طريقة إزالة ثاني أكسيد الكربون الرطب: فعالة؟ 

عندما يتعلق الأمر بغسل غاز المداخن الرطب، خاصة في سياق احتجاز ثاني أكسيد الكربون، يستحضر العديد من الأشخاص على الفور صورة لجهاز غسيل قياسي مزود بفوهة ومحلول قلوي. ولكن الكفاءة ليست مجرد رقم ?90%+؟ في جواز التثبيت. هذه قصة معقدة، حيث غالبًا ما تختلف النظرية عن ممارسة التشغيل، ويكون المحكمون الرئيسيون هم المشغلون وقسم المحاسبة، الذي يحسب تكاليف الكواشف والتخلص من الحمأة.

ما هو مخفي وراء "الكفاءة العالية"؟ في جواز سفرك؟

تقريبًا كل مصنع أو معهد هندسي يقدم التكنولوجيا يوفر بيانات عن كفاءة الامتصاص عند مستوى 95-99%. ومع ذلك، تشير هذه الأرقام دائمًا تقريبًا إلى ظروف المختبر أو محطة تجريبية ذات تدفق غاز مثالي ومستقر. في الواقع، في محطة كبيرة للطاقة الحرارية أو مصنع الأسمنت، "يتراقص" تكوين الغاز؟ - تركيز ثاني أكسيد الكبريت والغبار وتغيرات درجات الحرارة. وهذا هو المكان الذي تبدأ فيه الفروق الدقيقة.

على سبيل المثال، الكلاسيكيةطريقة رطبةيمكن أن يُظهر القائم على الأمينات (MEA) في جهاز الغسيل بالفعل كفاءة قريبة من النظرية. ولكن فقط إذا كنا نتحدث عن تيار نظيف ومبرد وجاف. أضف الشوائب الحقيقية، وخاصة الأكسجين، وتبدأ الأكسدة والتحلل غير المنضبط للأمين. الكفاءة لا تنخفض فوراً، بل تدريجياً، ولا يرى المشغل ذلك إلا من خلال زيادة استهلاك الكاشف للحفاظ على نفس درجة التنقية. إنه ليس حادثاً، إنه هادئ؟ أكل الميزانية.

لذلك، عندما يأتون إلى معهدنا لطلب مشروع احتجاز ثاني أكسيد الكربون، فإن السؤال الأول ليس "ما هي الكفاءة التي تريدها؟"، ولكن "ما هو التركيب الدقيق والأسوأ للغاز الداخل، بما في ذلك الشوائب النزرة؟" و"أين يتم وضع المحلول أو الحمأة المستهلكة؟". بدون إجابات لهذه الأسئلة، فإن أي فعالية معلنة هي مجرد رقم جميل.

المشاكل التي لم يكتب عنها في الكتيبات

واحدة من المشاكل الرئيسية هي التآكل. تعد البيئات القلوية والمحاليل الساخنة للكربونات أو الأمينات ووجود كميات ضئيلة من الكلوريدات وصفة مثالية لتدمير الفولاذ الكربوني العادي. في المشاريع، واجهنا مواقف حيث، بعد ستة أشهر من التشغيل، كان لا بد من إيقاف جهاز غسل الغاز لإجراء إصلاحات غير مجدولة بسبب حفر التآكل في منطقة الرش. الفعالية في هذه اللحظة، بطبيعة الحال، كانت صفر. من الضروري وضع سبائك باهظة الثمن أو طلاءات خاصة، مما يغير بشكل كبير اقتصاديات المشروع بأكمله.

الصداع الآخر هو تكوين الرواسب المستمرة وسدادات الملح. خاصة عند استخدام عجائن الجير. من الناحية النظرية، كل شيء بسيط: يتفاعل Ca(OH)2 مع ثاني أكسيد الكربون، مما ينتج عنه CaCO3. ومن الناحية العملية، تلتصق كربونات الكالسيوم بالفوهة والفوهات وأنابيب المبادل الحراري. التنظيف يساعد، لكنه يتطلب التوقف. ماذا لو كان التوقف مستحيلا؟ ثم تنخفض الكفاءة تدريجياً بسبب انخفاض مساحة التلامس بين الغاز والسائل.

وبالطبع تكاليف الطاقة. عملية الامتصاص نفسها ليست الأكثر استهلاكًا للطاقة. لكن امتزاز ثاني أكسيد الكربون من المحلول (التجديد) يتطلب تكاليف تسخين هائلة. في كثير من الأحيان تصل إلى 70٪ من جميع نفقات التشغيل. من الممكن بناء جهاز غسيل بكفاءة 99٪، ولكن إذا تم إنفاق نصف البخار الناتج من محطة الطاقة الحرارية نفسها على التجديد، فما نوع الكفاءة الإجمالية للمؤسسة التي يمكن أن نتحدث عنها؟ هذا طريق مسدود.

