Кітай: эфектыўнасць выдалення CO2 адсорбцыяй? 

Калі чуеш гэтае пытанне, першае, што прыходзіць на розум - усталёўкі з цэалітамі або актываваным вуглём, і адчуванне, што тэхналогія старая як свет. Многія да гэтага часу лічаць, што эфектыўнасць - гэта проста лічба з пашпарта сарбенту, 90% або 99%. Але на справе, асабліва ў кітайскіх рэаліях апошняга дзесяцігоддзя, усё ўпіраецца ў тое, як гэтая самая адсорбцыя ўбудавана ў пэўны тэхналагічны цыкл, пад якія ціскі, тэмпературы і, галоўнае, пад якую эканоміку. Эфектыўнасць без акупнасці - гэта проста акадэмічнае практыкаванне.

Ад лабараторнай калонкі да прамысловага рэактара: дзе губляецца ККД

Пачну з класічнага разрыву. У лабараторыі, на ўстаноўцы тыпу Chengdu Yizhi Technology Co., Могуць даць выдатныя крывыя адсорбцыі для канкрэтнай газавай сумесі. Сарбент бярэ 200 мг CO2 на грам. Усе радуюцца. Потым гэты сарбент засынаюць у прамысловы адсорбер на якім-небудзь заводзе па вытворчасці вадароду з прыроднага газу. І тут пачынаецца: перапад ціскаў, які не ўлічвалі, мікрапыл з сыравіны, якая забівае пары, вільготнасць, якая канкуруе з CO2 за актыўныя цэнтры. Лабараторная эфектыўнасць падае на 15-20 працэнтаў у лепшым выпадку. Гэта не недахоп тэхналогіі, гэта кошт маштабавання.

У нас быў праект, звязаны з ачысткай біягазу. Заказчык хацеў атрымаць чысты метан, выдаліўшы CO2. Узялі, здавалася б, правераны цэаліт. Але ў біягазе, акрамя CO2, быў серавадарод, хай і ў следавых колькасцях. Ён незваротна атруціў сарбент за тры месяцы замест разліковых паўтара года. Эфектыўнасць выдалення CO2 ўпала амаль да нуля. Прыйшлося на ходу ўбудоўваць папярэднюю прыступку ачысткі ад H2S, што падаражэла CAPEX. Вось табе і простая адсорбцыя.

Таму зараз пісьменныя інжынірынгавыя кампаніі, тая ж Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., Не прадаюць проста сарбент або тыпавую ўстаноўку. Яны прадаюць тэхналагічны ланцужок, дзе адсорбер - толькі адно звяно. Важныя папярэдняя осушка, тонкая фільтраванне, дакладны кантроль тэмпературы на стадыі рэгенерацыі. Без гэтага размовы аб эфектыўнасці галаслоўны. Сайтyzkjhx.ruдобра адлюстроўвае гэты падыход - відаць, што праца ідзе ад аналізу сыравіны да пусканаладкі.

Эканоміка цыкла: рэгенерацыя як ключавы фактар

Уласна, галоўнае пытанне не "колькі забярэ", а "як аддасць назад". Энергазатраты на дэсорбцыю - вось дзе з'ядаецца ўвесь прыбытак ад працэсу. Вакуумная рэгенерацыя, тэмпературная, прадзьмух інертным газам - у кожнага метаду свой кошт. У Кітаі, дзе кошт энергіі - крытычны параметр, часта ідуць на гібрыдныя рашэнні.

Бачыў устаноўкі на коксахімічных заводах, дзе для рэгенерацыі адсарбенту выкарыстоўваюць нізкапатэнцыйнае цяпло ад іншых участкаў. Эфектыўнасць па энергіі атрымліваецца высокай, але сам працэс рэгенерацыі ідзе павольней, цыкл даўжэе, патрэбны вялікія ёмістасці сарбенту. Гэта кампраміс. Часам больш выгадна мець меншыя апараты, але грэць іх электрычнасцю, калі ёсць доступ да таннага начнога тарыфу. Універсальнага рэцэпта няма.

Правальны кейс з памяці: спрабавалі ўкараніць сістэму з хуткай тэрмічнай рэгенерацыяй (да 300 ° C) на невялікім металургічным камбінаце. Сарбент, вядома, аддаваў CO2 выдатна. Але праз 500 цыклаў пачалося спяканне, страта сітаватасці. Механіка падвяла - частыя цеплавыя ўдары разбурылі гранулы, з'явіўся пыл, які выносіўся патокам. Эфектыўнасць упала, а выдаткі на замену сарбенту з'елі ўсю эканомію. Выснова: часам зберагалы, але менш? эфектыўны? па хуткасці метад у доўгатэрміновай перспектыве больш выгадна.

