Goedkope technologieën voor het recyclen van CO uit rookgas? 

Als je hoort over “goedkoop”? CO-afvangmethoden, ik wil meteen vragen: wat wordt als goedkoop beschouwd? Geen kosten? Of is het gewoon goedkoper dan het ombouwen naar methanol? De sector verwart lagere bedrijfskosten vaak met lagere kapitaalinvesteringskosten. Mijn ervaring suggereert dat als we het specifiek over rookgassen hebben, waarbij de concentratie CO kan fluctueren van enkele tot tientallen procenten, en er in de buurt veel stikstof en vocht is, er dan sprake is van “goedkoop”? blijkt vaak een mythe te zijn, behalve bij opties met directe naverbranding voor warmte. Maar zelfs hier is niet alles eenvoudig.

Belangrijkste misvatting: ?goedkoop? betekent? eenvoudig?

Veel klanten, vooral in kleine industrieën, komen met de vraag: “We moeten CO terugwinnen uit uitlaatgassen, het budget is beperkt?”. In de regel bedoelen ze het installeren van een katalytische naverbrander. Ja, het is relatief goedkoop qua uitrusting. Maar als je begint met tellen, komen de details naar voren. Ten eerste: als de CO2-uitstoot in het mengsel minder dan 0,5-1% bedraagt, is het vaak niet langer rendabel om het te verbranden met brandstoftoevoer; de energiekosten slokken alle besparingen op. Ten tweede de samenstelling van het gas. Zwavel, stof en fosfor zijn veel voorkomende metgezellen van rookgassen uit de metallurgie of afvalverbranding. Ze dodengoedkope katalysatormaanden of zelfs weken lang. U praat over de noodzaak van dure meerfasige reiniging - en u ziet hoe de belangstelling vervaagt. Het blijkt dat goedkope technologie ten koste gaat van dure opleidingen. Dit is het eerste struikelblok.

We hadden een project met gas uit een oven van ferrolegeringen. CO van ongeveer 12% lijkt een uitstekende concentratie voor verwijdering. Maar er was stof dat zink en alkalimetalen bevatte. Standaard op zeoliet gebaseerde adsorbentia of zelfs koper-zink-katalysatoren verloren snel hun activiteit. Het was noodzakelijk om een ​​elektrische stofvanger en een natte wasser te ontwerpen, waardoor de installatiekosten anderhalf keer zo hoog werden. De klant weigerde en besloot het simpelweg door een hoge pijp te verspreiden. Besparing? Alleen op papier en alleen op de korte termijn.

Dus mijn eerste regel: goedkope technologie begint met nauwkeurige en eerlijke gasanalyses over een lange periode. Geen eenmalige meting, maar monitoring. Anders gaan alle berekeningen naar de hel.

Adsorptiemethoden: waar zitten de echte kosten verborgen?

PSA (Pressure Swing Adsorption) wordt vaak geadverteerd alseffectieve oplossingom CO vrij te maken. De technologie is in principe bewezen. Maar de ‘goedkoopheid’ van rookgassen is een controversieel onderwerp. De belangrijkste kostenpost zijn niet de adsorbers zelf, maar het voordrogen. CO2 en waterdamp concurreren met CO om de actieve plaatsen van het adsorbens, waardoor de efficiëntie ervan sterk wordt verminderd. Dit betekent dat u een serieuze droogunit nodig heeft, vaak met diepe koeling. Het is energie-intensief.

We werkten met een installatie bij een van de Chinese chemische fabrieken; Het project stond onder toezicht van Chengdu Yizhi Technology Co. Hun experts stelden een gecombineerd schema voor: absorptie met monoethanolamine om het grootste deel van de CO2 te verwijderen, vervolgens adsorptiedroging en pas daarna PSA op moleculaire koolstofzeven. Dit leverde volgens hun berekeningen aanvaardbare kosten op van het afgescheiden CO2. De sleutel was om warmteterugwinning uit andere fabrieksprocessen te gebruiken om de adsorbentia te regenereren. Zonder dit 'gratis' werd de warmte-economie wankel.

Interessant punt vanYizhi-technologie: ze concentreerden zich op het aanpassen van adsorptiecycli voor een specifieke, “vuile” cyclus. gas profiel. We hebben geen kant-en-klare oplossingen uit de catalogus gehaald, maar het proces gemodelleerd. Dit is precies het detail dat ontwerpwerk onderscheidt van het verkopen van apparatuur. Op hun website yzkjhx.ru kun je cases vinden, maar daar wordt alles natuurlijk vlotter gepresenteerd dan in werkelijkheid met de eindeloze inbedrijfstelling.

