Natte CO2-afvangmethode: producten? 

Als mensen over de natte methode praten, denken veel mensen meteen aan aminegaswassers, en dat is het dan ook. Maar dit is slechts het topje van de ijsberg en vaak een bron van verwarring. We hebben het niet alleen over het absorptieproces zelf, maar over de hele keten: van de samenstelling van het gas bij de inlaat tot aan het eindproduct, dat kan worden verkocht of afgevoerd. En dit is waar het plezier begint, en vaak het meest problematisch.

Wat zit er achter het product? Niet alleen CO2

Het eerste en voor de hand liggende product is natuurlijk geconcentreerde kooldioxide. Maar de zuiverheid ervan is een ander verhaal. Als we het hebben over rookgassen van thermische energiecentrales, dan na een typischnatte opnamemethodemet MEA (monoethanolamine) verkrijgen we een stroom verzadigd met waterdamp, met sporen van het amine zelf, zwavel- en stikstofoxiden, als de voorafgaande zuivering niet perfect was. Deze CO2 is niet geschikt voor het maken van baking soda of droogijs. Daarnaast is vaak zeer energie-intensief reinigen en drogen nodig. Daarom is het product in dit stadium eerder een halffabrikaat.

Hoe zit het met het absorptiemiddel zelf? Afvaloplossing is niet alleen vuil water. Na de absorptie-desorptiecyclus hopen zich daarin producten van thermische en oxidatieve ontleding van amine, carbaminezuurzouten en vaste deeltjes op. Het herstel ervan is een voortdurende strijd tegen degradatie. We hebben ooit geprobeerd te besparen op het filtratie- en oplossingszuiveringssysteem - als gevolg daarvan verloren we in zes maanden tijd ongeveer 15% van de actieve MEA als gevolg van onomkeerbare reacties, en nam de corrosie in de warmtewisselaar aanzienlijk toe. We moesten dringend een extra rectificatietrap installeren. Dit regeneratieafval kan dus worden beschouwd als een van de bijproducten van het proces, dat ook op de een of andere manier moet worden verwijderd.

En het derde aspect is warmte. Het proces van desorptie van CO2 uit een rijke oplossing zelf vereist aanzienlijke warmte, meestal stoom. Het product kan hier worden beschouwd als laagwaardige warmte, die vaak eenvoudigweg wordt afgevoerd. Bij een van de installaties in China probeerden ze het te integreren in het verwarmingssysteem van nabijgelegen werkplaatsen, maar dat bleek duur vanwege de lengte van de pijpleidingen. De kwestie van het gebruik van deze warmte is een constante hoofdpijn voor het verbeteren van de algehele economie van het proces.

Carbonaten, bicarbonaten en andere mineralisaties

Deze richting trekt velen aan omdat het solide klinkt: het binden van CO2 tot een vast product. In de praktijk komt alles neer op grondstoffen en energie. De klassieker is de productie van natriumcarbonaat (Na2CO3) volgens de Solvay-methode. Ze gebruiken wel CO2, maar het proces is niet goedkoop. Modernere variaties zijn de productie van natriumbicarbonaat of de precipitatie van calciumcarbonaat.

We hebben meegedaan aan een pilotproject waarin we probeerden te combinerennatte vangstmet de productie van neergeslagen calciumcarbonaat (PCC). Het idee was om het gezuiverde CO2 naar een reactor te leiden die een calciumhydroxideslurry bevatte. Technisch gezien werkte het, maar de economie was de dood voor mij. De kwaliteit van kalk (CaO) moet zeer hoog zijn om PCC te verkrijgen met de vereiste zuiverheid en fijnheid voor de papier- of kunststofindustrie. De kosten voor het bereiden van de limoenmelk en het vervolgens filteren van het product aten alle potentiële voordelen van de verkoop van PCC op. Het project liep vast vanwege het probleem om in de buurt een goedkope en hoogwaardige calciumbron te vinden.

Ook zijn er mogelijkheden voor de productie van magnesiumcementen of het neutraliseren van alkalisch afval. Maar dit zijn in de regel nicheoplossingen die verband houden met een specifieke productie. Er is hier geen universeel product. Elk geval vereist een afzonderlijke technologische audit: welk soort gas, welke onzuiverheden, wat is de uiteindelijke markt voor carbonaten.

Ervaring uit echte projecten: van pilot tot hardware

Implementatie is altijd een compromis. Ik herinner me een systeemmoderniseringsproject bij een chemische fabriek. Daar stond een oude wasser om CO2 af te vangen uit de conversiegassen tot ureum. Het doel was om de efficiëntie te verhogen. Naast het vervangen van de absorberpakking was een belangrijke verandering de installatie van een meertrapswarmtewisselaar om warmte terug te winnen tussen de arme en rijke oplossing. Dit verminderde de energiekosten voor regeneratie met bijna 20%. Maar het product van dit verhaal was niet alleen goedkopere CO2 voor de synthese, maar ook kilometers logistiek voor het vervangen van leidingen, omdat de nieuwe warmtewisselaar naar een aparte locatie moest worden verplaatst.

