Tecnologias baratas para reciclar CO de gases de combustão? 

Quando você ouve falar em “barato”? Métodos de captura de CO, quero perguntar imediatamente: o que é considerado barato? Custo zero? Ou é simplesmente mais barato do que converter para metanol? A indústria muitas vezes confunde custos operacionais mais baixos com custos mais baixos de investimento de capital. Minha experiência sugere que se estamos falando especificamente de gases de combustão, onde a concentração de CO pode variar de alguns a dezenas de por cento, e há muito nitrogênio e umidade nas proximidades, então “barato”? muitas vezes acaba sendo um mito, exceto para opções com pós-combustão direta para aquecimento. Mas mesmo aqui nem tudo é simples.

Equívoco principal:? barato? significa? Simples?

Muitos clientes, principalmente de pequenas indústrias, chegam com o pedido: “Precisamos recuperar CO dos gases de exaustão, o orçamento é limitado?”. Via de regra, significam a instalação de um pós-combustor catalítico. Sim, é relativamente barato em termos de equipamento. Mas quando você começa a contar, os detalhes aparecem. Em primeiro lugar, se o CO na mistura for inferior a 0,5-1%, muitas vezes já não é rentável queimá-lo com o fornecimento de combustível - os custos de energia consomem todas as poupanças. Em segundo lugar, a composição do gás. Enxofre, poeira e fósforo são companheiros comuns dos gases de combustão da metalurgia ou da incineração de resíduos. Eles matamcatalisador baratodurante meses, ou mesmo semanas. Você fala sobre a necessidade de uma limpeza cara em vários estágios - e vê como o interesse diminui. Acontece que a tecnologia barata surge às custas de treinamento caro. Este é o primeiro obstáculo.

Tínhamos um projeto de gás proveniente de um forno de ferroliga. CO de cerca de 12% parece ser uma excelente concentração para eliminação. Mas havia poeira contendo zinco e metais alcalinos. Adsorventes padrão à base de zeólito ou mesmo catalisadores de cobre-zinco perderam rapidamente a atividade. Foi necessário projetar um precipitador elétrico e um lavador úmido, o que aumentou em uma vez e meia o custo de instalação. O cliente recusou e decidiu simplesmente dispersá-lo por um cano alto. Salvando? Apenas no papel e apenas no curto prazo.

Portanto, minha primeira regra: a tecnologia barata começa com uma análise de gás precisa e honesta durante um longo período. Não é uma medição única, mas monitoramento. Caso contrário, todos os cálculos irão para o inferno.

Métodos de adsorção: onde está escondido o custo real?

PSA (adsorção por oscilação de pressão) é frequentemente anunciado comosolução eficazpara liberar CO. A tecnologia é, em princípio, comprovada. Mas o seu "barato" para gases de combustão é uma questão controversa. O principal item de custo não são os adsorvedores em si, mas a pré-secagem. O CO2 e o vapor de água competem com o CO pelos sítios ativos do adsorvente, reduzindo drasticamente sua eficiência. Isso significa que você precisa de uma unidade de secagem séria, geralmente com resfriamento profundo. É intensivo em energia.

Trabalhamos com uma instalação em uma das fábricas químicas chinesas; o projeto foi supervisionado pela Chengdu Yizhi Technology Co. Seus especialistas propuseram um esquema combinado: absorção com monoetanolamina para remover a maior parte do CO2, depois secagem por adsorção e só então PSA em peneiras moleculares de carbono. De acordo com os seus cálculos, isto deu um custo aceitável do CO2 separado. A chave foi usar a recuperação de calor de outros processos da planta para regenerar os adsorventes. Sem este “grátis” a economia do calor tornar-se-ia instável.

Ponto interessante deTecnologia Yizhi: eles se concentraram em personalizar os ciclos de adsorção para um ciclo específico e “sujo”. perfil de gás. Não pegamos soluções prontas do catálogo, mas modelamos o processo. Este é exatamente o detalhe que distingue o trabalho de design da venda de equipamentos. Você pode encontrar casos em seu site yzkjhx.ru, mas lá, é claro, tudo é apresentado de forma mais suave do que na realidade com seu comissionamento interminável.

Transformações catalíticas: não apenas pós-combustão

Por que todo mundo só pensa na oxidação em CO2? Existem também reações, por exemplo, hidrogenação a metano (metanação) ou síntese de Fischer-Tropsch. Mas eles exigem hidrogênio. Onde posso conseguir isso mais barato? Se houver uma fonte próxima, por exemplo, eletrólise alcalina, ela poderá ser considerada. Mas novamente nos deparamos com uma logística complexa e com o custo do H2.

Tentamos considerar a opçãooxidação catalíticacom recuperação de calor para caldeira de calor residual. Tecnicamente - um esquema de trabalho. Mas a economia é altamente dependente da estabilidade da pressão e do consumo do gás. Em uma das fábricas de cimento, as oscilações no funcionamento do forno fizeram com que a caldeira funcionasse na capacidade projetada ou simplesmente circulasse ar. O calor foi removido de forma desigual, o ciclo de vapor funcionou de forma intermitente. Um método aparentemente barato de recuperação de calor tornou-se uma dor de cabeça para os operadores.

Outro ponto sutil é a escolha do catalisador. Um catalisador barato de cobre-cromo opera em uma janela estreita de temperatura e tem medo do “excesso”? oxigênio. A platina cara é mais estável, mas seu roubo torna-se um risco real em alguns sites. Isso é um absurdo prático sobre o qual não está escrito em artigos.

Abordagens biotecnológicas: solução futura ou de nicho?

Ouvi falar da experiência de usar bactérias carboxidotróficas que absorvem CO. Parece futurista e “barato”, porque as bactérias supostamente se reproduzem. Mas na vida existem enormes biorreatores que exigem controle rigoroso de temperatura, pH e fornecimento de nutrientes. E o mais importante, o que fazer com a biomassa? Ele também precisa ser descartado.

Vi uma planta piloto em uma fábrica de processamento de madeira. Tiramos gás de uma caldeira de resíduos de madeira. O problema estava nos inibidores – resinas e fenóis inibiam a cultura bacteriana. O custo do sistema de limpeza antes do biorreator é igual ao do próprio reator. O projeto parou na fase de teste piloto. Conclusão: até agora, tais métodos permitem fluxos de gás muito limpos e estáveis, o que quase nunca acontece na indústria real.

Integração no processo: o único caminho para o ?barato?

Na minha profunda convicção,recuperação barata de CO— esta não é uma instalação separada, mas uma opção integrada no ciclo tecnológico da empresa. O melhor exemplo que vi é o uso do CO como agente redutor na metalurgia ou para carbonilação em síntese química. Ou seja, não reciclagem, mas aproveitamento útil sem alteração radical do fluxo.

Por exemplo, em uma planta de ácido acético, uma corrente de gás de combustão com alto teor de CO após a purificação foi misturada com o principal gás de síntese bruto. Isto exigiu um ajuste fino do catalisador e monitoramento adicional, mas permitiu economia de matérias-primas. As modificações foram iniciadas pela equipe do projeto, inclusive com o envolvimento de engenheiros da Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., um instituto de design estabelecido pela Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. soluções.

Meu ponto principal é este: procure a mágica “tecnologia barata?” inútil. Você precisa olhar para um gás específico, para uma planta específica, para seu equilíbrio energético e material. Às vezes, a maneira mais barata é tornar o processo principal mais eficiente para que seja produzido menos CO. E às vezes - invista na purificação e venda CO como produto comercial. Tudo se resume a detalhes que só são visíveis quando estamos imersos no problema. O resto é conversa em conferências.