Anglies dioksido atskyrimas ir atkūrimo technologijos - tinklaraštis

Didžiausios yra pasaulinės energijos suvartojimo, tarp šiuolaikinės pramonės plėtros, tarp kurių gamtinių dujų, naftos, anglių ir kitų iškastinių energijos suvartojimas yra didžiausias. Nuo 1860 m. Pramonės revoliucijos CO2 išmetimas kasmet didėjo. According to the objective forecast report of the Energy Information Administration (EIA) of the US Department of Energy, the total global CO2 emissions may reach or exceed 45 billion tons in 2030. The large and accelerated emission of CO2 will not only further aggravate the greenhouse effect and cause global warming, but also seriously damage the ecological balance and cause various ecological and environmental problems, which will eventually cause harm to humans. 2014 m. Berlyne penktoji vertinimo ataskaita, kurią oficialiai paskelbė Jungtinių Tautų tarpvyriausybinė klimato kaitos (IPCC) komisija, paminėjo, kad pasaulinės šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo augimo tendencija pasiekė precedento neturintį lygį. Tikimasi, kad nesant išmetamųjų teršalų mažinimo priemonių, tikimasi, kad pasaulio vidutinė temperatūra bus 3,7 ~ 4,8 laipsnio aukštesnė nei iki 2100 m. Pramonės revoliucijos. Anglies dioksidas yra svarbus anglies išteklius. Jis gali būti naudojamas kaip žaliava organinėms medžiagoms sintetinti, kaip pagalbinis agentas naftos ir gamtinių dujų išnaudojimui, kaip ekstraktantas organinėms medžiagoms išgauti superkritinėje būsenoje. Todėl, kaip efektyviai atskirti ir perdirbti iš „Fossil Energy“ skleidžiamą CO2 ir pakartotinai panaudoti ją kaip šaltinį, tapo viena iš svarbių klausimų siekiant tvaraus vystymosi šiuolaikinėje visuomenėje.

Raktiniai žodžiai:Anglies dioksidas; atskyrimo ir atkūrimo technologijos; Išteklių panaudojimas

CO2 šaltiniai yra labai paplitę ir gali būti apytiksliai suskirstyti į šiuos išmetamųjų teršalų šaltinius.
1) Vandenilio gamybos išmetime chemijos augaluose. Naftos perdirbimo gamykloms, trąšų augalams ir kitoms organinėms chemijos augalams gaminti reikalingas H2, kuris paprastai paverčiamas iš metano, anglies monoksido, anglies ir kitų medžiagų po suliejimo su vandens garais. Konversijos proceso metu susidaro CO2 ir H2, iš kurių apie 15% yra CO2. Didžioji dalis sugeneruoto CO2 bus tiesiogiai išleidžiamas į atmosferą uodegos dujų pavidalu.

2) Rūdos skilimo išmetimas. Kalcio oksidas naudojamas gaminant soda pelenus, dangas ir plieną, ir paprastai gaunamas kaitinant kalkakmenį skilimui; Magnio oksidas naudojamas gaminant ugniai atsparias plytas ir magnezijos plytas. Magnio oksidas yra beveik gaunamas iš kaitinimo magnio rūdos, ir šių kaitinimo skilimo procesų metu bus išleistas didelis CO2 kiekis.

3) Naftos ir dujų telkiniai. Kai kasant gamtines dujas ir naftą, dažnai susiduriama su mišriomis naftos telkiniais, kuriuose yra CO2, o kiekis paprastai yra didelis, mažiausiai 20% ir iki 99%.

4) Maisto, biocheminės ir farmacijos pramonė. Gaminant alaus ir alkoholinius gėrimus, naudojant fermentacijos metodą alkoholiui gaminti, susidaro didelis kiekis CO2 dujų, kurių kiekis siekia net 90%~ 98%, o tai yra santykinai didelės koncentracijos CO2 dujų šaltinis.