Een andere zaak heeft betrekking op het bedrijfChengdu Yizhi Technologie Co.. Ze fungeerden als ontwerpinstituut in samenwerking om apparatuur te leveren voor gaszuivering in een van de metallurgische fabrieken. Hun aanpak is, afgaande op de documentatie en onze onderhandelingen, altijd heel nuchter geweest: niet het najagen van supernieuwe technologieën, maar het aanpassen van bewezen schema’s.natte vangstaan de specifieke omstandigheden van de klant - druk, gassamenstelling, vereiste zuiverheid. Op hun websiteyzkjhx.ruje ziet dat de nadruk ligt op full-cycle engineering, van ontwerp tot installatie. Dat is waardevol, want in onze regio zijn een mooie laboratoriumopstelling en werken op de werkvloer twee grote verschillen. Hun ervaring als dochteronderneming van Huaxi Technology met een solide maatschappelijk kapitaal geeft de ernst aan van hun bedoelingen in de gasscheidings- en zuiveringssector.

Onder de mislukkingen: er was een poging om niet MEA als absorbeermiddel te gebruiken, maar een mengsel van aminen met additieven van corrosieremmers van een Duitse leverancier. In theorie minder energieverbruik voor regeneratie, minder ontbinding. In de praktijk gedroegen de additieven zich slecht wanneer de temperatuur in de desorber schommelde, neersloeg en de spuitmonden verstopten. Ik moest terugkeren naar het klassieke schema met een zorgvuldigere controle van de parameters. Conclusie: elk nieuw reagens moet in een pilot worden getest, niet voor een maand, maar in ieder geval voor een volledige productiecyclus met mogelijke stressvolle situaties.

Economie en de toekomst: waar gaat de markt heen?

Nu is de trend niet alleen om te vangen, maar ook om toepassing te vinden. CCS (afvang en opslag) komt neer op logistiek en geologie. CCU (vastleggen en gebruiken) - naar winstgevendheid. Het meest veelbelovende product is naar mijn mening methanol of synthetische brandstof. Maar hiernatte methode- slechts de eerste stap. We hebben ook waterstof (bij voorkeur groen) en katalytische synthese nodig. De technologische keten wordt langer, de kapitaalkosten stijgen.

Daarom zullen in de nabije toekomst de belangrijkste producten blijven bestaan: 1) commerciële CO2 voor de voedingsindustrie en lassen (waar de prijs hoog is), 2) CO2 voor injectie in oliereservoirs (EOR), wat tot nu toe in bepaalde regio's op zijn minst enige economische voordelen oplevert, en 3) gebruik in de chemische synthese (zoals bij dezelfde ureumproductie), waar een kant-en-klare infrastructuur aanwezig is.

Het is interessant om de ontwikkeling te zien van technologieën waarbij gebruik wordt gemaakt van zeewater of alkalische oplossingen op basis van afval. Maar dit is nog steeds erg duur of gebonden aan de locatie (bijvoorbeeld naast een cementfabriek en de oceaan). Er is geen universele oplossing en die zal er waarschijnlijk ook niet zijn.

Laatste gedachten: proces als product

Als gevolg hiervan, als je de vraag "producten?" beantwoordt, kom je tot de conclusie dat het belangrijkste product van de moderne tijd isnatte CO2-afvangmethodeis geen stof, maar een dienst of technologisch proces aangepast aan de behoeften van een specifieke onderneming. Betrouwbaarheid, voorspelbaarheid van de bedrijfskosten, minimalisering van verspilling - dat is wat verkoopt. En binnen het raamwerk van dit proces ontstaan ​​dezelfde goederenstromen: gezuiverd gas, warmte en soms carbonaten.

De keuze voor technologie is altijd een zoektocht naar een evenwicht tussen CAPEX en OPEX, tussen productzuiverheid en energieverbruik. En hier kun je niet zonder diepgaande engineering, hetzelfde wat bedrijven als de genoemde Chengdu Yizhi Technology Co. doen. Hun rol is om theoretische concepten om te zetten in werkende pijpleidingen, tanks en controlesystemen. Zonder deze stap zullen alle gesprekken over natte afvangproducten academische discussies blijven.

Dus om samen te vatten: ja, er zijn producten, en hun assortiment is breder dan het lijkt. Maar het verkrijgen ervan is geen automatisch gevolg van het installeren van een scrubber. Dit is een complexe opgave waarbij chemie, warmtetechniek en economie hand in hand gaan. En succes wordt niet bepaald in het laboratorium, maar op het industriële terrein, in de dagelijkse strijd met de realiteit.