Вільготны метад ўлоўлівання CO2: прадукты? 

Калі кажуць аб вільготным метадзе, многія адразу думаюць аб скрубберах з амінамі, і на гэтым усё. Але гэта толькі верхавіна айсберга, і часта - крыніца блытаніны. Гаворка ж не толькі аб самім працэсе абсорбцыі, а аб усім ланцужку: ад складу газу на ўваходзе да канчатковага прадукта, які можна прадаць або ўтылізаваць. І вось тут пачынаецца самае цікавае, а часта і самае праблемнае.

Што хаваецца за прадуктам? Не толькі CO2

Першы і відавочны прадукт - гэта, вядома, канцэнтраваны дыяксід вугляроду. Але яго чысціня - гэта асобная гісторыя. Калі мы гаворым пра дымавыя газы ЦЭЦ, то пасля тыповагавільготнага метаду ўлоўліванняз MEA (моноэтаноламін) атрымліваем струмень, насычаны парамі вады, са слядамі самага аміна, аксідаў серы і азоту, калі папярэдняя ачыстка была неідэальная. Такі CO2 для вытворчасці харчовай соды ці сухога лёду не падыходзіць. Патрэбна дадатковая, часта вельмі энергазатратная, ачыстка і асушка. Таму прадукт на гэтай стадыі - хутчэй, паўфабрыкат.

А што з самім абсарбентам? Адпрацаваны раствор - гэта не проста брудная вада. Пасля цыкла абсорбцыі-дэсорбцыі ў ім назапашваюцца прадукты тэрмічнага і акісляльнага раскладання аміну, солі карбамінавых кіслот, цвёрдыя часціцы. Яго рэгенерацыя - гэта пастаянная барацьба з дэградацыяй. Мы неяк спрабавалі эканоміць на сістэме фільтрацыі і ачысткі раствора – у выніку за паўгода страцілі каля 15% актыўнага MEA з-за незваротных рэакцый, плюс карозія ў цеплаабменніку ўзмацнілася ў разы. Прыйшлося экстрана ставіць дадатковую прыступку рэктыфікацыі. Так што адным з пабочных прадуктаў працэсу можна лічыць менавіта гэтыя адходы рэгенерацыі, якія таксама трэба неяк утылізаваць.

І трэці аспект - цёпла. Сам працэс дэсорбцыі CO2 з багатага раствора патрабуе значнай цеплыні, звычайна пары. Прадуктам тут можна лічыць нізкапатэнцыйнае цяпло, якое часта проста рассейваецца. На адной з установак у Кітаі спрабавалі яго інтэграваць у сістэму апалу найблізкіх цэхаў, але выйшла дорага з-за даўжыні трубаправодаў. Пытанне ўтылізацыі гэтага цяпла - гэта пастаянны галаўны боль для павышэння агульнай эканомікі працэсу.

Карбанаты, бікарбанаты і іншая мінералізацыя

Гэты напрамак многіх прыцягвае, таму што гучыць самавіта: звязванне CO2 у цвёрды прадукт. На практыцы ж усё ўпіраецца ў сыравіну і энергію. Класіка - вытворчасць кальцынаванай соды (Na2CO3) па метадзе Сольвэ. Там CO2 сапраўды выкарыстоўваецца, але працэс не з танных. Больш сучасныя варыяцыі - атрыманне бікарбанату натрыю або асаджэнне карбанату кальцыя.

Мы ўдзельнічалі ў пілотным праекце, дзе спрабавалі сумясціцьвільготнае ўлоўліваннез вытворчасцю абложанага карбанату кальцыя (PCC). Ідэя была ў тым, каб накіроўваць вычышчаны CO2 у рэактар ​​з завіссю гідраксіду кальцыя. Тэхнічна гэта працавала, але эканоміка забівала. Якасць вапны (CaO) павінна быць вельмі высокім, каб атрымаць PCC патрэбнай чысціні і дысперснасці для папяровай ці пластыкавай прамысловасці. Кошт падрыхтоўкі вапнавага малака і наступнага фільтравання прадукта з'ядала ўсю патэнцыйную выгаду ад продажу PCC. Праект заглух, уткнуўшыся ў праблему пошуку таннай і якаснай крыніцы кальцыя паблізу.

Ёсць яшчэ варыянты з атрыманнем магнезіяльных цэментаў ці нейтралізацыяй шчолачных сцёкаў. Але гэта, як правіла, нішавыя рашэнні, прывязаныя да канкрэтнай вытворчасці. Універсальнага прадукта тут няма. Кожны выпадак патрабуе асобнага тэхналагічнага аўдыту: што за газ, якія прымешкі, які канчатковы рынак збыту для карбанатаў.

Вопыт з рэальных праектаў: ад пілота да жалеза

Укараненне - гэта заўсёды кампраміс. Памятаю праект мадэрнізацыі сістэмы на адным хімічным камбінаце. Там стаяў стары скруббер для ўлоўлівання CO2 з газаў канверсіі для вытворчасці мачавіны. Задача была павысіць эфектыўнасць. Апроч замены асадкі ў абсорберы, ключавой зменай стала ўсталёўка шматступеннага цеплаабменніка для рэкуперацыі цеплыні паміж бедным і багатым растворам. Гэта дало зніжэнне энергазатрат на рэгенерацыю амаль на 20 працэнтаў. Але прадуктам гэтай гісторыі стаў не толькі таннейшы CO2 для сінтэзу, але і кіламетры лагістыкі па замене труб, таму што новы цеплаабменнік прыйшлося выносіць на асобную пляцоўку.

