Технологія розділення та відновлення вуглекислого газу

Глобальне споживання енергії збільшується в процесі сучасного промислового розвитку, серед яких найбільший природний газ, нафта, вугілля та інше споживання викопної енергії. З моменту промислової революції в 1860 році викиди СО2 зростають рік за роком. Відповідно до об'єктивного звіту прогнозу Адміністрації енергетичної інформації (ОВНС) Міністерства енергетики США, загальні глобальні викиди СО2 можуть досягти або перевищувати 45 мільярдів тонн у 2030 році. Велике та прискорене викиди СО2 не тільки подальше погіршить парниковий ефект і спричинить глобальне потепління, але й серйозно пошкодити екологічну рівновагу та спричинить різні екологічні та екологічні проблеми, і, зрештою, спричинить шкоду. У Берліні в 2014 році П'ятий звіт про оцінку, офіційно опублікований Міжурядовою колегією з питань зміни клімату (МГЕЗК) Організації Об'єднаних Націй зазначило, що тенденція зростання викидів світових парникових газів досягла безпрецедентного рівня. За відсутності заходів щодо зменшення викидів очікується, що середня температура в світі буде на 3,7 ~ 4,8 градуса вище, ніж до промислової революції в 2100. Вуглекислий газ є важливим вуглецевим ресурсом. Його можна використовувати як сировину для синтезу органічної речовини, як допоміжний засіб для експлуатації нафти та природного газу, і як екстрактант для видобутку органічної речовини в надкритичному стані. Тому, як ефективно розділити та переробляти СО2, що випромінюється за допомогою викопної енергії та повторно використовувати її як ресурс, став одним із важливих питань для досягнення сталого розвитку в сучасному суспільстві.

Ключові слова:вуглекислий газ; Технологія поділу та відновлення; використання ресурсів

Джерела CO2 дуже поширені і можуть бути приблизно розділені на наступні джерела викидів.
1) Викиди від виробництва водню в хімічних установах. Нафтопереробні заводи, рослини добрив та інші органічні хімічні рослини потребують H2 для виробництва, який зазвичай перетворюється з метану, оксиду вуглецю, вуглецю та інших речовин після злиття водяною парою. Під час процесу перетворення генеруються CO2 та H2, з яких близько 15% - CO2. Більшість генерованих СО2 буде безпосередньо виписано в атмосферу у вигляді хвостового газу.

2) Викиди від розкладання руди. Оксид кальцію використовується у виробництві содової золи, покриттів та сталі, і зазвичай отримується шляхом нагрівання вапняку для розкладання; Оксид магнію використовується у виробництві вогнетривких цегли та цегли Магнезії. Оксид магнію майже отримується від нагрівальної магнію руди, і ці процеси розкладання нагріву матимуть велику кількість виписаних СО2.

3) Нафтові та газові поля. При видобутку природного газу та нафти часто зустрічається змішаний нафтогаз, що містить СО2, а вміст, як правило, високий, щонайменше 20% і до 99%.

4) Їжа, біохімічна та фармацевтична промисловість. Під час виробництва пива та спиртних напоїв за допомогою методу бродіння для вироблення алкоголю генерується велика кількість газу CO2, з вмістом до 90%~ 98%, що є відносно висококонцентраційним джерелом газу CO2.

Метод фізичного поглинання стосується використання органічних розчинників для розділення та поглинання кислотних газових компонентів під тиском відповідно до різної розчинності компонентів та для досягнення регенерації розчинника шляхом зниження тиску, тому він не потребує занадто великої енергії регенерації. Ключовим для ефективного застосування цього методу є вибір високоякісних поглинань. Стандарти якості-це висока температура кипіння, велика розчинність CO2, некорозійна, нетоксична та стабільна хімічна властивості. В даний час загально використовувані поглинання-сульфолан, трибутилфосфат, пропілен карбонат, метанол та N-метилпіролідон.

Принцип цього методу полягає в тому, що СО2 у сирому газі демонструє більш високу розчинність у поглинанні, а розчинність інших газів порівняно набагато менша. CO2 видаляється на основі цієї фізичної різниці. Його часто використовують у розчинних газах з високим частковим тиском, поглинанням під високим тиском і низькою температурою, а також десорбцією під контролем нагрівання низького тиску. Нагрівання низького тиску-це найефективніший спосіб зменшення споживання енергії.

Метод хімічного поглинання також використовує поглинання, але поглинання та поділ СО2 в основному залежить від хімічної реакції між абсорбентом та СО2. Після ряду реакцій поглинання в башті поглинання та СО2 у сирому газі будуть збагачені великою кількістю СО2, орієнтованої на розчинник поглинання. Після утворення цієї багатої рідини вона буде нагріта в десорбційній вежі і, нарешті, розкладається на вивільнення CO2.

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.

