Fabrica??o de equipamentos CCUS integrados para captura de carbono

Método de absorção química

• Equipamentos e processosO gás de fumaça é dessulfurado e desnitrificado, o ventilador entra no fundo da torre de absorção, o líquido de absorção é pulverizado do topo da torre de absorção, o gás de fumaça e o líquido de absorção reagem em contato dentro da torre, o líquido de absorção absorve o CO2 no gás de fumaça e torna-se líquido rico. O líquido enriquecido é bombeado para a torre de desabsorção através do líquido enriquecido, o reciclador aquece o líquido enriquecido a 100 ° C-120 ° C, a separação do líquido enriquecido libera o CO2, alcançando a separação e a recuperação do CO2, e o líquido absorvente é reciclado.
• Torre de absorçãoÉ um dos principais equipamentos do método de absorção química, fornecendo espaço suficiente para a transmissão de massa de contato para as duas fases do gás líquido, permitindo que o absorvente absorva eficazmente o CO2 do gás de fumaça. A estrutura e as condições operacionais da torre de absorção, como o diâmetro da torre, a altura da torre, o tipo de enchimento ou placa da torre, etc., podem afetar a eficiência da absorção e a queda de pressão. Normalmente, absorvente químico alcalino é escolhido, tais como alcol, potássio e amônia.
• Analisar torreTambém conhecida como torre de regeneração, sua função é analisar o CO2 no líquido rico, permitindo que o absorvente seja regenerado e reciclado. Condições como temperatura, pressão e relação gás-líquido dentro da torre de análise têm um impacto importante no efeito da análise e no consumo de energia.

Método de absorção física

• Princípios e processosO CO2 do gás ácido é absorvido por meio de solventes orgânicos sob pressão, e a regeneração do solvente é realizada pela redução da pressão, com relativamente pouca energia renovável necessária. Seu processo é semelhante ao método de absorção química, também é absorvido primeiro na torre de absorção e depois analisado na torre de análise, mas o absorvente usado e as condições de operação são diferentes.
• Torres de absorção e análiseAs torres de absorção e análise no método de absorção física são semelhantes às torres de absorção química, mas o processo de absorção e análise baseia-se principalmente em ações físicas e não em reações químicas. A solubilidade do CO2 do absorvente físico varia muito com a mudança da pressão, portanto, uma pressão maior é necessária para aumentar a solubilidade do CO2 na torre de absorção, enquanto que na torre de análise o CO2 é liberado da solução através da redução da pressão.。

Método de adsorção

• processoO método de adsorção geralmente usa adsorentes sólidos para adsorber o CO2. O gás contendo CO2 passa pela torre de adsorção, o CO2 é adsorvido pelo adsorbente e o gás purificado é eliminado. Após a saturação da adsorção do adsorente, o CO2 é desligado por meio de métodos como redução de pressão, aquecimento ou substituição, restaurando a capacidade de adsorção do adsorente e o CO2 desligado pode ser comprimido, armazenado ou utilizado.
• Torre de absorçãoÉ um equipamento crítico do método de adsorção, cujas condições estruturais e operacionais têm um impacto importante no efeito de adsorção e na vida útil do adsorente. A torre de adsorção contém adsorentes sólidos, os adsorentes comuns são carvão ativo, peneiras moleculares e fibras de carvão ativo.

Método de separação de membrana

• processoUtilizando a diferença de solubilidade e taxa de difusão de diferentes componentes de gases na membrana, o CO2 é separado de outros gases através da penetração seletiva da membrana. Os gases misturados passam pela torre de separação da membrana sob uma certa pressão, o CO2 é preferido através da membrana e enriquecido no lado de permeabilidade da membrana, enquanto os outros gases são retidos no lado não-permeável da membrana para a separação.
• Torre de separação de membranaÉ o equipamento central do processo de separação de membrana, e sua estrutura interna e desempenho da membrana têm um impacto importante no efeito de separação e estabilidade. Parâmetros como a pressão operacional, a temperatura e a velocidade do fluxo de gás da torre de separação de membrana precisam ser otimizados de acordo com o material específico da membrana e os requisitos de separação.

②CCUS (Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono)A captura, utilização e armazenamento de carbono é uma inovação tecnológica essencial para combater as mudanças climáticas globais e reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

