CCUS Carbon Capture Komplettger?teherstellung

Chemische Absorptionsmethode

• Geräte und ProzesseRauchgas wird zuerst von der Entschwefung, Entnitrierung, durch den Ventilator von der Unterseite des Absorptionsturms, die Absorptionsflüssigkeit von der Oberseite des Absorptionsturms gesprüht, das Rauchgas und die Absorptionsflüssigkeit in Kontakt mit dem Turm reagieren, die Absorptionsflüssigkeit absorbiert das CO2 aus dem Rauchgas in eine reiche Flüssigkeit. Die angereicherte Flüssigkeit wird durch die angereicherte Flüssigkeit zum Absorptionsturm gepumpt, der Wiederkocher erhitzt die angereicherte Flüssigkeit auf 100 °C bis 120 °C, die angereicherte Flüssigkeit wird durch die Aufteilung freigegeben, um CO₂ zu trennen und zu recyceln, und die Absorptionsflüssigkeit wird wiederhergestellt.
• AbsorptionsturmEs ist eine der Kernausrüstungen der chemischen Absorptionsmethode, die für die Gas-Flüssigkeit-Zweiphasen genügend Kontakt-Massentransferungsraum bietet, damit das Absorbermittel effektiv CO₂ aus dem Rauchgas absorbieren kann. Die Struktur und die Betriebsbedingungen des Absorptionsturms, wie etwa der Durchmesser des Turms, die Höhe des Turms, die Art des Füllstoffs oder der Platte, können die Absorptionseffizienz und den Druckabfall beeinflussen. In der Regel werden alkalische chemische Absorptionsflüssigkeiten wie Alkolamine, Kalialkalien und Ammoniak verwendet.
• Analyse des TurmsAuch als Regenerationsturm bezeichnet, dient es der Auflösung von CO₂ in der reichen Flüssigkeit, so dass das Absorptionsmittel regeneriert und recycelt werden kann. Bedingungen wie Temperatur, Druck und Gas-Flüssigkeit-Verhältnis im Analyseturm haben einen wichtigen Einfluss auf die Analyseeffekte und den Energieverbrauch.

Physikalische Absorptionsmethode

• Prinzipien und ProzesseCO₂ aus saurem Gas wird unter Druck mit organischen Lösungsmitteln aufgenommen, die Regeneration des Lösungsmittels erfolgt durch Druckabnahme mit relativ wenig erneuerbarer Energie. Der Prozess ähnelt der chemischen Absorptionsmethode und wird zuerst im Absorptionsturm absorbiert und dann im Analyseturm analysiert, aber die verwendeten Absorptionsmittel und Betriebsbedingungen unterscheiden sich.
• Absorptionsturm und AnalyseturmAbsorptions- und Analyseturmen in der physikalischen Absorptionsmethode sind ähnlich wie in der chemischen Absorptionsmethode, aber ihre Absorptions- und Analyseprozesse basieren hauptsächlich auf physikalischen Wirkungen und nicht auf chemischen Reaktionen. Die Löslichkeit des physikalischen Absorbers in CO2 variiert mit der Änderung des Drucks, daher ist ein höherer Druck im Absorptionsturm erforderlich, um die Löslichkeit von CO2 zu erhöhen, während in dem Analyseturm durch Druckabnahme CO2 aus der Lösung freigesetzt wird.。

Absorptionsmethode

• ProzessIn der Regel werden feste Adsorbenten verwendet, um CO₂ zu adsorbieren. Das CO2-haltige Gas wird durch den Adsorptionsturm absorbiert und das gereinigte Gas wird abgegeben. Nachdem das Adsorptionsmittel gesättigt ist, wird das CO2 durch Druckreduzierung, Erwärmung oder Austausch entbindet, um die Adsorptionsfähigkeit des Adsorptionsmittels wiederherzustellen, und das entbindete CO2 kann weiter komprimiert, gespeichert oder verwendet werden.
• AbsorptionsturmEs ist eine Schlüsselausrüstung der Adsorptionsmethode, deren Struktur und Betriebsbedingungen einen wichtigen Einfluss auf die Adsorptionswirkung und die Lebensdauer des Adsorptionsmittels haben. Der Adsorptionsturm enthält feste Adsorptiva, die üblichen Adsorptiva sind Aktivkohle, Molekülsiebe, Aktivkohlefasern usw.