Fizinio absorbcijos metodas reiškia organinių tirpiklių naudojimą atskirti ir absorbuoti rūgščių dujų komponentus esant slėgiui pagal skirtingą komponentų tirpumą ir pasiekti tirpiklio regeneraciją, mažinant slėgį, todėl jam nereikia per daug regeneracijos energijos. Efektyvaus šio metodo taikymo raktas yra pasirinkti aukštos kokybės absorbentus. Kokybės standartai yra aukštas virimo temperatūra, didelis CO2 tirpumas, nekorozinės, netoksiškos ir stabilios cheminės savybės. Šiuo metu dažniausiai naudojami absorbentai yra sulfolanai, tributilfosfatas, propileno karbonatas, metanolas ir N-metilpyrolidonas.

Šio metodo principas yra tas, kad neapdorotose dujose CO2 yra didesnis absorbcijos tirpumas, o kitų dujų tirpumas yra palyginti daug mažesnis. CO2 pašalinamas atsižvelgiant į šį fizinį skirtumą. Jis dažnai naudojamas tirpinamose dujose, turinčiose didelį dalinį slėgį, absorbcija esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai, o desorbcija-žemo slėgio kaitinimo kontrolei. Mažo slėgio šildymas yra efektyviausias būdas sumažinti energijos suvartojimą.

Cheminio absorbcijos metodas taip pat naudoja absorbciją, tačiau CO2 absorbcija ir atskyrimas daugiausia priklauso nuo cheminės reakcijos tarp absorbcijos ir CO2. Po daugybės reakcijų absorbcijos bokšto absorbcijos ir neapdorotų dujų CO2 absorbavimas bus praturtintas dideliu kiekiu CO2, kurio centre yra absorbcijos tirpiklis. Susidarius šį turtingą skystį, jis bus kaitinamas desorbcijos bokšte ir galiausiai suskaidomas į CO2 atpalaidavimą.

In practical applications, the absorbents used more often include alkaline solvents such as hot potassium carbonate, sodium hydroxide, calcium hydroxide, and different types of amine solutions. Because the absorption and desorption of steric histamines are not too difficult, they are widely used in the separation of CO2 by absorption. The CO2 absorption rates shown by various types of amine-based solvents are different. Compared with primary amines and secondary amines, the reaction rate of tertiary amines is much lower, mainly because there is no directly connected hydrogen proton on the nitrogen atom of tertiary amines. Steric histamines have multiple non-chain substituents on the nitrogen atom structure, such as 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). When facing the same CO2 reaction, it is faster than tertiary amines and slower than secondary amines and primary amines with chain substituents. The large CO2 load is the biggest advantage of tertiary amines and sterically hindered amines. Relevant scholars have compared and studied the absorption of CO2 by several amines, specifically diisopropanolamine (DIPA), monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), N-methyldiethanolamine (MDEA), and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). The results show that the different concentrations of amine solutions will affect the specific reaction rate. When the concentration of amine-based solvents is high, the reaction rates of several amines are ranked as MEA>DEA>AMP>DIPA>MDEA, and kinetics plays an important role in this process; when the concentration of amine-based solvents is low, the characteristics of the amines carrying CO2 load can be seen, and the reaction rate ranking at this time is MEA>AMP>DEA>DIPA>Mdea.

Membranos atskyrimo technologijos realizavimas daugiausia priklauso nuo skirtingų skirtingų komponentų permezijų per polimerų membranas. Kai susidurs su dujų perėjimu, iš polimerų medžiagų pagamintos membranos bus skirtos dujų atskyrimas pagal pralaidumo skirtumą. Slėgio skirtumas yra varomoji membranos atskyrimo jėga. Tik egzistuojant slėgio skirtumą, dujų komponentai, turintys didesnį pralaidumą, gali praeiti pro membraną ir būti atskirti prasiskverbimo dujų srauto pavidalu. Dauguma dujų, turinčių mažą pralaidumą, išliks oro įleidimo membranos pusėje.

