Tanie technologie recyklingu CO ze spalin? 

Kiedy słyszysz o „tanim”? Metody wychwytywania CO od razu chcę zadać pytanie: co jest uważane za tanie? Zerowe koszty? A może jest to po prostu tańsze niż konwersja na metanol? W branży często mylone są niższe koszty operacyjne z niższymi kosztami inwestycji kapitałowych. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​jeśli mówimy konkretnie o spalinach, gdzie stężenie CO może wahać się od kilku do kilkudziesięciu procent, a w pobliżu jest dużo azotu i wilgoci, to „taniość”? często okazuje się mitem, z wyjątkiem opcji z bezpośrednim dopalaniem na ciepło. Ale nawet tutaj nie wszystko jest proste.

Kluczowe błędne przekonanie: ?tanie? oznacza?proste?

Wielu klientów, zwłaszcza z małych gałęzi przemysłu, przychodzi z zapytaniem: „Musimy odzyskiwać CO ze gazów spalinowych, budżet jest ograniczony?”. Z reguły oznaczają one instalację dopalacza katalitycznego. Tak, jest stosunkowo niedrogi pod względem wyposażenia. Ale kiedy zaczniesz liczyć, szczegóły wyjdą na jaw. Po pierwsze, jeśli zawartość CO w mieszance jest mniejsza niż 0,5-1%, często nie opłaca się już go spalać przy zasilaniu paliwem - koszty energii pochłaniają wszystkie oszczędności. Po drugie, skład gazu. Siarka, pył, fosfor są częstymi towarzyszami gazów spalinowych z hutnictwa lub spalania odpadów. Zabijajątani katalizatorprzez miesiące, a nawet tygodnie. Mówisz o konieczności kosztownego, wieloetapowego czyszczenia – i widzisz, jak zainteresowanie maleje. Okazuje się, że tania technologia odbywa się kosztem drogich szkoleń. To jest pierwsza przeszkoda.

Mieliśmy projekt na gaz z pieca żelazostopowego. CO wynoszący około 12% wydaje się być doskonałym stężeniem do usuwania. Ale był pył zawierający cynk i metale alkaliczne. Standardowe adsorbenty na bazie zeolitów, a nawet katalizatory miedziowo-cynkowe szybko traciły aktywność. Konieczne było zaprojektowanie elektrofiltra i płuczki mokrej, co zwiększyło koszt instalacji półtorakrotnie. Klient odmówił i zdecydował się po prostu rozproszyć go wysoką rurą. Oszczędność? Tylko na papierze i tylko na krótką metę.

Zatem moja pierwsza zasada: tania technologia zaczyna się od dokładnej i uczciwej analizy gazu w długim okresie. Nie jednorazowy pomiar, ale monitoring. W przeciwnym razie wszystkie obliczenia pójdą do piekła.

Metody adsorpcji: gdzie kryje się prawdziwy koszt?

PSA (adsorpcja zmiennociśnieniowa) jest często reklamowana jakoskuteczne rozwiązaniedo uwalniania CO. Technologia jest w zasadzie sprawdzona. Jednak jego „taniość” dla gazów spalinowych jest kwestią kontrowersyjną. Główną pozycją kosztów nie są same adsorbery, ale wstępne suszenie. CO2 i para wodna konkurują z CO o miejsca aktywne adsorbentu, gwałtownie zmniejszając jego skuteczność. Oznacza to, że potrzebujesz poważnej suszarki, często z głębokim chłodzeniem. Jest energochłonny.

Współpracowaliśmy z instalacją w jednym z chińskich zakładów chemicznych; projekt był nadzorowany przez Chengdu Yizhi Technology Co. Ich eksperci zaproponowali łączony schemat: absorpcja za pomocą monoetanoloaminy w celu usunięcia większości CO2, następnie suszenie adsorpcyjne, a dopiero potem PSA na węglowych sitach molekularnych. Według ich obliczeń dało to akceptowalny koszt oddzielonego CO2. Kluczem było wykorzystanie odzysku ciepła z innych procesów zakładowych do regeneracji adsorbentów. Bez tego „darmowego” gospodarka cieplna stała się niepewna.

Ciekawy punkt zTechnologia Yizhi: skupili się na dostosowaniu cykli adsorpcji do konkretnego, „brudnego”. profil gazu. Nie braliśmy gotowych rozwiązań z katalogu, ale modelowaliśmy proces. To właśnie ten szczegół odróżnia pracę projektową od sprzedaży sprzętu. Obudowy można znaleźć na ich stronie internetowej yzkjhx.ru, ale tam oczywiście wszystko jest prezentowane płynniej niż w rzeczywistości dzięki niekończącemu się uruchamianiu.

