Tecnologie economiche per riciclare la CO2 dai gas di scarico? 

Quando senti parlare di “economico”? Metodi di cattura della CO, voglio subito chiedere: cosa è considerato economico? Zero costi? Oppure è semplicemente più economico che passare al metanolo? Il settore spesso confonde costi operativi inferiori con costi di investimento di capitale inferiori. La mia esperienza suggerisce che se parliamo specificamente di gas di combustione, dove la concentrazione di CO può variare da poche a decine di per cento, e nelle vicinanze c'è molto azoto e umidità, allora “economicità”? spesso si rivela un mito, ad eccezione delle opzioni con postcombustione diretta per il calore. Ma anche qui non tutto è semplice.

Idea sbagliata chiave: ?economico? significa? semplice?

Molti clienti, soprattutto nelle piccole industrie, arrivano con la richiesta: “Dobbiamo recuperare la CO dai gas di scarico, il budget è limitato?”. Di norma, significano l'installazione di un postbruciatore catalitico. Sì, è relativamente economico in termini di attrezzatura. Ma quando inizi a contare, i dettagli vengono fuori. In primo luogo, se la CO2 nella miscela è inferiore allo 0,5-1%, spesso non è più redditizio bruciarla con l'approvvigionamento di carburante: i costi energetici divorano tutto il risparmio. In secondo luogo, la composizione del gas. Zolfo, polvere, fosforo sono compagni comuni dei gas di scarico della metallurgia o dell'incenerimento dei rifiuti. Uccidonocatalizzatore economicoper mesi o addirittura settimane. Parli della necessità di una costosa pulizia in più fasi e vedi come l'interesse svanisce. Si scopre che la tecnologia a basso costo va a scapito di una formazione costosa. Questo è il primo ostacolo.

Avevamo un progetto sul gas proveniente da un forno per ferroleghe. La CO2 pari a circa il 12% sembrerebbe un'ottima concentrazione per lo smaltimento. Ma c'era polvere contenente zinco e metalli alcalini. Gli adsorbenti standard a base di zeolite o anche i catalizzatori rame-zinco perdevano rapidamente attività. È stato necessario progettare un precipitatore elettrico e uno scrubber a umido, che hanno aumentato i costi di installazione di una volta e mezza. Il cliente rifiutò e decise di disperderlo semplicemente attraverso un alto tubo. Risparmio? Solo sulla carta e solo a breve termine.

Quindi la mia prima regola: la tecnologia economica inizia con un'analisi del gas accurata e onesta su un lungo periodo. Non una misurazione una tantum, ma un monitoraggio. Altrimenti tutti i calcoli vanno al diavolo.

Metodi di adsorbimento: dove si nasconde il vero costo?

PSA (adsorbimento con oscillazione di pressione) viene spesso pubblicizzato comesoluzione efficaceper rilasciare CO. La tecnologia è, in linea di principio, collaudata. Ma la sua “economicità” per i gas di combustione è una questione controversa. La voce di costo principale non sono gli adsorbitori stessi, ma la pre-essiccazione. La CO2 e il vapore acqueo competono con la CO per i siti attivi dell'adsorbente, riducendone drasticamente l'efficienza. Ciò significa che è necessaria un'unità di essiccazione seria, spesso con raffreddamento profondo. È ad alta intensità energetica.

Abbiamo lavorato con un'installazione presso uno degli impianti chimici cinesi; il progetto è stato supervisionato da Chengdu Yizhi Technology Co. I loro esperti hanno proposto uno schema combinato: assorbimento con monoetanolammina per rimuovere la maggior parte della CO2, quindi essiccazione per adsorbimento e solo successivamente PSA su setacci molecolari di carbonio. Secondo i loro calcoli, ciò ha fornito un costo accettabile della CO2 separata. La chiave era utilizzare il recupero del calore da altri processi dell'impianto per rigenerare gli adsorbenti. Senza questo “gratuito” l'economia del calore stava diventando traballante.

Punto interessante daTecnologia Yizhi: si sono concentrati sulla personalizzazione dei cicli di adsorbimento per uno specifico, “sporco”. profilo del gas. Non abbiamo preso soluzioni già pronte dal catalogo, ma abbiamo modellato il processo. È proprio questo il dettaglio che distingue il lavoro di progettazione dalla vendita di attrezzature. Puoi trovare casi sul loro sito web yzkjhx.ru, ma lì, ovviamente, tutto è presentato in modo più fluido che nella realtà con le sue infinite commissioni.