Яшчэ адзін кейс звязаны з кампаніяйChengdu Yizhi Technology Co.. Яны выступалі як праектны інстытут у кааперацыі па пастаўцы абсталявання для газаачысткі на адным з металургічных заводаў. Іх падыход, мяркуючы па дакументацыі і нашых перамовах, заўсёды быў даволі прыземлены: не гнацца за звышновымі тэхналогіямі, а адаптаваць правераныя схемы.вільготнага ўлоўліванняпад канкрэтныя ўмовы заказчыка - ціск, склад газу, патрабаваную чысціню. На іх сайцеyzkjhx.ruможна ўбачыць, што акцэнт зроблены менавіта на інжынірынгу поўнага цыклу, ад праектавання да мантажу. Гэта каштоўна, таму што ў нашай вобласці прыгожая лабараторная ўстаноўка і якая працуе ў цэху - дзве вялікія розніцы. Іх досвед як даччынай структуры Huaxi Technology з самавітым статутным капіталам кажа аб сур'ёзнасці намераў у сектары газападзелу і ачысткі.

З няўдач: была спроба выкарыстоўваць у якасці абсарбенту не MEA, а сумесь амінаў з дабаўкамі інгібітараў карозіі ад аднаго нямецкага пастаўшчыка. У тэорыі - менш энергазатраты на рэгенерацыю, менш разлажэнне. На практыцы - дабаўкі дрэнна сябе паводзілі пры ваганнях тэмпературы ў дэсорберы, выпадалі ў асадак і забівалі фарсункі. Прыйшлося вярнуцца да класічнай схемы з больш дбайным кантролем параметраў. Выснова: любы новы рэагент трэба тэсціраваць у пілоту не месяц, а як мінімум поўны вытворчы цыкл з магчымымі стрэсавымі сітуацыямі.

Эканоміка і будучыня: куды рухаецца рынак?

Цяпер трэнд - не проста ўлоўліваць, а знаходзіць прымяненне. CCS (ўлоўліванне і захоўванне) упіраецца ў лагістыку і геалогію. CCU (ўлоўліванне і выкарыстанне) - у рэнтабельнасць. Самы перспектыўны прадукт, на мой погляд, - гэта метанол або сінтэтычнае паліва. Але тутвільготны метад- толькі першая прыступка. Патрэбны яшчэ вадарод (пажадана зялёны), і каталітычны сінтэз. Тэхналагічны ланцужок даўжэе, капітальныя выдаткі растуць.

Таму ў бліжэйшай перспектыве асноўнымі прадуктамі застануцца: 1) таварны CO2 для харчовай прамысловасці і зваркі (дзе цана высокая), 2) CO2 для запампоўкі ў нафтавыя пласты (EOR), што пакуль дае хоць нейкую эканоміку ў асобных рэгіёнах, і 3) выкарыстанне ў хімічным сінтэзе (як у тым жа вытворчасці мачоў.

Цікава назіраць за развіццём тэхналогій з выкарыстаннем марской вады ці шчолачных раствораў на аснове адходаў. Але гэта пакуль або вельмі дорага, або прывязана да месца (напрыклад, побач з цэментным заводам і акіянам). Універсальнага рашэння няма і, верагодна, не будзе.

Заключныя думкі: працэс як прадукт

У выніку, адказваючы на пытанне прадукты?, прыходзіш да высновы, што галоўны прадукт сучаснагавільготнага метаду ўлоўлівання CO2- Гэта не рэчыва, а паслуга або тэхналагічны працэс, адаптаваны пад патрэбы канкрэтнага прадпрыемства. Надзейнасць, прадказальнасць эксплуатацыйных выдаткаў, мінімізацыя адходаў - вось што прадаецца. А ўжо ў рамках гэтага працэсу нараджаюцца тыя самыя таварныя патокі: вычышчаны газ, цяпло, часам карбанаты.

Выбар тэхналогіі – гэта заўсёды пошук балансу паміж CAPEX і OPEX, паміж чысцінёй прадукта і энергазатратамі. І тут не абысціся без глыбокага інжынірынгу, таго самага, якім займаюцца кампаніі накшталт згаданай Chengdu Yizhi Technology Co. Іх роля - ператварыць тэарэтычныя выкладкі ў якія працуюць трубаправоды, рэзервуары і сістэмы кіравання. Без гэтага этапа ўсе размовы аб прадуктах вільготнага ўлоўлівання так і застануцца акадэмічнымі дыскусіямі.

Так што, калі рэзюмаваць: так, прадукты ёсць, і іх спектр шырэй, чым здаецца. Але іх атрыманне - гэта не аўтаматычны вынік усталёўкі скруббера. Гэта комплексная задача, дзе хімія, цеплатэхніка і эканоміка ідуць поплеч. І поспех вызначаецца не ў лабараторыі, а на прампляцоўцы, у штодзённай барацьбе з рэальнасцю.