Teknologi murah untuk mendaur ulang CO dari gas buang? 

Kapan Anda mendengar tentang "murah"? Metode penangkapan CO, saya langsung ingin bertanya: apa yang dianggap murah? Tanpa biaya? Ataukah lebih murah dibandingkan mengkonversi ke metanol? Industri sering mengacaukan biaya operasional yang lebih rendah dengan biaya investasi modal yang lebih rendah. Pengalaman saya menunjukkan bahwa jika kita berbicara secara khusus tentang gas buang, di mana konsentrasi CO dapat berfluktuasi dari beberapa hingga puluhan persen, dan di dekatnya terdapat banyak nitrogen dan uap air, lalu “murahnya”? sering kali ternyata hanya mitos, kecuali opsi dengan pembakaran langsung untuk menghasilkan panas. Namun di sini pun, tidak semuanya sederhana.

Kesalahpahaman utama: ?murah? artinya?sederhana?

Banyak pelanggan, terutama di industri kecil, datang dengan permintaan: “Kita perlu memanfaatkan CO dari gas buang, anggarannya terbatas?”. Biasanya, yang mereka maksud adalah memasang afterburner katalitik. Ya, dari segi perlengkapannya relatif murah. Namun saat Anda mulai menghitung, detailnya akan keluar. Pertama, jika CO dalam campuran kurang dari 0,5-1%, seringkali tidak menguntungkan lagi untuk membakarnya dengan pasokan bahan bakar - biaya energi menghabiskan seluruh penghematan. Kedua, komposisi gas. Belerang, debu, fosfor adalah gas buang yang umum terjadi dari metalurgi atau pembakaran limbah. Mereka membunuhkatalis murahselama berbulan-bulan, atau bahkan berminggu-minggu. Anda berbicara tentang perlunya pembersihan multi-tahap yang mahal - dan Anda melihat bagaimana minat memudar. Ternyata teknologi yang murah mengorbankan pelatihan yang mahal. Ini adalah batu sandungan pertama.

Kami memiliki proyek gas dari tungku ferroalloy. CO sekitar 12% tampaknya merupakan konsentrasi yang sangat baik untuk pembuangan. Namun ada debu yang mengandung logam seng dan alkali. Adsorben standar berbahan dasar zeolit ​​​​atau bahkan katalis tembaga-seng dengan cepat kehilangan aktivitasnya. Penting untuk merancang alat pengendap listrik dan scrubber basah, yang meningkatkan biaya pemasangan satu setengah kali lipat. Klien menolak dan memutuskan untuk membubarkannya melalui pipa tinggi. Penghematan? Hanya di atas kertas dan hanya dalam jangka pendek.

Jadi aturan pertama saya: teknologi murah dimulai dengan analisis gas yang akurat dan jujur ​​dalam jangka waktu lama. Bukan pengukuran satu kali, tapi pemantauan. Jika tidak, semua perhitungan akan sia-sia.

Metode adsorpsi: di manakah biaya sebenarnya disembunyikan?

PSA (adsorpsi ayunan tekanan) sering diiklankan sebagaisolusi yang efektifuntuk melepaskan CO. Teknologi ini pada prinsipnya sudah terbukti. Namun “murahnya” gas buang merupakan isu kontroversial. Item biaya utama bukanlah penyerap itu sendiri, tetapi pra-pengeringan. CO2 dan uap air bersaing dengan CO untuk mendapatkan situs aktif adsorben, sehingga sangat mengurangi efisiensinya. Ini berarti Anda memerlukan unit pengering yang serius, seringkali dengan pendinginan yang dalam. Ini boros energi.

Kami bekerja dengan instalasi di salah satu pabrik kimia Tiongkok; proyek ini diawasi oleh Chengdu Yizhi Technology Co. Para ahli mereka mengusulkan skema gabungan: penyerapan dengan monoetanolamina untuk menghilangkan sebagian besar CO2, kemudian pengeringan adsorpsi, dan baru kemudian PSA pada saringan molekul karbon. Menurut perhitungan mereka, hal ini memberikan biaya yang dapat diterima untuk pemisahan CO2. Kuncinya adalah menggunakan pemulihan panas dari proses pabrik lainnya untuk meregenerasi adsorben. Tanpa “kebebasan” ini, perekonomian panas menjadi goyah.

Hal menarik dariTeknologi Yizhi: mereka fokus pada penyesuaian siklus adsorpsi untuk siklus “kotor” tertentu. profil gas. Kami tidak mengambil solusi siap pakai dari katalog, namun memodelkan prosesnya. Detail inilah yang membedakan karya desain dengan penjualan peralatan. Anda dapat menemukan kasing di situs web mereka yzkjhx.ru, tetapi di sana, tentu saja, semuanya disajikan lebih lancar daripada kenyataannya dengan pengerjaan tanpa akhir.