Membranos medžiagos, šiuo metu naudojamos CO2 membranos atskyrimui, daugiausia yra polisulfono membranos, celiuliozės acetato membranos, polipeptido membranos, poliethersulfono membranos ir poliamido membranos, kurios yra ypač tinkamos atskirti ir atkurti CO2, pagamintą atliekant natūralių dujų ir alyvos kasimo procesą. Tačiau šių membranų atsparumas šilumai nėra labai geras. Nors pati poliamido membranos šilumos atsparumo temperatūra pasiekė maksimalią 300 laipsnių vertę, ji gali pasiekti tik maksimalią 50 laipsnių veikimo temperatūrą faktiškai pritaikant dėl membranos komponentų susijusių medžiagų apribojimo. Kadangi membranos atskyrimo įtaiso struktūra yra gana paprasta, reikalingos išlaidos yra daug mažesnės nei tirpiklio absorbcijos metodo, tačiau galų gale gautų CO2 dujų grynumas nėra didelis. Mes galime pabandyti sujungti dvi atskyrimo ir atkūrimo technologijas, kad sudarytume suliejimo režimą, kuriame yra smulkaus atskyrimo ir šiurkščiavilnių atskyrimo būdas, sumažinti bendrą energijos suvartojimą ir kontroliuoti investavimo sąnaudas.

Slėgio sūpynės adsorbcija yra sausas procesas, kuris pastaraisiais metais daugiausia buvo naudojamas pašalinant CO2. Pagrindinis šio metodo principas yra tas, kad adsorbcijos jėga, adsorbcijos greitis ir adsorbcijos varomoji jėga adsorbente, susidurianti su skirtingomis dujomis, yra skirtingi, o dėl slėgio vertės pasikeitimo adsorbcijos gebėjimas svyruos. Šios charakteristikos yra naudojamos tam, kad būtų gydomas slėgis, kad būtų pasiektas mišrių dujų adsorbcijos atskyrimas, o tada adsorbentas regeneruojamas mažinant slėgį. Tokiu būdu dujas galima atskirti, o adsorbentas gali būti naudojamas cikliškai.

Slėgio sūpynės adsorbcija turi daugybę pranašumų, susijusių su faktiniu atskyrimu ir gydymu atsigavimu. Mažos energijos suvartojimas ir žemas darbinis slėgis yra ryškiausi pranašumai; Atsižvelgiant į tai, kad slėgio sūpynės adsorbcija yra tinkamesnė dujoms ir tvirtam atskyrimui, nereikia atsižvelgti į tirpiklio atkūrimo ir tirpiklių vartojimo problemą, o adsorbentas gali ilgai tarnauti; Adsorbcijos įrenginio veikimą galima visiškai atlikti automatiškai.

Anksčiau atitinkami tyrėjai pasiūlė naudoti slėgio sūpynės adsorbciją, kad pašalintų CO2 iš azoto sumaišytų dujų. Eksperimentinėje operacijoje pirmasis žingsnis yra pasirinkti adsorbentą su ypač didele CO2 adsorbcija ir adsorbcijos pajėgumu. Griežtai atsižvelgiant į atitinkamų techninių rodiklių reikalavimus, eksperimentiniai duomenys apskaičiuojami pagal modelį, kad būtų baigtas preliminarias proceso projektas. Eksperimento objektas yra slėgio sūpynės adsorbcijos dekarbonizavimas metanolio garų pertvarkymo dujoms. Slėgio sūpynės adsorbcijos operacijos etapai paaiškinami remiantis pagrįstu dekarbonizacijos adsorbentų pasirinkimu. Galutiniai rezultatai rodo, kad išvalius vandenilį ir tokiu būdu pašalinus CO2, gali būti pasiektas 99,99% vandenilio grynumas ir 92% atsigavimo greitis, o tai žymiai pagerina vandenilio atkūrimo greitį, palyginti su panašiais prietaisais, o tai reiškia, kad išteklių panaudojimas gali sukurti didesnę ekonominę naudą.