Trasformazioni catalitiche: non solo postcombustione

Perché tutti pensano solo all'ossidazione in CO2? Esistono anche reazioni, ad esempio l'idrogenazione in metano (metanazione) o la sintesi Fischer-Tropsch. Ma richiedono idrogeno. Dove posso trovarlo a buon mercato? Se nelle vicinanze è presente una fonte, ad esempio l'elettrolisi alcalina, è possibile prenderla in considerazione. Ma ancora una volta ci troviamo di fronte a una logistica complessa e al costo dell’H2.

Abbiamo provato a considerare l'opzioneossidazione cataliticacon recupero di calore per caldaia a recupero di calore. Tecnicamente: uno schema funzionante. Ma l’economia dipende fortemente dalla stabilità della pressione e del consumo del gas. In uno dei cementifici, le fluttuazioni nel funzionamento del forno hanno portato al fatto che la caldaia funzionava alla capacità progettata o semplicemente faceva circolare aria. Il calore veniva rimosso in modo non uniforme, il ciclo del vapore funzionava a intermittenza. Un metodo di recupero del calore apparentemente economico si è trasformato in un grattacapo per gli operatori.

Un altro punto delicato è la scelta del catalizzatore. Un catalizzatore rame-cromo economico funziona in una finestra di temperatura ristretta e ha paura dell '"eccesso?" ossigeno. Il platino costoso è più stabile, ma il suo furto diventa un rischio reale su alcuni siti. Questa è una sciocchezza pratica di cui non si scrive negli articoli.

Approcci biotecnologici: soluzione futura o di nicchia?

Ho sentito parlare dell’esperienza dell’utilizzo di batteri carbossidotrofici che assorbono CO. Sembra futuristico ed “economico”, perché presumibilmente i batteri si riproducono. Ma nella vita esistono enormi bioreattori che richiedono un rigoroso controllo della temperatura, del pH e dell’apporto di nutrienti. E soprattutto, cosa fare con la biomassa? Inoltre deve essere smaltito.

Ho visto un impianto pilota in un impianto di lavorazione del legname. Abbiamo preso il gas da una caldaia a legna. Il problema era negli inibitori: resine e fenoli inibivano la coltura batterica. Il costo del sistema di pulizia prima del bioreattore è pari al reattore stesso. Il progetto si è bloccato nella fase di test pilota. Conclusione: tali metodi finora sono adatti per flussi di gas molto puliti e stabili, cosa che non avviene quasi mai nell'industria reale.

Integrazione nel processo: l'unica via per ?economicità?

Nella mia profonda convinzione,recupero di CO a basso costo— non si tratta di un'installazione separata, ma di un'opzione integrata nel ciclo tecnologico dell'impresa. Il miglior esempio che ho visto è l’uso della CO come agente riducente nella metallurgia o per la carbonilazione nella sintesi chimica. Cioè non riciclo, ma utilizzo utile senza alterazione radicale del flusso.

Ad esempio, in un impianto di acido acetico, un flusso di gas di combustione con un elevato contenuto di CO dopo la purificazione è stato miscelato con il principale gas di sintesi grezzo. Ciò ha richiesto una messa a punto precisa del catalizzatore e un monitoraggio aggiuntivo, ma ha consentito di risparmiare sulle materie prime. Le modifiche sono state avviate dal team di progetto, anche con il coinvolgimento degli ingegneri di Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. è un istituto di progettazione fondato da Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Il loro ruolo era proprio quello di adattare la tecnologia all'infrastruttura esistente e non di vendere un prodotto “in scatola”. soluzioni.

La mia conclusione è questa: cercare la magica “tecnologia economica?” inutile. È necessario considerare un gas specifico, un impianto specifico, il suo bilancio energetico e materiale. A volte il modo più economico è rendere il processo principale più efficiente in modo da produrre meno CO2. E a volte – investire nella purificazione e vendere la CO2 come prodotto commerciale. Tutto si riduce a dettagli che sono visibili solo quando si è immersi nel problema. Il resto sono chiacchiere ai convegni.