Сарбенты новага пакалення: MOF-ы і не толькі

Цяпер шмат шуму вакол метала-арганічных каркасаў (MOF). Так, іх удзельная ёмістасць дзівіць уяўленне. Але ў прамысловасці я пакуль бачыў іх лічаныя адзінкі, і тое ў пілотных устаноўках. Чаму? Кошт. І далікатнасць. Іх эфектыўнасць у ідэальных умовах не аспрэчваецца, але найменшая прысутнасць пары арганікі або высокая тэмпература рэгенерацыі могуць незваротна змяніць структуру.

Больш рэальная гісторыя - мадыфікаваныя актываваныя вуглі і цэаліты з импрегнированными амінамі. Гэта працоўны конік. Напрыклад, для ўлоўлівання CO2 з дымавых газаў ЦЭЦ (пост-камбаст) часта выкарыстоўваюць менавіта іх. Эфектыўнасць за адзін цыкл можа быць ніжэй, чым у MOF, але сарбент жыве даўжэй, яго можна рэгенераваць жорсткімі метадамі, і ён даруе некаторыя адхіленні ў складзе газу. Наyzkjhx.ruу апісанні праектаў часта бачыш менавіта такія рашэнні - надзейныя, прадказальныя, з пралічаным тэрмінам акупнасці.

Цікавы трэнд -гібрыдныя сістэмы: адсорбцыя + мембраны. Спачатку грубая ачыстка на танным сарбенце, потым даводка на мембране. Ці наадварот. Гэта дазваляе аптымізаваць капітальныя выдаткі. Эфектыўнасць усёй сістэмы па выдаленні CO2 атрымліваецца вышэй, чым у кожнага метаду па асобнасці, таму што кожны працуе ў аптымальным для сябе дыяпазоне канцэнтрацый і ціскаў.

Кантэкст? Падвойнага вугляроднага? курса Кітая

З 2020 года, з аб'яўленнем мэт па вугляроднай нейтральнасці, усё змянілася. Эфектыўнасць выдалення CO2 перастала быць асабліва тэхніка-эканамічнай катэгорыяй. Да яе дадалася палітычная і рэпутацыйная вага. Для многіх прадпрыемстваў устаноўка сістэмы ўлоўлівання - гэта цяпер пытанне выжывання і захавання квот.

Гэта спарадзіла і некаторы паспех, а значыць, і памылкі. Бачыў праекты, дзе адсарбцыйныя ўстаноўкі купляліся "як у суседа", без дэталёвага аналізу газавага патоку. У выніку яны альбо не выходзілі на пашпартныя паказчыкі, альбо іх эксплуатацыя была спусташальнай. Эфектыўнасць была на паперы, але не ў рэальнасці. Цяпер, здаецца, гэты этап праходзіць. Заказчыкі сталі больш пісьменнымі, патрабуюць дэталёвага ТЭА і пілотных выпрабаванняў на сваёй сыравіне.

Роля такіх інстытутаў, як Chengdu Yizhi Technology Co. (гэта праектны інстытут, створаны Huaxi Technology), тут узрасла. Іх капітал у 120 мільёнаў юаняў - гэта не проста лічба, гэта магчымасць весці сур'ёзныя НДДКР і прапаноўваць не шаблон, а індывідуальны разлік. Ва ўмовах жорсткага рэгулявання патрэбны не проста прадаўцы абсталявання, а тэхналагічныя партнёры, якія падзеляць рызыкі на этапе запуску.

Высновы з практыкі: на што глядзець пры адзнацы

Такім чынам, калі рэзюмаваць на пальцах. Пытаючыся аб эфектыўнасці выдалення CO2 адсорбцыяй у Кітаі, трэба адразу ўдакладняць: эфектыўнасць у чым? У ступені ачысткі? Ва ўдзельнай ёмістасці сарбенту? У энергазатратах на тону ўлоўленага CO2? Ці ў агульнай эканоміцы праекту за 5 гадоў?

На маю вопыту, ключавых параметру тры: 1) Стабільнасць ёмістасці сарбенту на працягу мінімум 1000 цыклаў у рэальных, а не ідэальных умовах. 2) Кошт рэгенерацыі (часта гэта 60-70% аперацыйных выдаткаў). 3) Інтэграцыя ў існуючы тэхналагічны паток без яго сур'ёзнага парушэння.

Прыгожыя лабараторныя графікі - гэта толькі пачатак размовы. Сапраўдная эфектыўнасць нараджаецца ў поле, на пляцоўцы, сярод труб, засавак і паказанняў датчыкаў. І часта яна апыняецца ніжэй чаканай, але затое дасягальнай і, што важней, устойлівай. Менавіта на гэта зараз і робіцца стаўка ў пісьменных праектах па ўсім Кітаю. Тэхналогія адсорбцыі не панацэя, але ва ўмелых руках і пры правільным разліку - гэта выключна магутны і гнуткі інструмент.