Membran-Trennungsmethode

• ProzessDie Differenzen in der Löslichkeit und der Diffusionsgeschwindigkeit der unterschiedlichen Gasbestandteile in der Membran werden durch die selektive Penetration der Membran verwendet, um CO₂ von anderen Gasen zu trennen. Das gemischte Gas wird unter einem gewissen Druck durch die Membran getrennt, wobei CO2 vorzugsweise durch die Membran hindurchgeht und auf der durchlässigen Seite der Membran angereichert wird, während andere Gase auf der nicht durchlässigen Seite der Membran festgehalten werden, um die Trennung zu erreichen.
• Membran TrennturmEs ist die Kernausrüstung des Membrantrennungsprozesses, deren interne Struktur und die Leistung der Membran einen wichtigen Einfluss auf die Trenneffektion und Stabilität haben. Parameter wie Betriebsdruck, Temperatur und Gasdurchflussgeschwindigkeit des Membrantrennturms müssen entsprechend den spezifischen Membranmaterialien und Trennungsanforderungen optimiert werden.

②CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage)Die Erfassung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff ist eine der wichtigsten technologischen Innovationen zur Bekämpfung des globalen Klimawandels und zur Verringerung der Treibhausgasemissionen.

Grundprinzipien

Arbeitsabläufe

• KohlenstofferfassungDies ist die erste Linie des CCUS, die hauptsächlich die folgenden drei technischen Ansätze umfasst:
• Auffangen nach VerbrennungDurch chemische Absorptionsmethoden und andere Mittel wird Kohlendioxid aus dem Rauchgas getrennt, das nach der Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, diese Methode ist technisch ausgereift und kann für eine Vielzahl von Verbrennungsgeräten angewendet werden, verbraucht jedoch eine gewisse Energie und verringert die Stromerzeugungseffizienz.
• Auffangen vor VerbrennungZuerst die Vergasung von fossilen Brennstoffen, die in ein Kohlendioxid- und Wasserstoffgas-reiches Synthesegas umgewandelt werden, und dann die Erfassung von Kohlendioxid durch Schritte wie Transformationsreaktion und Tieftemperaturtrennung, der Vorteil ist, dass die Kohlendioxidkonzentration hoch ist, leicht zu trennen, aber die Anforderungen an die Ausrüstung hoch sind und die Investitionskosten hoch sind.
• Sauerstoffreiche VerbrennungBrennstoff in sauerstoffreicher Umgebung verbrennen, so dass das Verbrennungsprodukt hauptsächlich Kohlendioxid und Wasserdampf ist, kann eine hohe Konzentration von Kohlendioxid nach der Kondensation des Wassers erhalten werden, aber zusätzliches Sauerstoffvorbereitungssystem ist erforderlich, hohe Energiekosten.
• KohlenstofftransportNachdem das erfasste Kohlendioxid für die Kompression, Verflüssigung usw. verarbeitet wird, wählen Sie die geeigneten Transportarten wie Rohrleitungstransport, Schiffstransport, Eisenbahntransport oder Straßenverkehr aus, wobei der Rohrleitungstransport derzeit die kosteneffizienteste und technologisch ausgereifteste Art ist, während der Schiffstransport für den Transport von Kohlendioxid auf lange Strecken und in großen Mengen geeignet ist.
• Kohlenstoffennutzung und -speicherungEs ist ein zentraler Bestandteil von CCUS, wie folgt:
• Geologische ArchivierungInjektion von Kohlendioxid in die geologische Struktur, wie die Erschöpfung von Öl- und Gasspeichern, tiefe Salzschichten, nicht abnehmbare Kohlebergen, etc., durch die langfristige Lagerung von Strukturspeichern, Wasserkraftspeichern und anderen Mechanismen zu erreichen, wobei die Erschöpfung von Öl- und Gasspeichern ein großes Potenzial und eine hohe Sicherheit hat, die tiefe Salzschicht ist weit verbreitet, aber es gibt langfristige Sicherheitsverprüfung und andere Herausforderungen, die nicht abnehmbare Kohlebergen können gleichzeitig die Kohlendioxidspeicherung und die Reduzierung der
• Verstärkte ÖlgewinnungInjektion von Kohlendioxid in teilweise erschöpfte Öllager, Verringerung der Erdöldichte, Erhöhung des Öllagerdrucks, Erhöhung der Rohölmobilität, Erzielung der zusätzlichen Rohölgewinnung, derzeit werden etwa 80% der erfassten Kohlendioxid zur Stärkung der Ölgewinnung verwendet, aber seine Wirkung wird von den Bedingungen der Öllager stark beeinflusst und es gibt ein gewisses Umweltrisiko.
• Industrielle AnwendungKohlendioxid kann in der industriellen Produktion verwendet werden, wie z. B. in der Produktion von Dünger, kohlensäurigen Getränken, Kunststoffen usw. In einigen Fällen kann es auch als chemischer Rohstoff zur Herstellung von Methanol, Synthesegas usw. verwendet werden, um die teilweise Fixierung von Kohlendioxid zu erreichen, aber derzeit ist die Nutzung relativ gering.
• Nahrungsmittelgrade KohlendioxidKohlendioxid, das nach der Behandlung gereinigt wurde, kann als Kühlmittel, Konservierungsmittel in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, wie zum Beispiel für die Kohlensäuerung von Getränken, die Kühlung und den Transport von Lebensmitteln, deren Reinheitsanforderungen höher sind, müssen in der Regel mehr als 99,9% erreichen.

