طريقة احتجاز ثاني أكسيد الكربون الرطب: المنتجات؟ 

عندما يتحدث الناس عن الطريقة الرطبة، يفكر الكثير من الناس على الفور في أجهزة غسل الأمينات، وهذا كل ما في الأمر. ولكن هذا مجرد غيض من فيض، وكثيرا ما يكون مصدرا للارتباك. نحن لا نتحدث فقط عن عملية الامتصاص نفسها، بل عن السلسلة بأكملها: بدءًا من تكوين الغاز عند المدخل وحتى المنتج النهائي الذي يمكن بيعه أو التخلص منه. وهذا هو المكان الذي تبدأ فيه المتعة، وغالبًا ما تكون الأكثر إشكالية.

ماذا وراء المنتج؟ ليس فقط ثاني أكسيد الكربون

المنتج الأول والأكثر وضوحًا هو بالطبع ثاني أكسيد الكربون المركز. لكن نقاوتها قصة مختلفة. إذا كنا نتحدث عن غازات المداخن من محطات الطاقة الحرارية، ثم بعد نموذجيطريقة الالتقاط الرطبباستخدام MEA (أحادي إيثانول أمين) نحصل على تيار مشبع ببخار الماء، مع آثار الأمين نفسه وأكاسيد الكبريت والنيتروجين، إذا كانت التنقية الأولية غير كاملة. ثاني أكسيد الكربون هذا غير مناسب لصنع صودا الخبز أو الثلج الجاف. ويتطلب الأمر تنظيفًا وتجفيفًا إضافيًا، وغالبًا ما يكون مستهلكًا للطاقة للغاية. ولذلك، فإن المنتج في هذه المرحلة هو بالأحرى منتج شبه نهائي.

ماذا عن المادة الماصة نفسها؟ حل النفايات ليس مجرد مياه قذرة. بعد دورة الامتصاص والامتصاص، تتراكم فيها منتجات التحلل الحراري والأكسدة للأمينات وأملاح حمض الكارباميك والجزيئات الصلبة. تجديدها هو صراع مستمر ضد التدهور. لقد حاولنا ذات مرة توفير نظام الترشيح وتنقية المحلول - ونتيجة لذلك، فقدنا على مدى ستة أشهر حوالي 15٪ من MEA النشط بسبب التفاعلات التي لا رجعة فيها، بالإضافة إلى زيادة التآكل في المبادل الحراري بشكل ملحوظ. كان علينا تثبيت مرحلة تصحيح إضافية بشكل عاجل. لذلك يمكن اعتبار مخلفات التجديد هذه أحد المنتجات الثانوية للعملية، والتي يجب أيضًا التخلص منها بطريقة أو بأخرى.

والجانب الثالث هو الدفء. تتطلب عملية امتزاز ثاني أكسيد الكربون من المحلول الغني في حد ذاتها حرارة كبيرة، وعادةً ما تكون بخارًا. يمكن اعتبار المنتج هنا حرارة منخفضة الدرجة، والتي غالبًا ما تتبدد ببساطة. وفي إحدى المنشآت في الصين، حاولوا دمجها في نظام التدفئة في ورش العمل القريبة، ولكن تبين أنها باهظة الثمن بسبب طول خطوط الأنابيب. تمثل مسألة الاستفادة من هذه الحرارة صداعًا مستمرًا لتحسين اقتصاديات العملية بشكل عام.

الكربونات والبيكربونات والتمعدنات الأخرى

يجذب هذا الاتجاه الكثيرين لأنه يبدو صلبًا: ربط ثاني أكسيد الكربون بمنتج صلب. ومن الناحية العملية، كل شيء يعود إلى المواد الخام والطاقة. الطريقة الكلاسيكية هي إنتاج رماد الصودا (Na2CO3) باستخدام طريقة سولفاي. إنهم يستخدمون ثاني أكسيد الكربون، لكن العملية ليست رخيصة. الاختلافات الأكثر حداثة هي إنتاج بيكربونات الصوديوم أو ترسيب كربونات الكالسيوم.