Реалізація технології поділу мембран в основному залежить від різних проникних компонентів через полімерні мембрани. Зіткнувшись із переходом газу, мембрана, виготовлена з полімерних матеріалів, досягне поділу газу відповідно до різниці проникності. Різниця тиску є рушійною силою поділу мембран. Тільки при існуванні різниці тиску газові компоненти з більшою проникністю проходять через мембрану і бути відокремленими у вигляді потоку газу проникнення. Більшість газів з низькою проникністю залишатимуться на вхідній стороні повітряної частини мембрани.

Мембранні матеріали, які зараз використовуються для поділу мембрани СО2, - це в основному полішульфонна мембрана, мембрана ацетату целюлози, поліпептидна мембрана, поліетсульфонна мембрана та поліамідна мембрана, які особливо придатні для розділення та відновлення CO2, що виробляється в процесі природного газу та нафти. Однак теплостійкість цих мембран не дуже хороша. Незважаючи на те, що температура теплостійкості самої поліамідної мембрани досягла максимального значення 300 градусів, вона може досягти лише максимальної робочої температури 50 градусів у фактичному застосуванні через обмеження матеріалів, пов'язаних з мембраною. Оскільки структура пристрою поділу мембрани порівняно проста, необхідна вартість значно нижча, ніж у методу поглинання розчинника, але чистота газу CO2, отриманого в кінці, не висока. Ми можемо спробувати поєднати дві технології розділення та відновлення, щоб утворити режим злиття тонкого розділення та грубого розділення, зменшити загальне споживання енергії та контролювати інвестиційні витрати.

Адсорбція розгойдування тиску - це сухий процес, який в основному використовувався при видаленні СО2 в останні роки. Основний принцип цього методу полягає в тому, що сила адсорбції, швидкість адсорбції та адсорбційна рушійна сила адсорбенту, що стоять перед різними газами, різні, а зміна значення тиску призведе до коливання адсорбційної здатності. Ці характеристики використовуються для лікування під тиском для досягнення адсорбційного розділення змішаних газів, а потім адсорбент регенерується шляхом зниження тиску. Таким чином, газ можна розділити, а адсорбент можна використовувати циклічно.

Адсорбція розгойдування тиску має багато переваг у фактичному лікуванні та лікуванні відновлення. Низьке споживання енергії та низький робочий тиск є найбільш помітними перевагами; Враховуючи, що адсорбція розгойдування тиску є більш придатною для відокремлення газового твердого, не потрібно враховувати проблему відновлення розчинника та споживання розчинника, а адсорбент може мати тривалий термін служби; Експлуатація пристрою адсорбції може бути завершена повністю автоматично.

Раніше відповідні дослідники запропонували використовувати адсорбцію розгойдування тиску для видалення CO2 із змішаного азоту газу. В експериментальній операції першим кроком є вибір адсорбенту з надзвичайно високою адсорбцією CO2 та адсорбційною ємністю. У суворому відповідно до вимог відповідних технічних показників експериментальні дані обчислюються за допомогою моделі для завершення попереднього проектування процесу. Об'єктом експерименту є деарбонізація адсорбції тиску, що розгойдується, реформування газового газу метанолу. Етапи операції адсорбції розгойдування тиску уточнюються на основі розумного вибору адсорбентів декарбонізації. Кінцеві результати показують, що шляхом очищення водню та видалення СО2 таким чином може бути досягнуто чистоти водню 99,99% та швидкість відновлення 92%, що значно покращує швидкість відновлення водню порівняно з аналогічними пристроями, що означає, що використання ресурсів може створити більш значні економічні вигоди.

Порівняно з методом адсорбції розчинника, процес виробництва кріогенної дистиляції більш підходить для джерел газу з високим вмістом СО2, наприклад, джерел газового поля CO2, де вміст CO2 в основному становить близько 70%, а решта - CH4, N2 та інші гази. Метод кріогенної дистиляції дуже підходить для джерел газового концентрації з високою концентрацією зі вмістом понад 60%. Зазвичай розробка газового поля використовуватиме процес кріогенної дистиляції для створення спеціального стану з переробки газу CO2, який збирає з очисних та зріджуючих газових свердловин для досягнення використання ресурсів та виробництва деяких продуктів CO2 з високими значеннями чистоти рідини. Повна технологічна система виробництва рідини CO2 за допомогою кріогенної дистиляції включає в себе одиниці переробки, такі як поділ сирого газу, десульфуризація, зневоднення, зрідження холодоагенту, дистиляції та дегідрування та зберігання продукції.

Принцип та процес кріогенної дистиляції: Ключовим фактором для виробництва рідкої технології CO2 є очищення газу CO2, повністю видалити H2O, H2S та вуглеводні домішки та перетворити сирий газ на газ висококоментування CO2. Процес очищення газу CO2 порівняно складний і технічно складний. Вибір типу процесу буде змінюватися залежно від тиску, складу та температури газового поля CO2, але незалежно від того, який процес використовується, одинична комбінація однакова, що є, розділення сировини, зневоднення, десульфуризації, зрідження, дистиляції та дегідрокарбонізації. За звичайних обставин процес застосування кріогенної дистиляції при розділенні та відновлення газу CO2 спочатку завантажує сирий газ у сепаратор, а потім вилучити сірку в сирий газ та потрапити в дельфуризаційну вежу та завершити видалення води через одиницю дегідратації молекулярного сито. Останній крок - видалення вуглеводневих домішок у пристрої дистиляції. Кріогенний резервуар для зберігання використовується для зберігання зрідженого продукту CO2, а продажі ринку завершуються у вигляді розливів або вантажних автомобілів.