Princípios básicos

Fluxo de trabalho

• Captura de carbonoEsta é a primeira linha do CCUS, com os seguintes três métodos técnicos:
• Captura após a queimaPor meio de métodos como a absorção química, o dióxido de carbono é separado do gás de fumaça gerado após a queima de combustíveis fósseis, este método é tecnicamente maduro e pode ser aplicado a vários equipamentos de queima, mas consome alguma energia e reduz a eficiência da geração de energia.
• Captura antes da queimaPrimeiro, a gasificação de combustíveis fósseis é transformada em gás sintético rico em dióxido de carbono e hidrogênio, e depois captura de dióxido de carbono através de reações de transformação e separação a baixa temperatura, com a vantagem de ter uma alta concentração de dióxido de carbono, fácil de separar, mas exigente para o equipamento e alto custo de investimento.
• Queimação rica em oxigênioCombustível em ambiente rico em oxigênio, para que o produto de combustão seja principalmente dióxido de carbono e vapor de água, após a condensação da água pode obter alta concentração de dióxido de carbono, mas precisa de um sistema adicional de preparação de oxigênio, o custo de energia é alto.
• Transporte de carbonoDepois de ter capturado o dióxido de carbono para compressão, licuação e tratamento, escolha o modo de transporte adequado, como transporte por oleoduto, transporte marítimo, transporte ferroviário ou rodoviário, onde o transporte por oleoduto é atualmente o modo mais econômico e tecnologicamente maduro, enquanto o transporte marítimo é aplicável ao transporte de dióxido de carbono de larga distância e grande volume.
• Utilização e armazenamento de carbonoÉ o elemento central do CCUS, especificamente:
• Arquivo geológicoInjeção de dióxido de carbono em estruturas geológicas, como depósitos de petróleo e gás esgotados, camadas profundas de água salina, minas de carvão inexploráveis ​​e outros, através do armazenamento de construção, armazenamento de energia hídrica e outros mecanismos para alcançar o armazenamento a longo prazo, com o armazenamento de petróleo e gás esgotados com grande potencial e alta segurança, a distribuição da camada de água salina profunda é ampla, mas existem desafios como a verificação de segurança a longo prazo, minas de carvão inexploráveis ​​podem alcançar simultaneamente o armazenamento de dióxido de carbono e a redução
• Fortalecimento da extração de petróleoInjeção de dióxido de carbono em depósitos parcialmente esgotados, redução da densidade do petróleo bruto, aumento da pressão do depósito, aumento da liquidez do petróleo bruto, extração adicional do petróleo bruto, atualmente cerca de 80% do dióxido de carbono capturado é usado para intensificar a extração de petróleo, mas seus efeitos são muito afetados pelas condições do depósito e existem alguns riscos ambientais.
• Utilização industrialO dióxido de carbono pode ser usado para a produção industrial, como a produção de fertilizantes, bebidas carbonatadas, plásticos, etc., em alguns casos, também pode ser usado como matéria-prima química para produzir metanol, gás sintético, etc., para alcançar a fixação parcial do dióxido de carbono, mas o uso atual é relativamente pequeno.
• Dióxido de carbono de qualidade alimentarDepois do tratamento, o dióxido de carbono purificado pode ser usado como refrigerante, conservante na indústria alimentar, como carbonatação de bebidas, refrigeração e transporte de alimentos, os requisitos de pureza são elevados e geralmente devem atingir mais de 99,9%.

Vantagens técnicas

• Redução das emissões de carbonoA capacidade de reduzir eficazmente as emissões diretas de dióxido de carbono durante a produção industrial é importante para as indústrias difíceis de reduzir as emissões, como o aço e o cimento, alcançar uma descarbonização profunda e ajudar a alcançar os objetivos climáticos globais.
• Criação de benefícios econômicosO uso intensificado, como a extração de petróleo, pode aumentar a taxa de extração de petróleo, aumentar a produção de petróleo e trazer benefícios econômicos, ao mesmo tempo que a utilização de dióxido de carbono em áreas como a indústria e os alimentos também pode criar um certo valor econômico.
• Segurança energéticaAtravés da tecnologia CCUS, a indústria de energia fóssil tradicional pode continuar a desempenhar um papel na transição de baixa emissão de carbono, garantindo a estabilidade e a segurança do fornecimento de energia e fornecendo tempos de transição para aplicações em larga escala de energia renovável.
• Aumentar a eficiência dos recursosRealizar a transição do dióxido de carbono dos gases de escape para os recursos, melhorar a eficiência no uso dos recursos, promover o desenvolvimento da economia circular e reduzir a dependência dos recursos naturais.

Enfrentando desafios

• Maturidade técnicaApesar dos avanços realizados em algumas tecnologias CCUS, os desafios técnicos, como a complexidade e o alto custo da tecnologia de captura pré-combustão e a preparação de oxigênio para a tecnologia de combustão rica em oxigênio, limitam a sua implantação em larga escala.
• CustosOs altos custos de investimento no projeto CCUS, incluindo a aquisição, construção e operação de equipamentos, e os custos operacionais, como os custos de energia durante a captura de carbono e os custos de manutenção de transporte e armazenamento, aumentam a carga econômica das empresas.
• Conhecimento e Aceitação PúblicaO público tem dúvidas sobre a segurança e o impacto ambiental da tecnologia CCUS, preocupação com riscos como vazamentos de dióxido de carbono, que afetam a escolha do local e a promoção do projeto, e a necessidade de reforçar a comunicação científica e aumentar a consciência e a aceitação do público.
• Políticas e NormasAtualmente, as políticas e regulamentos da indústria CCUS e o sistema de padrões ainda não são perfeitos, e a falta de especificações claras em termos de aprovação de projetos, proteção ambiental e gestão de segurança afeta o desenvolvimento saudável da indústria.
• Localização e monitoramentoO arquivamento geológico exige uma estrutura geológica adequada, a escolha de locais é mais difícil, e a migração de dióxido de carbono e os potenciais riscos de vazamento são monitorados a longo prazo, e os desafios em termos de tecnologia de monitoramento e custos não podem ser ignorados.

Aplicação atual

Até 2024, vários projetos CCUS estão em operação em diferentes países e regiões em todo o mundo. Os projetos CCUS nos Estados Unidos são mais numerosos e amplamente utilizados na extração de petróleo intensificado, com mais de 8.000 quilômetros.