Cina: prodotti per l'assorbimento di CO2 durante il trattamento ad alta pressione? 

Quando si parla di adsorbimento di CO2 in condizioni di desorbimento sotto vuoto, molte persone pensano immediatamente alle zeoliti. Questo, ovviamente, è un classico, ma in realtà, nelle installazioni cinesi, spesso tutto si riduce ai dettagli: che tipo di zeolite, come è stata attivata e, soprattutto, come si comporta non in un laboratorio ideale, ma dopo sei mesi di lavoro su un flusso reale con impurità. È qui che iniziano le vere sorprese.

Dalla teoria alle condizioni “sul campo”.

Abbiamo preso, ad esempio, lo standard 13X. Sulla carta la capienza è ottima. Ma quando hanno iniziato a utilizzare il flusso dei gas di scarico provenienti dalla produzione di metanolo, dove oltre alla CO2 galleggiano anche tracce di zolfo e umidità, dopo un paio di mesi l’efficienza è diminuita notevolmente. Non è catastrofico, ma gli aspetti economici del progetto sono andati male. Si è scoperto che anche tracce di alcuni composti si “intasano” irreversibilmente? parte dei pori Abbiamo dovuto pensare al volo a un sistema di pre-asciugatura e pulizia, che ha aumentato il costo dei costi di capitale. Questo è un errore tipico nelle specifiche tecniche iniziali: guardano alla CO2 pura e non alla matrice del gas reale.

È qui che emerge la differenza tra un semplice adsorbente e un prodotto pronto per l'uso nel ciclo VDD. La chiave è la stabilità durante i cicli multipli di “rigenerazione ad adsorbimento-vuoto”. Il materiale non deve solo assorbire bene la CO2, ma anche rilasciarla facilmente e completamente a pressione ridotta, senza essere distrutta dai continui cambiamenti. Ho visto campioni che dopo 5000 cicli perdevano fino al 20% della loro composizione granulometrica, si trasformavano in polvere e intasavano le linee.

Pertanto, ora molti produttori cinesi, soprattutto quelli che lavorano in collaborazione con società di ingegneria, fanno affidamento su materiali modificati. Non nominerò marchi specifici, ma l'essenza è un cambiamento mirato della superficie, ad esempio l'impregnazione con ammine o l'introduzione di cationi specifici. Non si tratta più solo di un “setaccio molecolare”, ma di un “cacciatore” più selettivo? CO2. Ma il prezzo è corrispondentemente diverso. La questione è sempre un equilibrio: il cliente è disposto a pagare per una lunga durata e stabilità.

Caso: integrazione con la produzione

Ho avuto esperienza in uno degli impianti chimici nel Sichuan. Il compito è catturare la CO2 dai gas della fornace per la successiva carbonizzazione nella produzione di soda. Schema classico. Abbiamo scelto un adsorbente a base di carbone attivo con una struttura speciale, poiché anche la velocità di assorbimento era importante: i cicli dovrebbero essere brevi.

Le emorroidi più interessanti sono iniziate nella fase di messa in servizio. La pompa da vuoto, ideale secondo il passaporto, in pratica non è riuscita a raggiungere rapidamente la pressione residua richiesta nella colonna, il tempo di desorbimento è stato ritardato e l'intero ciclo tecnologico è stato interrotto. Insieme agli impiantisti abbiamo dovuto rivedere l'intera tubazione: abbiamo aumentato il diametro delle linee e installato ulteriori serbatoi di accumulo. Conclusione: il prodotto di adsorbimento è solo una parte del sistema. Le sue caratteristiche devono essere strettamente legate ai parametri di tutte le altre apparecchiature: compressori, unità di vuoto, sistemi di controllo.

A proposito, sui sistemi di controllo. Le moderne installazioni VDD non sono più valvole manuali. L’automazione che commuta le valvole e regola i cicli è fondamentale per l’efficienza. Un algoritmo scritto male può ?sovraesporre? adsorbente sotto vuoto, sprecando ulteriore energia o, al contrario, non rigenerandolo. Ho visto come la purezza della produzione di CO2 sia diminuita a causa di ciò. Inoltre il problema non è emerso subito, ma dopo settimane, quando si è verificato un progressivo accumulo di zavorra nelle colonne.

