے ہیں۔
2. سالوینٹس کا انحطاط: سالوینٹس تنزلی اور اتار چڑھاؤ کا شکار ہوتے ہیں، جس کو دوبارہ بھرنے کی ضرورت ہوتی ہے اور ممکنہ طور پر ثانوی آلودگی کا باعث بنتے ہیں۔
3. سنکنرن: سازوسامان کے لئے مہنگا، سنکنرن مزاحم مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ |
کم CO₂ ارتکاز (10-15%) اور مستحکم گیس کے بہاؤ کے ساتھ منظرنامے، جیسے کوئلے سے چلنے والے پاور پلانٹس اور فضلہ سے توانائی جلانے والے۔ |
| جسمانی جذب |
ٹھوس جذب کرنے والے (مثلاً سالماتی چھلنی، ایکٹیویٹڈ کاربن، MOFs) استعمال کرتے ہیں جو کم درجہ حرارت/زیادہ دباؤ پر اپنی سطح پر CO₂ کو پکڑ لیتے ہیں۔ CO₂ درجہ حرارت کو بڑھا کر یا دباؤ کو کم کر کے (TSA/PSA) جاری کیا جاتا ہے۔ |
1. کم تخلیق نو کی توانائی: توانائی کی کھپت کیمیائی جذب سے 30-50% کم ہے۔
2. غیر Corrosive: Adsorbents غیر فعال ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے آلات کی زندگی لمبی ہوتی ہے۔
3. ماحول دوست: کوئی سالوینٹس کا نقصان یا اس سے وابستہ آلودگی نہیں۔ |
1. کم ارتکاز پر کم کارکردگی: CO₂ ارتکاز ≥15% کے ساتھ فلو گیس کے لیے بہترین موزوں۔
2. محدود صلاحیت: Adsorbents کی ایک محدود صلاحیت ہوتی ہے، جس کے لیے بار بار تخلیق نو کے چکر اور آلات کی بڑی مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔
3. نجاست کے لیے حساس: آبی بخارات اور دیگر نجاست جذب کرنے والے مواد کو غیر فعال کر سکتے ہیں۔ |
زیادہ CO₂ ارتکاز (15-25%) اور کم نجاست کی سطح کے ساتھ منظرنامے، جیسے سیمنٹ کے بھٹے اور اسٹیل مل کوک اوون گیس۔ |
| جھلی کی علیحدگی |
پولیمر جھلیوں (مثال کے طور پر، پولیمائڈ) کا استعمال کرتا ہے جو CO₂ کے لئے منتخب طور پر قابل رسائی ہیں۔ CO₂ مالیکیولز N₂ کے مقابلے میں 5-10 گنا زیادہ تیزی سے جھلی سے گزرتے ہیں، جس سے ایک طرف CO₂ سے بھرپور دھارا اور دوسری طرف CO₂ کی کمی کا سلسلہ بنتا ہے۔ |
1. کومپیکٹ فوٹ پرنٹ: کسی بڑے ٹاور یا برتن کی ضرورت نہیں ہے۔
2. کم دیکھ بھال: کوئی حرکت پذیر پرزہ نہیں، جس سے سادہ آپریشن ہوتا ہے۔
3. لچکدار اور توسیع پذیر: ماڈیولر ڈیزائن جھلی یونٹوں کو شامل یا ہٹا کر مختلف گیس کے بہاؤ کی شرحوں میں آسانی سے ایڈجسٹمنٹ کی اجازت دیتا ہے۔ |
1. کم علیحدگی کی کارکردگی: سنگل سٹیج علیحدگی سے صرف 80-85% پاکیزگی حاصل ہوتی ہے، اکثر سیریز میں متعدد مراحل کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے لاگت بڑھ جاتی ہے۔
2. حالات کے لیے حساس: جھلیوں کو زیادہ درجہ حرارت اور نجاست سے نقصان پہنچنے کا خطرہ ہوتا ہے، جس کے لیے پہلے سے سخت علاج کی ضرورت ہوتی ہے اور جھلی کی عام زندگی 3-5 سال ہوتی ہے۔
3. کم ارتکاز کے لیے زیادہ توانائی کا استعمال: کمزور گیس کی ندیوں کے لیے توانائی کی کھپت نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ |
چھوٹی سے درمیانی سائز کی سہولیات جس میں گیس کے بہاؤ کے اتار چڑھاؤ (مثلاً، چھوٹے کیمیکل پلانٹس، تقسیم شدہ پاور اسٹیشن)، یا ہائبرڈ عمل میں پہلے سے ارتکاز کے مرحلے کے طور پر۔ |