Виробництво соди, газованих напоїв, пива та інших продуктів у легкій промисловості не може бути відокремлене від вуглекислого газу як сировини. Крім того, він також може бути використаний в органічному синтезі різних хімічних сировини. На додаток до відомого та відносно зрілого сектору хімічної утилізації, вуглекислий газ використовується при виробництві метанолу, комбінованого синтезу водню диметилового ефіру та комбінованого каталізу метанолу та синтезу оксиду пропілену диметил -карбонату.

На основі фотосинтезу рослина хлорофіл поглинає CO2 з повітря і виробляє рослинний крохмаль. Відповідно до цього природного закону, CO2 використовується як ресурс для виготовлення газових добрив, а концентрація CO2 у просторі росту рослин належним чином збільшується для досягнення мети збільшення виробництва. Раніше сільськогосподарські наукові академії та пов'язані з ними підприємства в різних місцях розробили газові добрива CO2 та енергійно просували їх у місцевій сільськогосподарській посадці. Відповідно до відповідної статистики, збільшення виробництва овочів за допомогою газових добрив становить 20%~ 40%/м. Для завершення будівництва 3 ~ 5 кТ/A пристрою для газових добрив CO2 потрібно близько 100 000 юанів. Під час ефективної роботи він може досягти річного прибутку мільйонів, тому є величезний можливість для розвитку. Використання CO2 у рослинних газових добривах може підвищити ефективність фотосинтезу, підвищити врожайність та ефективно покращити якість.

Як стимулюючий смак, так і піноутворення газованих напоїв, таких як пиво та напої, отримані з вуглекислого газу. Відмінності смаку різних напоїв тісно пов'язані з кількістю вуглекислого газу, що використовується у виробничому процесі. Забезпечення двох умов низькотемпературної рідини та тиску в процесі виробництва може прискорити розчинення вуглекислого газу, який спеціально проявляється як карунація. Коли кришка відкривається для пиття, вуглекислий газ випаровується через підвищення температури. Процес випаровування поглинає тепло і забирає частину тепла тіла, що дозволяє пити відчувати різні ступені прохолоди.

Основним ефектом застосування СО2 у харчовій промисловості є збереження їжі. Міжнародна спільнота, як правило, розглядає метод природного відновлення кисню CO2 як метод збереження з чіткими сучасними характеристиками. Зокрема, збереження атмосфери, що контролюється CO2 Причина, чому цей метод широко вітається ринком, полягає в тому, що він не використовує хімічні консерванти. У попередньому дослідженні сільськогосподарський університет Південного Китаю встановив, що використання атмосфери, що контролюється CO2, для зберігання лічі, діапазон концентрації газу контролюється з мінімум від 15% до максимуму 30%, а через 30 днів Litchi все ще може підтримувати свій оригінальний аромат та колір. Коли яйця розміщуються в газі СО2 з концентрацією від 30% до 40%, CO2 може потрапляти в яєчну шкаралупа через 7 - 10 днів, уповільнюючи утворення водянистого білка та відіграючи роль у збереженні. Незалежно від того, чи це смак, харчування, текстура чи зовнішній вигляд, вони можуть залишатися незмінними при відтаванні холодильної їжі, особливо без хімічних консервантів. Це найбільша перевага СО2 у холодильному та збереженні їжі. Сухий лід використовується в авіації, замерзання та збереження їжі та збереженні овочів.

Одним із ключових факторів, що стимулює дихання людини, є вуглекислий газ, який стимулює дихальний центр на основі стимуляції зовнішніх хімікорецепторів організму людини. Якщо людський організм тривалий час вдихає кисень з високою чистотою, він перестане дихати через зменшення концентрації вуглекислого газу, що стоїть перед великою небезпекою, що загрожує життю. З клінічної медичної точки зору, при роботі з важким оксидом вуглецю, алкалозом або шоком, для допоміжного лікування часто використовується суміш 95% кисню та 5% вуглекислого газу. Крім того, вуглекислий газ часто використовується при кріогенній хірургії.

Коли викиди парникових газів зростають рік за роком та глобальним потеплінням, NewTek надає велике значення для зменшення викидів парникових газів. У той же час він відданий розвитку нової енергії, зменшення викидів парникових газів з джерела та розумно переробляти та повторно використовуючи існуючі викиди. Необхідно впроваджувати інновації на основі існуючих технологій розділення та використання більш високих показників відновлення поділу для підтримки розвитку використання ресурсів вуглекислого газу, сприяння соціально сталому розвитку та підвищення соціальних та економічних вигод.