Il ruolo dell’ingegneria e delle soluzioni di nicchia

È qui che è importante menzionare le aziende specializzate che si occupano non solo della vendita di prodotti chimici, ma dell'intero ciclo, dallo sviluppo alla messa in servizio. Prendiamo, ad esempio,Chengdu Yizhi Technology Co.. Questo è il loro sito web -https://www.yzkjhx.ru. Non sono solo un fornitore, ma un istituto di progettazione creato sulla base di tecnologie chimiche. Nel loro caso, si tratta spesso di creare una soluzione per un flusso di clienti specifico. Il capitale sociale di 120 milioni di yuan consente un'intensa attività di ricerca e sviluppo.

Ho lavorato con i loro specialisti su un progetto di cattura del biogas. Lì la composizione è ancora più varia: metano, idrogeno solforato, vapore acqueo. I prodotti standard non erano adatti. Yizhi Tech ha proposto uno schema a cascata: prima la rimozione e l'essiccazione dello zolfo, quindi l'adsorbimento principale di CO2 su una zeolite modificata, che loro stessi hanno sviluppato per tali condizioni. Un punto importante è che non hanno fornito solo specifiche per il materiale, ma curve cinetiche di adsorbimento/desorbimento complete e specifiche per la rigenerazione del vuoto, che hanno permesso di calcolare con precisione i parametri dei dispositivi.

Questa è la differenza fondamentale. È possibile acquistare un sacchetto di granuli oppure un pacchetto tecnologico, in cui il prodotto di adsorbimento è solo una, anche se la più importante, variabile dell'equazione. Ciò è particolarmente vero per VDD, perché il processo è ciclico e dinamico. La selezione errata del materiale annulla l'efficacia dell'intero costoso sistema del vuoto.

Tendenze e insidie

Adesso in Cina si parla molto di MOF (strutture metallo-organiche) e di altri materiali avanzati per la cattura della CO2. I dati sulla capacità sono impressionanti. Ma quando si iniziano ad approfondire i problemi della stabilità in presenza di umidità, del costo della sintesi su scala industriale e, ancora, del comportamento in un lungo ciclo VDD, l'entusiasmo svanisce un po'. Per ora, questo è più un argomento per installazioni pilota e articoli scientifici. Nell'industria reale dominano zeoliti e carboni attivi comprovati, ma vengono costantemente modernizzati.

Un altro punto pratico è la logistica e la sostituzione. Gli adsorbenti perdono attività nel tempo. E se per una piccola installazione questo non è un problema, allora per una produzione su larga scala, sostituire centinaia di metri cubi di materiale di riempimento significa fermare la produzione, le persone, le attrezzature e lo smaltimento del materiale vecchio. Pertanto, sempre più spesso, i clienti non guardano al prezzo per tonnellata, ma al costo totale di proprietà per tonnellata di CO2 catturata durante la vita del materiale di riempimento. Ciò sposta l’attenzione verso soluzioni più costose, ma durevoli e stabili.

Osservo anche una tendenza verso i sistemi ibridi. Non solo VDD, ma, ad esempio, una combinazione con separazione a membrana o stadi criogenici. L'adsorbimento in tali schemi spesso svolge il ruolo di una fase di finitura e lucidatura per ottenere un'elevata purezza. E qui i requisiti per il prodotto sono ancora più severi: è necessaria una selettività eccezionale, perché all'ingresso di tale colonna la concentrazione di CO2 è già elevata e l'ultima percentuale di impurità deve essere eliminata.

Invece di una conclusione: pensare ad alta voce

Quindi, tornando alla domanda principale... I prodotti per l'assorbimento di CO2 per i motori ad alta pressione in Cina non sono più solo una questione di "magia"? materiale. Si tratta di una profonda comprensione della tecnologia del desorbimento sotto vuoto, della capacità di adattare il materiale a quello “sporco”. gas reale e per le capacità hardware specifiche dell'impianto. Non esiste una soluzione universale.

Il successo del progetto risiede nel triangolo: l'adsorbente corretto (selezionato in base alle sue caratteristiche complete), apparecchiature progettate e installate con competenza e automazione intelligente che controlla i cicli. La perdita di qualsiasi angolo porta ad un consumo eccessivo di energia, ad un calo di efficienza e, in definitiva, all’insolvenza economica dell’intera unità di cattura.

Pertanto, quando discutiamo di nuovi progetti con i colleghi, la prima domanda non è “quale adsorbente dovremmo prendere?”, ma “qual è la composizione completa del gas, qual è la pressione, qual è la purezza richiesta e dove andrà a finire la CO2 risultante?” E solo dopo aver ricevuto queste risposte inizia la selezione. A volte risulta non essere il materiale più capiente o alla moda, ma quello che garantisce di durare 5-7 anni senza sorprese. Nell’industria, tale prevedibilità è spesso più preziosa dei record.