Przemiany katalityczne: nie tylko dopalanie

Dlaczego wszyscy myślą tylko o utlenianiu do CO2? Istnieją również reakcje, na przykład uwodornienie do metanu (metanacja) lub synteza Fischera-Tropscha. Ale wymagają wodoru. Gdzie mogę to dostać tanio? Jeśli w pobliżu znajduje się źródło, na przykład elektroliza alkaliczna, można to rozważyć. Ale znowu mamy do czynienia ze złożoną logistyką i kosztami H2.

Próbowaliśmy rozważyć tę opcjęutlenianie katalitycznez odzyskiem ciepła dla kotła na ciepło odpadowe. Technicznie - działający schemat. Jednak gospodarka jest w dużym stopniu uzależniona od stabilności ciśnienia i zużycia gazu. W jednej z cementowni wahania w pracy pieca doprowadziły do ​​​​tego, że kocioł albo pracował z zaprojektowaną wydajnością, albo po prostu cyrkulował powietrze. Ciepło było usuwane nierównomiernie, cykl parowy działał z przerwami. Pozornie tania metoda odzysku ciepła przysporzyła operatorom bólu głowy.

Kolejną subtelną kwestią jest wybór katalizatora. Tani katalizator miedziowo-chromowy pracuje w wąskim oknie temperaturowym i boi się „nadmiaru”? tlen. Droga platyna jest bardziej stabilna, ale w niektórych witrynach jej kradzież staje się realnym ryzykiem. To praktyczny nonsens, o którym nie pisze się w artykułach.

Podejścia biotechnologiczne: rozwiązanie przyszłościowe czy niszowe?

Słyszałam o doświadczeniu ze stosowaniem bakterii karboksydotroficznych pochłaniających CO. Brzmi to futurystycznie i „tanie”, bo bakterie podobno rozmnażają się. Ale w życiu istnieją ogromne bioreaktory, które wymagają ścisłej kontroli temperatury, pH i dostarczania składników odżywczych. I najważniejsze, co zrobić z biomasą? Trzeba go również utylizować.

Widziałem jedną instalację pilotażową w zakładzie przetwórstwa drewna. Gaz czerpaliśmy z kotła na odpady drzewne. Problem tkwił w inhibitorach – żywice i fenole hamowały rozwój bakterii. Koszt układu oczyszczania przed bioreaktorem jest równy kosztowi samego reaktora. Projekt utknął w fazie testów pilotażowych. Wniosek: metody takie zapewniają jak dotąd bardzo czysty i stabilny przepływ gazu, co prawie nigdy nie zdarza się w prawdziwym przemyśle.

Integracja z procesem: jedyna droga do ?taniości?

W moim głębokim przekonaniu,tani odzysk CO— nie jest to osobna instalacja, ale opcja wbudowana w cykl technologiczny przedsiębiorstwa. Najlepszym przykładem, jaki widziałem, jest zastosowanie CO jako środka redukującego w metalurgii lub do karbonylowania w syntezie chemicznej. Oznacza to, że nie jest to recykling, ale użyteczne wykorzystanie bez radykalnej zmiany przepływu.

Na przykład w jednej z instalacji kwasu octowego strumień gazów spalinowych o wysokiej zawartości CO po oczyszczeniu zmieszano z głównym surowym gazem syntezowym. Wymagało to dostrojenia katalizatora i dodatkowego monitorowania, ale pozwoliło na oszczędności na surowcach. Modyfikacje zostały zainicjowane przez zespół projektowy, m.in. przy zaangażowaniu inżynierów z Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. to instytut projektowy założony przez Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Ich rola polegała właśnie na dostosowaniu technologii do istniejącej infrastruktury, a nie na sprzedaży „pudełkowego” produktu. rozwiązania.

Moja konkluzja jest następująca: szukać magicznej „taniej technologii?” bezcelowy. Należy przyjrzeć się konkretnemu gazowi, konkretnej instalacji, jego bilansowi energetycznemu i materiałowemu. Czasami najtańszym sposobem jest zwiększenie wydajności głównego procesu, tak aby wytwarzana była mniejsza ilość CO. A czasami – inwestuj w oczyszczanie i sprzedawaj CO jako produkt komercyjny. Wszystko sprowadza się do szczegółów, które są widoczne dopiero po zanurzeniu się w problemie. Reszta to rozmowy na konferencjach.