CCUS Устройство для улавливания углерода

Химическая абсорбция

• Оборудование и процессы:: Дымовой газ сначала проходит через десульфурацию, нитрацию, впускается вентилятором со дна абсорбционной башни, всасывающая жидкость распыляется с верхней части абсорбционной башни, дымовой газ и абсорбционная жидкость вступают в контакт в башне, абсорбционная жидкость поглощает углекислый газ в богатую жидкость. Богатая жидкость подается в десорбционную башню через богатый жидкостью насос, рекуператор нагревает богатую жидкость до 100°C - 120°C, богатое жидкостное разложение высвобождает CO2C, для достижения разделения и рекуперации CO2B, абсорбционная жидкость циркулирует и регенерируется.
• абсорбционная башня:: Является одним из основных устройств химического абсорбции, обеспечивая достаточное пространство для контактного переноса массы между двумя фазами газа и жидкости, так что абсорбент может эффективно поглощать углекислые газы. Конструкция и эксплуатационные условия абсорбционной башни, такие как диаметр башни, высота башни, тип наполнителя или тарелки башни, влияют на эффективность поглощения и падение давления. Обычно выбираются щелочные химические абсорбционные жидкости, такие как алкаламин, калийное основание и аммиак.
• Аналитическая башня:: Также известная как регенеративная башня, ее роль заключается в том, чтобы анализировать углекислыйгаз из богатой жидкости, чтобы абсорбент мог регенерироваться и рециркулироваться. Такие условия, как температура, давление и отношение газа к жидкости в аналитической башне, оказывают значительное влияние на аналитический эффект и потребление энергии.

Физическое поглощение

• Принципы и процессы:: В условиях сжатия углекислый газ поглощается органическим растворителем, а регенерация растворителя достигается за счет снижения давления, при этом требуется относительно мало регенеративной энергии. Процедура аналогична химической абсорбции, которая сначала поглощается в абсорбционной башне, а затем анализируется в аналитической башне, но используемые абсорбенты и условия работы различны.
• абсорбционная и аналитическая башниАбсорбционная башня и аналитическая башня в физическом абсорбции аналогичны химическому, но их процессы абсорбции и анализа в основном основаны на физических эффектах, а не на химических реакциях. Растворимость физического поглотителя CO2b изменяется в зависимости от давления, поэтому в абсорбционной колонне требуется более высокое давление для увеличения растворимости CO2b, а в аналитической колонне CO2b высвобождается из раствора путем снижения давления.А.

адсорбционный метод

• процессМетод адсорбции обычно использует твердый адсорбент для адсорбции CO2. Газы, содержащие CO2b, проходят через адсорбционную колонну, CO2b адсорбируется адсорбентом и выделяется очищенным газом. После адсорбционного насыщения адсорбента CO2B десорбируется путем декомпрессии, нагрева или замены, чтобы восстановить адсорбционную способность адсорбента, а высвобожденный CO2B может быть дополнительно сжат, сохранен или использован.
• Адсорбционная башняКлючевое оборудование для адсорбции, структура и эксплуатационные условия которого оказывают значительное влияние на адсорбционный эффект и срок службы адсорбента. Адсорбционная колонна содержит твердые адсорбенты, общие адсорбенты включают активированный уголь, молекулярное сито, активированное угольное волокно и так далее.

мембранная сепарация

• процессИспользуя различия в растворимости и скорости диффузии различных газовых компонентов в мембране, CO2 отделяется от других газов путем селективного проникновения мембраны. Смешанные газы проходят через мембранную сепараторную колонну при определенном давлении, и CO2B в первую очередь проходит через мембрану и обогащается на проходящей стороне мембраны, в то время как другие газы удерживаются на непроницаемой стороне мембраны для достижения разделения.
• мембранный сепаратор:: Является основным оборудованием для процесса разделения мембран, его внутренняя структура и производительность мембраны оказывают значительное влияние на эффект разделения и стабильность. Такие параметры, как рабочее давление, температура и скорость потока газа в мембранной сепараторной башне, должны быть оптимизированы в соответствии с конкретными требованиями к мембранному материалу и разделению.

БCCUS (улавливание, использование и хранение углерода)Захват, использование и секвестрация углерода являются ключевым технологическим новшеством в борьбе с глобальным изменением климата и сокращении выбросов парниковых газов, о чем подробно говорится ниже:

Основные положения

Рабочий процесс

• улавливание углерода:: Это первое звено в CCUS, и есть три основных технических подхода:
• улавливание после сгорания:: Выделение углекислого газа из дымовых газов, образующихся после сжигания ископаемого топлива, с помощью таких средств, как химическая абсорбция, технически зрелый метод, который может быть применен к различным устройствам сгорания, но потребляет определенную энергию и снижает эффективность выработки электроэнергии.
• Добыча до сжигания:: Сначала газифицируйте ископаемое топливо, превратите его в синтетический газ, богатый углекислым газом и водородом, а затем улавливайте углекислыйгаз с помощью таких шагов, как реакция преобразования и низкотемпературное разделение. Преимущество заключается в высокой концентрации углекислого газа, легкости разделения, но высоких требованиях к оборудованию и больших инвестиционных затратах.
• Сжигание обогащенным кислородом:: Сжигание топлива в обогащенной кислородом среде, так что продукты сгорания в основном представляют собой углекислыйгаз и водяной пар, высокая концентрация углекислого газа может быть получена после конденсации и обезвоживания, но требуется дополнительная система подготовки кислорода, более высокая стоимость энергопотребления.
• Углеродный транспорт:: После сжатия, сжижения и другой обработки улавливаемого углекислого газа выберите подходящий вид транспорта, такой как трубопроводный транспорт, судовой транспорт, железнодорожный или автомобильный транспорт, из которых трубопроводный транспорт в настоящее время является наиболее экономичным и технически зрелым видом транспорта, в то время как судовой транспорт подходит для перевозки углекислого газа на большие расстояния и большие перевозки.
• Использование и хранение углерода:: Это основное звено CCUS, как указано ниже:
• Геологическая консервация:: Внесение углекислого газа в геологические формации, такие как истощенные залежи нефти и газа, глубокие соляные пласты, непроизводительные угольные шахты и т. Д., С помощью таких механизмов, как конструктивная консервация, гидродинамическая консервация и т. Д., Для достижения долгосрочного хранения, в том числе потенциал хранения истощенных залежей нефти и газа высок, а безопасность высока, глубокие соляные пласты широко распространены, но хранятся в долгосрочной проверке безопасности и т. Д., Неэксплуатируемые угольные шахты могут одновременно достичь хранения углекислого газа и сокращения выбросов
• Интенсивная добыча нефти:: Внесение углекислого газа в частично истощенные залежи нефти, снижение плотности сырой нефти, повышение давления в залежах нефти, повышение текучести сырой нефти, реализация дополнительной добычи сырой нефти, в настоящее время около 80% улавливаемого углекислого газа используется для интенсификации добычи нефти, но его эффект больше зависит от условий залегания нефти, и существует определенный экологический риск.
• Промышленное использование:: CO2 может использоваться в промышленном производстве, например, производство удобрений, газированных напитков, пластмасс и т. Д. В некоторых случаях, но также в качестве химического сырья для производства метанола, синтетического газа и т. Д. Для достижения частичной фиксации CO2, но в настоящее время использование относительно невелико.
• Углекислый газ пищевого класса: Очищенный после обработки углекислыйгаз может использоваться в качестве хладагента, консерванта и т. Д. в пищевой промышленности, например, для карбонизации напитков, охлаждения и транспортировки пищевых продуктов и т. Д. Требования к чистоте выше, как правило, до 99,9%.

Технические преимущества

• Сокращение выбросов углерода:: Способность эффективно сокращать прямые выбросы углекислого газа в процессе промышленного производства имеет большое значение для достижения глубокой декарбонизации в отраслях, которые трудно сократить, таких как сталь и цемент, и способствует достижению глобальных климатических целей.
• Создание экономических выгод:: Более интенсивная добыча нефти и другие способы использования могут повысить нефтеотдачу, увеличить добычу нефти, принести экономические выгоды, в то время как использование углекислого газа в промышленности и пищевой промышленности также может создать определенную экономическую ценность.
• Обеспечение энергетической безопасностиТехнология CCUS позволяет традиционным отраслям ископаемой энергетики продолжать играть свою роль в низкоуглеродном переходе, гарантируя стабильность и безопасность энергоснабжения и обеспечивая переходный период для широкомасштабного использования возобновляемых источников энергии.
• Повышение эффективности использования ресурсов:: Был осуществлен переход углекислого газа от выхлопных газов к ресурсам, повышение эффективности использования ресурсов, содействие развитию круговой экономики и снижение зависимости от природных ресурсов.

Проблемы

• Техническая зрелость:: Несмотря на прогресс, достигнутый в некоторых технологиях CCUS, они по - прежнему сталкиваются с техническими проблемами, такими как сложность и высокая стоимость технологии улавливания перед сжиганием, а также подготовка кислорода для обогащенной кислородом технологии сжигания, что ограничивает их массовое распространение.
• Вопрос о затратах: Высокие инвестиционные издержки проекта CCUS, в том числе расходы на приобретение, строительство и эксплуатацию оборудования, в то время как эксплуатационные расходы не следует недооценивать, такие как затраты на энергопотребление в процессе улавливания углерода, затраты на техническое обслуживание транспорта и хранения и т. Д. Это увеличивает экономическое бремя для предприятий.
• Общественное восприятие и приемлемость:: Общественность сомневается в безопасности и экологическом воздействии технологии CCUS, обеспокоена такими рисками, как утечка углекислого газа, влияет на выбор места и продвижение проекта, необходимо усилить популяризацию науки, повысить осведомленность и принятие общественности.
• Система правил и стандартов:: В настоящее время политика, правила и система стандартов индустрии CCUS еще не совершенны, отсутствие четких норм в утверждении проектов, защите окружающей среды, управлении безопасностью и т. Д., Влияет на здоровое развитие промышленности.
• Выбор местоположения и контроль:: Для геологического хранения требуется подходящее геологическое строение, выбор местоположения является более сложным и требует долгосрочного мониторинга переноса углекислого газа и потенциального риска утечки, и нельзя игнорировать технические и финансовые проблемы мониторинга.

Статус применения

По состоянию на 2024 год по всему миру действует несколько проектов CCUS в разных странах и регионах. Количество проектов CCUS в Соединенных Штатах довольно велико и широко используется в усиленной добыче нефти с более чем 8000 км.