Palyginti su tirpiklio adsorbcijos metodu, kriogeninio distiliavimo gamybos procesas yra labiau tinkamas dujų šaltiniams, kurių CO2 kiekis yra didelis, pavyzdžiui, CO2 dujų lauko šaltiniai, kur CO2 kiekis iš esmės yra apie 70%, o likusi dalis yra CH4, N2 ir kitos dujos. Kriogeninio distiliavimo metodas yra labai tinkamas didelės koncentracijos dujų šaltiniams, kurių kiekis yra didesnis nei 60%. Paprastai dujų lauko kūrimui bus naudojamas kriogeninio distiliavimo procesas, kad būtų sukurtas specialus CO2 dujų perdirbimo įmonė, kuri kaupia iš valymo ir suskystinančių dujų šulinių, kad būtų galima naudoti išteklius ir gaminti keletą CO2 produktų, turinčių didelę skysčio grynumo vertę. Visa proceso sistema, skirta skysti CO2 gaminti kriogeniniu distiliavimu, apima perdirbimo įrenginius, tokius kaip neapdorotų dujų atskyrimas, desulfurizacija, dehidratacija, šaltnešio suskystinimas, distiliavimas ir dehidrogenavimas bei produktų laikymas.

Kriogeninio distiliavimo principas ir procesas: Skystųjų CO2 technologijos gamybos raktas yra išvalyti CO2 dujas, visiškai pašalinti H2O, H2S ir angliavandenilių priemaišas ir žalias dujas paversti didele koncentracijos CO2 dujomis. CO2 dujų valymo procesas yra gana sudėtingas ir techniškai sunkus. Proceso tipo pasirinkimas skirsis atsižvelgiant į CO2 dujų lauko slėgį, sudėtį ir temperatūrą, tačiau nesvarbu, kuris procesas naudojamas, vieneto derinys yra tas pats, tai yra, žaliavų atskyrimas, dehidratacija, desulfurizacija, suskystinimas, distiliavimas ir dehidrokarbonizacija. Įprastomis aplinkybėmis kriogeninio distiliavimo proceso taikymo procesas, skirtas atskirti CO2 dujas ir atsigaunant, pirmiausia yra įkelti neapdorotus dujas į separatorių, tada pašalinti sierą neapdorotose dujose ir patekti į desulfurizacijos bokštą ir užbaigti vandens pašalinimą per molekulinio sieto dehidratacijos skyrių, o paskui pasiekti šaltį, kad gautų šaltą skystį CO2. Paskutinis žingsnis yra pašalinti angliavandenilių priemaišas distiliavimo bloke. Kriogeninis laikymo bakas yra naudojamas suskystintam CO2 produktui laikyti, o rinkos pardavimai yra baigti išpilstymo ar rezervuarų sunkvežimių pavidalu.

Sodos, gazuotų gėrimų, alaus ir kitų šviesos pramonės produktų gamyba negali būti atskirta nuo anglies dioksido kaip žaliavos. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas organinėje įvairių cheminių žaliavų sintezėje. Be žinomo ir santykinai subrendusio cheminio panaudojimo sektoriaus, anglies dioksidas naudojamas gaminant metanolį, kombinuotą dimetilo eterio vandenilio sintezę, kombinuotą metanolio katalizę ir propileno oksido sintezę dimetil karbonato.

Remiantis fotosinteze, augalų chlorofilas sugeria CO2 iš oro ir gamina augalų krakmolą. Pagal šį prigimtinį įstatymą CO2 naudojamas kaip šaltinis dujų trąšoms gaminti, o CO2 koncentracija augalų augimo erdvėje yra tinkamai padidinta siekiant tikslo padidinti gamybą. Anksčiau žemės ūkio mokslo akademijos ir susijusios įmonės įvairiose vietose sukūrė CO2 dujų trąšas ir energingai skatino jas vietiniame žemės ūkio sodinime. Remiantis atitinkama statistika, daržovių gamybos naudojant dujų trąšas padidėjimas yra 20%~ 40%/MU. Norint užbaigti 3 ~ 5 kt/A CO2 dujų trąšų įtaiso, reikia maždaug 100 000 juanių. Esant veiksmingam veikimui, jis gali pasiekti metinį milijonų pelną, taigi yra didžiulė galimybė plėtrai. CO2 naudojimas augalinių dujų trąšose gali pagerinti fotosintezės efektyvumą, padidinti derlių ir efektyviai pagerinti kokybę.