Transformasi katalitik: tidak hanya pembakaran setelahnya

Mengapa semua orang hanya memikirkan oksidasi menjadi CO2? Ada juga reaksi, misalnya hidrogenasi menjadi metana (metanasi) atau sintesis Fischer-Tropsch. Tapi mereka membutuhkan hidrogen. Dimana saya bisa mendapatkannya dengan harga murah? Jika ada sumber di dekatnya, misalnya elektrolisis basa, maka dapat dipertimbangkan. Namun sekali lagi kita menghadapi logistik yang rumit dan biaya H2.

Kami mencoba mempertimbangkan opsi tersebutoksidasi katalitikdengan pemulihan panas untuk boiler panas limbah. Secara teknis - skema kerja. Namun perekonomian sangat bergantung pada stabilitas tekanan dan konsumsi gas. Di salah satu pabrik semen, fluktuasi pengoperasian tungku menyebabkan boiler bekerja pada kapasitas yang dirancang atau hanya mengalirkan udara. Panas yang dikeluarkan tidak merata, siklus steam bekerja terputus-putus. Metode pemulihan panas yang tampaknya murah ternyata membuat pusing para operator.

Hal halus lainnya adalah pilihan katalis. Katalis tembaga-kromium yang murah beroperasi dalam jendela suhu yang sempit dan takut akan “kelebihan?” oksigen. Platinum yang mahal lebih stabil, namun pencuriannya menjadi risiko nyata di beberapa lokasi. Ini adalah omong kosong praktis yang tidak ditulis dalam artikel.

Pendekatan bioteknologi: solusi masa depan atau khusus?

Saya pernah mendengar pengalaman menggunakan bakteri karboksidotrofik yang menyerap CO. Kedengarannya futuristik dan “murah”, karena konon bakteri berkembang biak dengan sendirinya. Namun dalam kehidupan terdapat bioreaktor besar yang memerlukan kontrol ketat terhadap suhu, pH, dan pasokan nutrisi. Dan yang terpenting, apa yang harus dilakukan dengan biomassa? Itu juga perlu dibuang.

Saya melihat satu pabrik percontohan di pabrik pengolahan kayu. Kami mengambil gas dari ketel limbah kayu. Masalahnya ada pada inhibitor - resin dan fenol menghambat kultur bakteri. Biaya sistem pembersihan sebelum bioreaktor sama dengan biaya reaktor itu sendiri. Proyek terhenti pada tahap uji coba. Kesimpulan: metode tersebut sejauh ini ditujukan untuk aliran gas yang sangat bersih dan stabil, yang hampir tidak pernah terjadi di industri nyata.

Integrasi ke dalam proses: satu-satunya cara menuju “murahnya”

Dalam keyakinan saya yang mendalam,pemulihan CO yang murah— ini bukan instalasi terpisah, tetapi merupakan opsi yang dibangun dalam siklus teknologi perusahaan. Contoh terbaik yang pernah saya lihat adalah penggunaan CO sebagai zat pereduksi dalam metalurgi atau untuk karbonilasi dalam sintesis kimia. Artinya, bukan daur ulang, tetapi penggunaan yang bermanfaat tanpa perubahan aliran secara radikal.

Misalnya, di salah satu pabrik asam asetat, aliran gas buang dengan kandungan CO tinggi setelah pemurnian dicampur dengan gas sintesis mentah utama. Hal ini memerlukan penyempurnaan katalis dan pemantauan tambahan, namun memungkinkan penghematan bahan mentah. Modifikasi tersebut diprakarsai oleh tim proyek, termasuk dengan keterlibatan para insinyur dari Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd. adalah lembaga desain yang didirikan oleh Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Peran mereka justru dalam mengadaptasi teknologi ke infrastruktur yang ada, dan bukan menjual produk “kotak”. solusi.

Kesimpulan saya adalah ini: carilah “teknologi murah” yang ajaib? tidak ada gunanya. Anda perlu melihat gas tertentu, pabrik tertentu, keseimbangan energi dan materialnya. Terkadang cara yang paling murah adalah dengan membuat proses utama menjadi lebih efisien sehingga CO yang dihasilkan lebih sedikit. Dan terkadang - berinvestasi dalam pemurnian dan menjual CO sebagai produk komersial. Semuanya bermuara pada detail yang hanya terlihat ketika Anda tenggelam dalam masalahnya. Sisanya adalah pembicaraan di konferensi.