لقد شاركنا في مشروع تجريبي حيث حاولنا الدمجالتقاط الرطبإنتاج كربونات الكالسيوم المترسبة (PCC). كانت الفكرة هي تغذية ثاني أكسيد الكربون المنقى إلى مفاعل يحتوي على ملاط ​​هيدروكسيد الكالسيوم. من الناحية الفنية نجح الأمر، لكن الاقتصاد كان يقتلني. يجب أن تكون جودة الجير (CaO) عالية جدًا للحصول على PCC من النقاء والدقة المطلوبة لصناعة الورق أو البلاستيك. تكلفة تحضير حليب الليمون ثم تصفية المنتج تلتهم أي فائدة محتملة من بيع PCC. توقف المشروع بسبب مشكلة العثور على مصدر قريب للكالسيوم رخيص وعالي الجودة.

هناك أيضًا خيارات لإنتاج أسمنت المغنيسيوم أو تحييد النفايات القلوية. ولكن هذه، كقاعدة عامة، حلول متخصصة مرتبطة بإنتاج معين. لا يوجد منتج عالمي هنا. وتتطلب كل حالة إجراء تدقيق تكنولوجي منفصل: ما هو نوع الغاز، وما هي الشوائب، وما هو السوق النهائي للكربونات.

تجربة من المشاريع الحقيقية: من الإصدار التجريبي إلى الأجهزة

التنفيذ هو دائما حل وسط. أتذكر مشروع تحديث النظام في مصنع للكيماويات. كان هناك جهاز غسيل قديم لالتقاط ثاني أكسيد الكربون من غازات التحويل لتصنيع اليوريا. وكان الهدف هو زيادة الكفاءة. بالإضافة إلى استبدال مواد الامتصاص، كان التغيير الرئيسي هو تركيب مبادل حراري متعدد المراحل لاستعادة الحرارة بين المحلول الخفيف والغني. أدى هذا إلى تقليل تكاليف الطاقة للتجديد بنسبة 20٪ تقريبًا. لكن نتاج هذه القصة لم يكن فقط ثاني أكسيد الكربون أرخص في عملية التصنيع، بل كان أيضًا كيلومترات من الخدمات اللوجستية لاستبدال الأنابيب، لأنه كان لا بد من نقل المبادل الحراري الجديد إلى موقع منفصل.

وهناك حالة أخرى تتعلق بالشركةتشنغدو Yizhi التكنولوجيا المحدودة. لقد عملوا كمعهد تصميم بالتعاون لتوريد معدات تنقية الغاز في أحد مصانع المعادن. لقد كان نهجهم، إذا حكمنا من خلال الوثائق ومفاوضاتنا، دائمًا واقعيًا تمامًا: لا يلاحقون تقنيات جديدة للغاية، بل يتكيفون مع المخططات التي أثبتت جدواها.التقاط الرطبوفقًا للشروط المحددة للعميل - الضغط وتكوين الغاز والنقاء المطلوب. على موقعهم على الانترنتyzkjhx.ruيمكنك أن ترى أن التركيز ينصب على هندسة الدورة الكاملة، من التصميم إلى التثبيت. وهذا أمر ذو قيمة لأنه في منطقتنا، يعد إعداد المختبر الجميل والآخر الذي يعمل على أرضية المتجر فرقين كبيرين. إن خبرتهم كشركة تابعة لشركة Huaxi Technology برأس مال مسجل قوي تشير إلى جدية نواياهم في قطاع فصل وتنقية الغاز.

