Magyar Tudomá • 2011 4 • Gyula Deбk - László Bartha

›› ТЕХНОЛОГИЧНИ МЕТОДИ НА ВЪГЛЕРОДЕН ДИОКСИД

lászló

Един от вариантите за намаляване на емисиите на CO2 е улавянето и съхраняването на CO2 от изгарянето на изкопаеми горива (CCS).

Методите за улавяне на CO2 могат да бъдат разделени в три групи: процеси след изпичане, предварително изпичане и процеси на изпичане на кислород. Улавянето след изгаряне използва разтворител, за да свърже съдържанието на CO2 в димните газове на растението. При методите за предварително изгаряне горивото реагира с въздух или кислород и получените газове се превръщат в смес от CO2 и водород с вода. От това се отстранява CO2 и водородът се използва като гориво. Изгарянето на кислород произвежда димни газове, които са предимно въглероден диоксид и потенциално подходящи за съхранение. Инжектирането в уловения CO2 от подходящи геоложки структури се използва за съхраняване на уловения CO2.


Около 60% от глобалните емисии на CO2 идват от електроцентрали и промишлени съоръжения (IPCC, 2005). Изкопаемите горива се изгарят в котли и пещи, а димните газове обикновено се отделят през комини. Това са големи източници на място (фиксирани) и могат да бъдат допълнени с устройства за улавяне на CO2, способни да произвеждат поток CO2 с висока чистота, подходящ за последващо съхранение. Някои химични процеси също произвеждат газови потоци, които са значителни източници на CO2. За големи източници се считат тези, които отделят най-малко 100 000 тона въглероден диоксид годишно. Източниците на обекти, които отделят по-малко от това количество, представляват само 1% от емисиите на CO2 от всички източници на място. The В таблица 1 обобщихме характеристиките на газовите потоци, които могат да бъдат взети под внимание при улавяне на CO2.

Според данните в таблицата има малко парциално налягане на CO2 в димните газове, особено в димните газове, получени от природен газ, което затруднява отделянето на CO2. За разлика от тях, в промишлените газове и някои природни газове парциалното налягане на CO2 е по-благоприятно и за разлика от димните газове те съдържат и по-малко замърсители, които затрудняват отделянето на CO2 (например: SO2, NOx).


Целта на улавянето на CO2 е да се получи поток от концентриран материал, който лесно може да бъде транспортиран до мястото за съхранение на въглероден диоксид (IPCC, 2005). По-нататък улавянето на CO2 включва както улавяне на CO2, съдържащи газове, така и отделянето на CO2 от тях, по примера на английския термин улавяне на CO2.

Понастоящем улавянето на CO2 произвежда главно качество на храните и качеството, необходимо за процесите на подобрено оползотворяване на нефт (EOR). Използването на газ със съдържание на CO2 от най-малко 99,9 обемни% е необходимо за използване в хранителната промишленост и количеството замърсяващи компоненти ще бъде строго ограничено (Wittemann, 2007). Няма стандарт за CO2 за подземно съхранение или инжектиране на EOR. ENCAP (EU Enhanced Capture of CO2 Program) използва два типа правила в своите насоки, едно с 90% по-леко и едно с 95% по-строго (Sarofim, 2007). Количеството корозивни компоненти (напр. Вода, SO2, HCN, NO, H2S) е силно ограничено, в по-строги случаи допустимата им концентрация може да бъде до 5 ppm.

Улавянето на CO2 може да се използва най-добре от големи, фокусирани източници, като електроцентрали и големи промишлени съоръжения. Потребността от енергия в процеса намалява ефективността на производството на електроенергия, води до по-голям разход на гориво, следователно въздействието върху околната среда от улавянето на CO2 също е по-голямо. (Фигура 1).

Понастоящем CO2 се отстранява рутинно в някои големи промишлени заводи, като газопреработвателни заводи и заводи за амоняк, но това се дължи на производствените изисквания, а не за съхранение. Улавянето на CO2 се използва и в някои малки електроцентрали. В случай на големи електроцентрали, излъчващи CO2, процесът все още е във фаза на проектиране.

Задачата обикновено е да се извлече CO2 от газове с ниско съдържание на CO2. Hrrom е разработил по-високо улавяне на CO2.

По време на улавяне след изгаряне димните газове се прекарват през устройство, което отстранява по-голямата част от CO2. СО2 се подава на съхранение, а останалата част от димните газове се изпуска във въздуха. Обикновено се използват абсорбционни методи, а други процедури са по-слабо развити и конкурентни.

В разтвора за предварително изгаряне горивото реагира с кислород или въздух и/или вода, за да се получи синтез газ, който се състои от въглероден окис и водород. Въглеродният оксид каталитично реагира с вода в конвертор, образувайки водород и въглероден диоксид. CO2 се отстранява от продуктите чрез физическа или химическа абсорбция. Полученият водород може да се използва като гориво в редица области, като котли, пещи, газови турбини, газови двигатели и горивни клетки. Тези системи се считат за стратегически важни, но през 2004 г. общият капацитет на водорода в инсталациите с комбиниран цикъл с интегриран цикъл (IGCC) е бил само 4 GW, което е 0,1% от общия капацитет.

В случай на изгаряне на кислород вместо въздух се използва чист кислород, така че се получава димният газ, който се състои главно от CO2 и H2O. От това CO2 лесно може да бъде отстранен. Температурата на пламъка е много висока, което може да бъде намалено чрез рециркулация на CO2 и/или богати на H2O димни газове.

Въглеродният диоксид се улавя от определени потоци от индустриални технологии в продължение на осемдесет години, но улавеният по този начин CO2 се освобождава предимно във въздуха. Най-значимият пример за това решение в момента е пречистването на природен газ, производството на амоняк, алкохоли и производството на синтетичен газ, използван за производството на синтетични горива. В повечето случаи улавянето на CO2 е подобно на процесите след изгаряне.

Технологии за улавяне на CO2 a 2. ббрbn (IPCC, 2005). При улавяне с разтворител/адсорбент, съдържащият CO2 газ се свързва с течен или твърд адсорбент, който свързва CO2. Регенерирането се извършва в друг съд, като отопление или намаляване на налягането. Регенерираният разтворител или адсорбент се връща в първия съд.

Мембранният процес работи с материали, които селективно позволяват на компонентите да влязат в контакт с тях. Някои индустриални процеси са огромни по размер, напр. Отделяне на CO2 от природен газ, но все още не е разработен надежден и евтин мембранен процес за улавяне на CO2 от димни газове.

Третият вариант за улавяне на CO2 е криогенната дестилация, която също може да отстрани CO2 от други газове. Методът може да се използва за по-нататъшно пречистване на относително чисти CO2 потоци (например от изгаряне на кислород), възстановяване на CO2 от природен газ или възстановяване на CO2 от преобразуван синтез газ.