Technische Vorteile

• Reduzierung der CO2-EmissionenDie Möglichkeit, die direkten Emissionen von Kohlendioxid im industriellen Produktionsprozess effektiv zu reduzieren, ist von großer Bedeutung für die tiefe Dekarbonisierung in Industrien wie Stahl und Zement, die schwierig sind, die Emissionen zu reduzieren, und trägt dazu bei, die globalen Klimaziele zu erreichen.
• Wirtschaftliche Vorteile schaffenVerstärkte Nutzungsmethoden wie die Ölgewinnung können die Ölgewinnungsrate erhöhen, die Ölproduktion erhöhen und wirtschaftliche Vorteile erzielen, während die Verwendung von Kohlendioxid in Bereichen wie Industrie und Lebensmittel auch einen gewissen wirtschaftlichen Wert schaffen kann.
• EnergiesicherheitMit der CCUS-Technologie kann die traditionelle fossile Energieindustrie weiterhin eine Rolle bei der kohlenstoffarmen Transformation spielen, die Stabilität und Sicherheit der Energieversorgung gewährleistet und die Übergangszeit für die massive Anwendung erneuerbarer Energien ermöglicht.
• Verbesserte RessourceneffizienzDie Umstellung von Kohlendioxid von Abgasen zu Ressourcen, die Verbesserung der Ressourceneffizienz, die Förderung der Entwicklung der Kreislaufwirtschaft und die Verringerung der Abhängigkeit von natürlichen Ressourcen.

Herausforderungen

• Technische ReifeObwohl einige CCUS-Technologien Fortschritte erzielt haben, stehen sie immer noch mit technischen Herausforderungen konfrontiert, wie die Komplexität und hohe Kosten der Erfassungstechnologie vor der Verbrennung und die Sauerstoffbereitung der Sauerstoffverbrennungstechnologie, die ihre massive Verbreitung einschränken.
• KostenfragenDie hohen Investitionskosten für CCUS-Projekte, einschließlich der Kosten für den Einkauf, den Bau und den Betrieb von Geräten, dürfen nicht unterschätzt werden, während die Betriebskosten, wie die Energiekosten für die Kohlenstoffaaufnahme, die Wartungskosten für den Transport und die Archivierung, die wirtschaftliche Belastung für Unternehmen erhöhen.
• Öffentliches Bewusstsein und AkzeptanzDie Bedenken der Öffentlichkeit über die Sicherheit und die Umweltauswirkungen der CCUS-Technologie, die Angst vor Risiken wie Kohlendioxidlecks, die die Wahl von Standorten und den Fortschritt des Projekts beeinflussen, müssen die wissenschaftliche Bekanntmachung verstärken und das Bewusstsein und die Akzeptanz der Öffentlichkeit erhöhen.
• Regeln und NormenDerzeit sind die Richtlinien, Vorschriften und Standardsysteme der CCUS-Industrie noch unvollkommen, und es fehlen klare Normen in Bezug auf die Projektgenehmigung, den Umweltschutz und das Sicherheitsmanagement, was die gesunde Entwicklung der Industrie beeinflusst.
• Standortwahl und ÜberwachungDie geologische Archivierung erfordert eine geeignete geologische Konstruktion, eine schwierige Standortwahl und eine langfristige Überwachung der Migration von CO2 und potenzieller Leckerrisiken, wobei die Herausforderungen in Bezug auf die Überwachungstechnologie und die Kosten nicht zu ignorieren sind.

Anwendungsstatus

Bis 2024 sind weltweit mehrere CCUS-Projekte in verschiedenen Ländern und Regionen in Betrieb. Die CCUS-Projekte in den USA haben eine hohe Anzahl und sind weit verbreitet in der intensiven Ölgewinnung mit über 8.000 Kilometern.