تجربة من المشاريع الحقيقية: حيث تم البحث عن حل وسط

كان أحد مشاريع مصنع الأمونيا هو احتجاز ثاني أكسيد الكربون من تيار التحويل. كان التركيز مرتفعًا، ولكن كانت درجة الحرارة أيضًا. كلاسيكيطريقة رطبةمع شركة طيران الشرق الأوسط تطلبت تبريدًا عميقًا للغاز، مما أدى إلى تكاليف رأسمالية كبيرة للثلاجات. وبدلاً من ذلك، اقترحوا وعملوا على خيار غسيل البوتاس الساخن (K2CO3). كانت كفاءة الامتصاص على الورق أقل - حوالي 85-90٪. لكننا تجنبنا وحدة تبريد ضخمة ومجمعات المكثفات، وتم التجديد عند درجة حرارة أعلى، مما جعل من الممكن استخدام الحرارة المهدرة من دفق عملية آخر. بالنسبة للمصنع، الكفاءة الاقتصادية النهائية لهذا؟ أقل كفاءة؟ من وجهة نظر كيمياء الطريقة تبين أنها أعلى.

وكانت الحالة الأخرى هي محاولة استخدام محلول أميني محسّن من مورد أوروبي في غرفة مرجل صغيرة. وعد الحل بمقاومة عالية للأكسدة. لكنهم لم يأخذوا في الاعتبار التفاصيل الروسية - ارتفاع نسبة الكبريت في الوقود. SO2، حتى بكميات ضئيلة، لم يتم التقاطه بالكامل في الخطوة السابقة، ويرتبط بشكل لا رجعة فيه بالأمين، مكونًا أملاحًا مستقرة للحرارة. فقد الكاشف نشاطه بشكل لا رجعة فيه. المشروع للأسف لم يصل إلى مواصفاته. كان لا بد من تعديل نظام المعالجة المسبقة، الأمر الذي ضرب الاقتصاد مرة أخرى.

البدائل والحلول الهجينة

في الوقت الحاضر هناك الكثير من الحديث عن الطرق "الجافة" والأغشية والمواد الماصة. ولكن في الصناعات واسعة النطاق، مثل الطاقة أو التعدين،طريقة رطبةلا مثيل لها حتى الآن من حيث قابلية التوسع والتطور. شيء آخر هو أنه يتم استخدامه بشكل متزايد ليس في شكله النقي، ولكن كجزء من دائرة هجينة.

على سبيل المثال، المرحلة الأولى هي طريقة جافة أو شبه جافة للتنظيف والتبريد الخام، والمرحلة الثانية هي التنظيف الدقيق في جهاز الغسيل. أو العكس، يأتي جهاز التنظيف الرطب أولاً لإزالة الجزء الأكبر من الشوائب وثاني أكسيد الكربون، ثم يأتي التلميع باستخدام مادة ماصة. في مثل هذه التصميمات، يمكن أن تكون كفاءة النظام الإجمالية أعلى وتكاليف التشغيل أقل مما لو كان هناك "جهاز غسيل فائق" يحاول القيام بكل شيء مرة واحدة.

يتمتع الزملاء الصينيون الذين يروجون لتقنياتهم بنشاط بخبرة مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، معهد التصميمتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة(التي أنشأتها شركة Huaxi Technology) غالبًا ما تجمع بين أجهزة غسل الغاز الكلاسيكية وأنظمة استعادة الحرارة والأتمتة المتطورة في حلولها للصناعة، مما يعمل على تحسين استهلاك الكواشف في الوقت الفعلي اعتمادًا على الحمل. على موقعهم على الانترنتyzkjhx.ruيمكنك العثور على أوصاف لهذه المشاريع المعقدة. ولا يتمثل نهجهم في السعي لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الاستيعاب بأي ثمن، بل في البحث عن نقطة التوازن الأمثل بين معدل الاسترداد والتكاليف الإجمالية. هذه نظرة أكثر نضجًا وعملية.

فهل الطريقة الرطبة فعالة؟ الاعتبارات النهائية

الكفاءة هي مفهوم متعدد الأوجه. وباعتبارها تقنية اتصال بين الغاز والسائل لنقل الكتلة، فإن طريقة إزالة ثاني أكسيد الكربون الرطب فعالة للغاية وقد أثبتت فعاليتها منذ عقود. كيف يتم الانتهاء؟محاصر؟ التكنولوجيا لأي مؤسسة ليست كذلك. هذه أداة يجب تحديدها وتكوينها بدقة شديدة لظروف محددة.

وتتمثل مزاياها الرئيسية في قوة الوحدة العالية والموثوقية (مع التصميم والمواد المناسبة) والقدرة على التنبؤ بالعملية. وتتمثل العيوب الرئيسية في ارتفاع التكاليف الرأسمالية للمواد المقاومة للتآكل، وارتفاع تكاليف التشغيل للتجديد ومشاكل النفايات (السوائل أو الحمأة).

لذا فإن الإجابة على السؤال الموجود في العنوان هي: نعم، الطريقة الرطبة فعالة من الناحية التقنية. ولكن ما إذا كانت ستكون فعالة من الناحية الاقتصادية والتشغيلية لمنشأتك المحددة هي مسألة تدقيق متعمق ووضع نماذج وإيجاد حلول وسط. لن يعمل هنا أي شكل جاهز من الكتالوج. يجب أن تؤخذ في الاعتبار دورة الحياة بأكملها: بدءًا من تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ لجهاز الغسيل وحتى الخدمات اللوجستية لإزالة حمأة الكربونات. فقط مثل هذا الحساب سوف يظهر الفعالية الحقيقية.