Вільготны метад выдалення CO2: эфектыўнасць? 

Калі заходзіць гаворка пра вільготную ачыстку дымавых газаў, асабліва ў кантэксце ўлоўлівання CO2, у шматлікіх у галаве адразу ўзнікае малюнак стандартнага скруббера з асадкай і шчолачным растворам. Але эфектыўнасць - гэта не проста лічба? 90% +? у пашпарце ўстаноўкі. Гэта комплексная гісторыя, дзе тэорыя часта разыходзіцца з практыкай эксплуатацыі, а галоўнымі суддзямі становяцца эксплуатацыйнікі і бухгалтэрыя, якая лічыць выдаткі на рэагенты і ўтылізацыю шлама.

Што хаваецца за? Высокай эфектыўнасцю? у пашпарце?

Амаль кожны вытворца ці інжынірынгавы інстытут, прапаноўваючы тэхналогію, прыводзіць дадзеныя аб эфектыўнасці абсорбцыі на ўзроўні 95-99%. Аднак гэтыя лічбы амаль заўсёды ставяцца да лабараторных умоў або пілотнай усталёўцы на ідэальным, стабільным газавым струмені. У рэальнасці на буйнай ЦЭЦ або цэментным заводзе склад газу скача? - Змяняецца канцэнтрацыя SO2, пылу, тэмпература. І вось тут пачынаюцца нюансы.

Напрыклад, класічнывільготны метадна аснове амінаў (МЭА) у скрубберы сапраўды можа паказваць блізкую да тэарэтычнай эфектыўнасць. Але толькі калі гаворка ідзе пра чыстую, астуджаную і асушаную плынь. Дадайце сюды рэальныя прымешкі, асабліва кісларод, і пачынаецца некантралюемае акісленне і дэградацыя аміна. Эфектыўнасць падае не адразу, а паступова, і аператар бачыць гэта толькі па нарастальным расходзе рэагента для падтрымання той жа ступені ачысткі. Гэта не аварыя, гэта "ціхае"? з'яданне бюджэту.

Таму, калі да нас у інстытут прыходзяць з запытам на праект па ўлоўліванні CO2, першае пытанне не ?якую эфектыўнасць жадаеце??, а ?які ў вас дакладны і найгоршы склад газу на ўваходзе, уключаючы мікрапрымешкі?? і ?куды падзець адпрацаваны раствор або шлам??. Без адказу на гэтыя пытанні любая заяўленая эфектыўнасць - проста прыгожая лічба.

Праблемы, аб якіх не пішуць у брашурах

Адна з ключавых праблем - карозія. Шчолачныя асяроддзя, гарачыя растворы карбанатаў або амінаў, наяўнасць нават следавых колькасцяў хларыдаў - ідэальны рэцэпт для разбурэння звычайнай вугляродзістай сталі. У праектах мы сутыкаліся з сітуацыямі, калі праз паўгода эксплуатацыі скруббер прыходзілася спыняць на пазапланавы рамонт з-за каразійных язваў у зоне распырсквання. Эфектыўнасць у гэты момант, натуральна, была нулявой. Даводзіцца закладваць дарагія сплавы ці спецпакрыцці, што рэзка мяняе эканоміку ўсяго праекта.

Іншы галаўны боль - адукацыя стойкіх адкладаў і солевых коркаў. Асабліва пры выкарыстанні вапнавых завісяў. Тэарэтычна ўсё проста: Ca(OH)2 рэагуе з CO2, атрымліваецца CaCO3. На практыцы атрымліваецца наліпанне карбанату кальцыя на асадку, фарсункі, у трубках цеплаабменнікаў. Прамыванні дапамагаюць, але яны патрабуюць прыпынкі. А калі прыпынак немагчымы? Тады эфектыўнасць плаўна зніжаецца з-за падзення пляца кантакту газу і вадкасці.

І, вядома, энергазатраты. Сам працэс абсорбцыі - не самы энергаёмісты. А вось дэсорбцыя CO2 з раствора (рэгенерацыя) - гэта каласальныя выдаткі на нагрэў. Часта да 70% усіх аперацыйных выдаткаў. Можна пабудаваць скруббер з ККД 99%, але калі на рэгенерацыю марнуецца палова пары ад самой ЦЭЦ, то пра якую агульную эфектыўнасць прадпрыемства можа ісці гаворка? Гэта тупік.