Katalytische transformaties: niet alleen naverbranding

Waarom denkt iedereen alleen maar aan oxidatie tot CO2? Er zijn ook reacties, bijvoorbeeld hydrogenering tot methaan (methaanvorming) of Fischer-Tropsch-synthese. Maar ze hebben waterstof nodig. Waar kan ik het goedkoop krijgen? Als er een bron in de buurt is, bijvoorbeeld alkalische elektrolyse, dan kan deze worden overwogen. Maar opnieuw stuiten we op complexe logistiek en de kosten van H2.

We hebben geprobeerd de optie te overwegenkatalytische oxidatiemet warmteterugwinning voor restwarmteketel. Technisch gezien - een werkend schema. Maar de economie is sterk afhankelijk van de stabiliteit van de gasdruk en het verbruik. Bij een van de cementfabrieken leidden schommelingen in de werking van de oven ertoe dat de ketel op de ontworpen capaciteit werkte of eenvoudigweg lucht circuleerde. De warmte werd ongelijkmatig afgevoerd, de stoomcyclus werkte met tussenpozen. Een ogenschijnlijk goedkope methode van warmteterugwinning zorgde voor hoofdpijn voor de operators.

Een ander subtiel punt is de keuze van de katalysator. Een goedkope koper-chroomkatalysator werkt in een smal temperatuurvenster en is bang voor ‘overmaat?’ zuurstof. Duur platina is stabieler, maar diefstal ervan wordt op sommige sites een reëel risico. Dit is praktische onzin waar niet over geschreven wordt in artikelen.

Biotechnologische benaderingen: toekomstige of niche-oplossing?

Ik hoorde over de ervaring met het gebruik van carboxydotrofe bacteriën die CO2 absorberen. Het klinkt futuristisch en ‘goedkoop’, omdat bacteriën zichzelf zogenaamd voortplanten. Maar in het leven zijn er enorme bioreactoren die een strikte controle van de temperatuur, de pH en de toevoer van voedingsstoffen vereisen. En vooral: wat te doen met biomassa? Het moet ook worden afgevoerd.

Ik zag een proeffabriek bij een houtverwerkingsfabriek. We haalden gas uit een houtafvalketel. Het probleem zat bij de remmers: harsen en fenolen remden de bacteriecultuur. De kosten van het reinigingssysteem vóór de bioreactor zijn gelijk aan de kosten van de reactor zelf. Het project liep vast in de pilottestfase. Conclusie: dergelijke methoden zorgen tot nu toe voor zeer schone en stabiele gasstromen, wat in de echte industrie vrijwel nooit voorkomt.

Integratie in het proces: de enige manier om ?goedkoop?

In mijn diepe overtuiging,goedkope CO-terugwinning— dit is geen afzonderlijke installatie, maar een optie die is ingebouwd in de technologische cyclus van de onderneming. Het beste voorbeeld dat ik heb gezien is het gebruik van CO als reductiemiddel in de metallurgie of voor carbonylering bij chemische synthese. Dat wil zeggen, geen recycling, maar nuttig gebruik zonder radicale verandering van de stroom.

Zo werd bij één azijnzuurfabriek na zuivering een rookgasstroom met een hoog CO-gehalte gemengd met het belangrijkste ruwe synthesegas. Dit vereiste een fijnafstemming van de katalysator en aanvullende monitoring, maar maakte besparingen op grondstoffen mogelijk. De wijzigingen werden geïnitieerd door het projectteam, onder meer met de betrokkenheid van ingenieurs van Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., een ontwerpinstituut opgericht door Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Hun rol was juist het aanpassen van de technologie aan de bestaande infrastructuur, en niet het verkopen van een “doosje” product. oplossingen.

Mijn conclusie is dit: op zoek naar de magische “goedkope technologie?” zinloos. Je moet naar een specifiek gas kijken, naar een specifieke fabriek, naar de energie- en materiaalbalans ervan. Soms is de goedkoopste manier om het hoofdproces efficiënter te maken, zodat er minder CO vrijkomt. En soms: investeer in zuivering en verkoop CO2 als een commercieel product. Het komt allemaal neer op details die alleen zichtbaar zijn als je verdiept bent in het probleem. De rest is praten op conferenties.