ومن بين الإخفاقات: كانت هناك محاولة لاستخدام ليس MEA كمادة ماصة، بل خليط من الأمينات مع إضافات مثبطات التآكل من مورد ألماني واحد. من الناحية النظرية، استهلاك طاقة أقل للتجديد، وتحلل أقل. من الناحية العملية، كان سلوك المواد المضافة سيئًا عندما تقلبت درجة الحرارة في جهاز الامتصاص، مما أدى إلى ترسب الفوهات وانسدادها. اضطررت إلى العودة إلى المخطط الكلاسيكي مع تحكم أكثر دقة في المعلمات. الخلاصة: يجب اختبار أي كاشف جديد بشكل تجريبي ليس لمدة شهر، ولكن على الأقل لدورة إنتاج كاملة مع المواقف العصيبة المحتملة.

الاقتصاد والمستقبل: إلى أين يتجه السوق؟

الآن الاتجاه ليس فقط للقبض، ولكن للعثور على التطبيق. يتعلق احتجاز وتخزين الكربون (CCS) باللوجستيات والجيولوجيا. CCU (الالتقاط والاستخدام) - نحو الربحية. المنتج الواعد في رأيي هو الميثانول أو الوقود الاصطناعي. ولكن هناطريقة رطبة- فقط الخطوة الأولى. نحتاج أيضًا إلى الهيدروجين (يفضل اللون الأخضر)، والتخليق الحفاز. السلسلة التكنولوجية تطول، وتكاليف رأس المال آخذة في الارتفاع.

لذلك، في المستقبل القريب، ستبقى المنتجات الرئيسية: 1) ثاني أكسيد الكربون التجاري للصناعات الغذائية واللحام (حيث يكون السعر مرتفعًا)، 2) ثاني أكسيد الكربون للحقن في مكامن النفط (EOR)، والذي يوفر حتى الآن بعض الاقتصاد على الأقل في مناطق معينة، و 3) استخدامه في التخليق الكيميائي (كما هو الحال في نفس إنتاج اليوريا)، حيث توجد بنية تحتية جاهزة.

ومن المثير للاهتمام أن نرى تطور التقنيات التي تستخدم مياه البحر أو المحاليل القلوية القائمة على النفايات. ولكن هذا لا يزال إما مكلفًا للغاية أو مرتبطًا بالموقع (على سبيل المثال، بجوار مصنع أسمنت والمحيط). لا يوجد حل عالمي وربما لن يكون هناك.

الأفكار النهائية: العملية كمنتج

ونتيجة لذلك، فإن الإجابة على سؤال "المنتجات؟"، توصلت إلى استنتاج مفاده أن المنتج الرئيسي حديثطريقة احتجاز ثاني أكسيد الكربون الرطبليست مادة، ولكنها خدمة أو عملية تكنولوجية تتكيف مع احتياجات مؤسسة معينة. الموثوقية، والقدرة على التنبؤ بتكاليف التشغيل، وتقليل النفايات - هذا هو ما يبيع. وفي إطار هذه العملية، تولد نفس التدفقات السلعية: الغاز النقي، والحرارة، وأحيانًا الكربونات.

إن اختيار التكنولوجيا هو دائمًا بحث عن التوازن بين النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية، بين نقاء المنتج واستهلاك الطاقة. وهنا لا يمكنك الاستغناء عن الهندسة العميقة، وهو نفس الشيء الذي تفعله شركات مثل شركة Chengdu Yizhi Technology Co. ويتمثل دورهم في تحويل المفاهيم النظرية إلى خطوط أنابيب وخزانات وأنظمة تحكم عاملة. وبدون هذه الخطوة، فإن كل الحديث عن منتجات الالتقاط الرطب سيظل نقاشات أكاديمية.

لذا، لتلخيص: نعم، هناك منتجات، ونطاقها أوسع مما يبدو. لكن الحصول عليها ليس نتيجة تلقائية لتثبيت جهاز الغسيل. هذه مهمة معقدة حيث تسير الكيمياء والهندسة الحرارية والاقتصاد جنبًا إلى جنب. والنجاح لا يتحدد في المختبر، بل في الموقع الصناعي، في الصراع اليومي مع الواقع.