Вопыт з рэальных праектаў: дзе шукалі кампраміс

У адным з праектаў для завода па вытворчасці аміяку стаяла задача ўлоўліваць CO2 з патоку пасля канверсіі. Канцэнтрацыя была высокай, але і тэмпература таксама. Класічнывільготны метадз МЭА патрабаваў глыбокага астуджэння газу, што вяло да вялікіх капітальных выдаткаў на халадзільнікі. Замест гэтага прапанавалі і прапрацавалі варыянт з гарачым поташовым прамываннем (K2CO3). Эфектыўнасць абсорбцыі на паперы была ніжэй - каля 85-90%. Але затое мы пазбеглі велізарнага вузла астуджэння і кандэнсатазборнікаў, а рэгенерацыя ішла пры больш высокай тэмпературы, што дазволіла выкарыстаць непрыдатнае цяпло іншага тэхналагічнага струменя. Для завода выніковая эканамічная эфектыўнасць гэтага?менш эфектыўнага? з пункту гледжання хіміі метаду аказалася вышэй.

Яшчэ адзін выпадак - спроба прымяніць удасканалены амінны раствор ад аднаго еўрапейскага пастаўшчыка на невялікай кацельні. Раствор абяцаў высокую ўстойлівасць да акіслення. Але не ўлічылі расійскую спецыфіку - больш высокае ўтрыманне серы ў паліве. SO2, нават у следавых колькасцях, не ўлоўлены цалкам на папярэдняй прыступцы, незваротна звязваўся з амінам, утвараючы цепластабільныя солі. Рэагент беззваротна губляў актыўнасць. Праект, нажаль, не выйшаў на пашпартныя паказчыкі. Прыйшлося дапрацоўваць сістэму папярэдняй ачысткі, што зноў ударыла па эканоміцы.

Альтэрнатывы і гібрыдныя рашэнні

Цяпер шмат кажуць аб? сухіх? метадах, мембранах, адсарбентах. Але ў буйнатанажных галінах, такіх як энергетыка або металургія,вільготны метадпакуль па-за канкурэнцыяй па маштабаванасці і адпрацаванасці. Іншая справа, што яго ўсё гушчару выкарыстаюць не ў чыстым выглядзе, а як частка гібрыднай схемы.

Напрыклад, першая прыступка - сухі або полусухой спосаб для грубіянскай ачысткі і астуджэнні, другая прыступка - тонкая ачыстка ў скрубберы. Ці наадварот, вільготны скруббер варта першым для выдалення асноўнай масы прымешак і CO2, а потым ідзе паліроўка на адсарбенце. У такіх схемах агульная эфектыўнасць сістэмы можа быць вышэй, а эксплуатацыйныя выдаткі - ніжэй, чым у аднаго "супер-скруббера", які спрабуе зрабіць усё адразу.

Цікавы досвед ёсць у кітайскіх калегаў, якія актыўна прасоўваюць свае тэхналогіі. Напрыклад, праектны інстытутChengdu Yizhi Technology Co.(заснаваны кампаніяй Huaxi Technology) часта ў сваіх рашэннях для прамысловасці камбінуе класічныя скрубберы з сістэмамі рэкуперацыі цяпла і складанай аўтаматыкай, якая аптымізуе выдатак рэагента ў рэальным часе ў залежнасці ад нагрузкі. На іх сайцеyzkjhx.ruможна знайсці апісанні такіх комплексных праектаў. Іх падыход - не турыцца за максімальным ККД абсорбцыі любой цаной, а шукаць кропку аптымальнага балансу паміж ступенню ўлоўлівання і агульнымі выдаткамі. Гэта больш сталы і практычны погляд.

Так ці эфектыўны вільготны метад? Выніковыя меркаванні

Эфектыўнасць - паняцце шматграннае. Як тэхналогія кантакту газу і вадкасці для масаабмену, вільготны метад выдалення CO2 надзвычай эфектыўны і правераны дзесяцігоддзямі. Як гатовая? Скрынкавая? тэхналогія для любога прадпрыемства - не. Гэта прылада, якую трэба вельмі сапраўды падбіраць і наладжваць пад пэўныя ўмовы.

Яго галоўныя плюсы - высокая адзінкавая магутнасць, надзейнасць (пры правільным праектаванні і матэрыялах) і прадказальнасць працэсу. Галоўныя мінусы - высокія капітальныя выдаткі на ўстойлівыя да карозіі матэрыялы, высокія аперацыйныя выдаткі на рэгенерацыю і праблема з адходамі (вадкімі або шламами).

Таму адказ на пытанне ў загалоўку такі: так, вільготны метад эфектыўны з тэхнічнага пункта гледжання. Але ці будзе ён эфектыўны з эканамічнага і эксплуатацыйнага пунктаў гледжання для вашага канкрэтнага аб'екта - гэта пытанне глыбокага аўдыту, мадэлявання і пошуку кампрамісаў. Ніякая гатовая лічба з каталога тут не спрацуе. Трэба лічыць усё жыццёвы цыкл: ад кошту нержавелай сталі для скруббера да лагістыкі па вывазе карбанатнага шлама. Толькі такі разлік пакажа сапраўдную эфектыўнасць.