Tiek stimuliuojantis skonis, tiek gazuotų gėrimų, tokių kaip alus ir gėrimai, putoja iš anglies dioksido. Skirtingų gėrimų skonio skirtumai yra glaudžiai susiję su gamybos procese naudojamo anglies dioksido kiekiu. Užtikrindami dvi žemos temperatūros skysčio ir slėgio sąlygas gamybos procese, gali pagreitinti anglies dioksido ištirpimą, kuris yra specialiai pasireiškiantis kaip karbonizacija. Kai dangtelis atidaromas gerti, anglies dioksidas garinėja dėl padidėjusios temperatūros. Garinimo procesas sugeria šilumą ir pašalina dalį kūno šilumos, leisdamas gėrėjui jaustis skirtingais vėsumo laipsniais.

Pagrindinis CO2 taikymo poveikis maisto pramonėje yra maisto išsaugojimas. Tarptautinė bendruomenė paprastai laiko CO2 natūralaus deguonies mažinimo metodą kaip išsaugojimo metodą, turintį aiškių šiuolaikinių savybių. Tiksliau, CO2 kontroliuojama atmosferos išsaugojimas apima didelės CO2 koncentracijos į vaisių ir daržovių laikymo aplinką, siekiant sumažinti O2 kiekį ir slopinti vaisių ir daržovių mikroorganizmų kvėpavimą. Priežastis, kodėl rinkoje šį metodą plačiai sveikina, yra ta, kad jis nenaudoja cheminių konservantų. Ankstesniame tyrime Pietų Kinijos žemės ūkio universitetas nustatė, kad naudojant CO2 kontroliuojamą atmosferą litchi laikyti, dujų koncentracijos diapazonas yra kontroliuojamas nuo mažiausiai 15% iki ne daugiau kaip 30%, o po 30 dienų „Litchi“ vis dar gali išlaikyti savo pirminį skonį ir spalvą. Kai kiaušiniai dedami į CO2 dujas, kurių koncentracija yra nuo 30% iki 40%, CO2 gali patekti į kiaušinių lukštą po 7–10 dienų, sulėtindamas vandeningų baltymų susidarymą ir vaidindamas vaidmenį išsaugojant. Nesvarbu, ar tai skonis, mityba, tekstūra ar išvaizda, jie gali likti nepakitusi, kai atšildo šaldytuvas, ypač be cheminių konservantų. Tai yra didžiausias CO2 pranašumas maisto šaldyme ir išsaugojime. Sausas ledas naudojamas aviacijoje, maisto užšalimas ir konservavimas bei prekybos centrų daržovių išsaugojimas.

Vienas iš pagrindinių veiksnių, stimuliuojančių žmogaus kvėpavimą, yra anglies dioksidas, kuris stimuliuoja kvėpavimo centrą, remiantis žmogaus kūno išorinių chemoreceptorių stimuliavimu. Jei žmogaus kūnas ilgą laiką įkvėps didelio grynumo deguonies, jis nustos kvėpuoti dėl sumažėjusio anglies dioksido koncentracijos, susidūręs su dideliu gyvybei pavojingu pavojumi. Klinikinės medicinos požiūriu, kai susiduria su sunkiu anglies monoksidu, alkaloze ar šoku, 95% deguonies ir 5% anglies dioksido mišinys dažnai naudojamas pagalbiniam gydymui. Be to, anglies dioksidas dažnai naudojamas atliekant kriogenines operacijas.

Kadangi šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas kasmet didėja ir visuotiniu atšilimu, „Newtek“ suteikia didelę reikšmę šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažinimui. Tuo pačiu metu ji yra įsipareigojusi kurti naują energiją, sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą iš šaltinio ir pagrįstai perdirbti ir pakartotinai naudoti esamus išmetamus teršalus. Reikia naujovių, remiantis esamomis atskyrimo technologijomis, ir naudoti aukštesnius atskyrimo atkūrimo procentus, kad būtų paremta anglies dioksido išteklių panaudojimo plėtra, skatinti socialiai tvarų vystymąsi ir sustiprinti socialinę bei ekonominę naudą.