نقش کربن فعال در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنعت

در حالی که فناوری های جذب و ذخیره سازی کربن (CCS) منابع نقطه بزرگ را هدف قرار می دهند، بسیاری از جریان های صنعتی حاوی گازهای مخلوط در غلظت های پایین تر هستند که سیستم های مبتنی بر جذب و جذب آن به ویژه با استفاده از کربن فعال شده، راه حل مقرون به صرفه و مقیاس پذیر را ارائه می دهند.

مکانیسم ها: چگونه کربن های گلخانه ای را فعال کرد

اصول جذب

جذب زمانی اتفاق می افتد که مولکول های گاز به سطح کربن فعال از طریق فیزیکی (وان در واتلس) یا پیوندهای شیمیایی پایبند باشند. جذب فیزیکی برای اکثر گازهای گلخانه ای در دماهای معتدل و فشار های معتدل برگشت پذیر و غالب است.

[[ویرایش] [۱] [۲] [۱] [۱۰] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۳] [۳] [۲] [۲] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۲] [۲] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱]

مولکول (قطر مشابه -0.33 nm) به طور موثر تبلیغات در میکروله ها هستند، با این حال، بهره وری بستگی به دما و فشار جزئی دارد: برای جذب پلی اتیلن پس از (به عنوان مثال، از گاز آنفولانزای گیاهی)، کربن فعال در دمای متوسط (25-75) و محققان [Fpre2] -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 - غلظت پلی اتیلن کربن تولید شده است.

دانلود بازی Methane Capture

متان (0.38 nm) یک گاز گلخانه ای قوی با پتانسیل گرمایش جهانی 25 برابر CO _] در طول یک قرن است که فعال شده کربن هیدروفوبیک طبیعت به نفع CHLT:24 فعال جذب بیش از بخار آب، و آن ایده آل برای گرفتن از موتورهای زغال سنگ، نشت گاز طبیعی و یا گاز زباله در مواد سمی نیز می تواند ردیابی.

VOCs و دیگر Co-Pollutants

بسیاری از انتشار گازهای گلخانه ای شامل ترکیبات آلی فرار است که به عنوان گازهای گلخانه ای غیر مستقیم (به عنوان مثال، با تشکیل اوزون در تراپوسفروس) عمل می کنند. فعال شده است طیف جذب کربن یا CH [LT:2 ] ، ساده سازی سیستم های کنترل انتشار.

برنامه های صنعتی کربن فعال برای کاهش Emission

۱- صنعت سیمان

گیاهان سیمان از کربن فعال در فیلترهای کیسه استفاده می کنند و تبلیغاتبرهای بسته بندی شده برای جذب جیوه و ردیابی ترکیبات آلی استفاده می کنند در حالی که CO ₂ حذف از کوره سیمان هنوز در حال ظهور است، پروژه های آزمایشی نشان داده اند که کربن فعال می تواند به عنوان یک پیش از آلودگی قبل از مصرف انرژی یا سیستم غشایی بیشتر.

۲- تولید شیمیایی

در گیاهان تولید اتیلن، پروپیلن یا آمونیاک، اسکراب کربن فعال شده با گازهای غیرگاز حاوی متان، اتیلن و سایر هیدروکربن ها، درجه کربن سفارشی با اندازه های متخلخل می تواند به طور انتخابی هیدروکربن های با ارزش بالاتر را در هنگام ثبت گازهای گلخانه ای بهبود بخشد.

۳- قدرت نسل

نیروگاه های برق زغال سنگ از تزریق کربن فعال (ACI) برای حذف جیوه از گاز آنفولانزا استفاده می کنند، یک تکنولوژی که در بسیاری از مناطق مجاز است. کربن همچنین برخی از CO را حذف می کند و VOCs به عنوان یک co-benefit.

۴- نفت و گاز و گاز دفن شده

متان منتشر شده در طول تولید گاز طبیعی می تواند با استفاده از سیستم های جذب فشار (PSA) بسته بندی شده با کربن فعال به طور مشابه، واحدهای ارتقاء گاز زباله به کربن فعال برای حذف سولفید هیدروژن و سیلوکسون هیدروژن، تولید یک بیوم متان با کیفیت خط لوله با شدت کربن بسیار پایین تر متکی است.

مزایای فعال کربن در سایر تکنولوژی های کنترل حذف

• مقرون به صرفه بودن: کربن فعال به طور کلی ارزان تر از چارچوب های فلزی آلی، zeolites، یا سیستم های اسکراب کننده amine، هر دو در هزینه های سرمایه و هزینه های عملیاتی است.
• انعطاف پذیری: یک درجه کربن واحد می تواند چندین آلودگی را به طور همزمان کنترل کند، و نیاز به قطارهای جداگانه درمان را کاهش دهد.
• مودularity: سیستم های جذب می توانند به راحتی مقیاس یا پایین، و آنها را برای سایت های صنعتی کوچک به متوسط که در آن گیاهان بزرگ CCS غیر اقتصادی هستند مناسب است.
• مجازات انرژی پایین: بر خلاف جذب مبتنی بر حلال، سیستم های فعال شده PSA کربن فقط نیاز به نوسان دما متوسط دارند و می توانند با گرمای زباله استفاده شوند.
• پتانسیل نسل: بسیاری از کربن ها می توانند صدها بار استفاده شوند اگر به درستی بازسازی شوند، بیشتر کاهش انتشار چرخه عمر.

چالش ها و محدودیت ها

نسل جدید و طولانی مدت

بازسازی حرارتی (گرم کردن به ۵۰۰-900 درجه سانتیگراد در یک گاز بی اثر) می تواند ظرفیت جذب را بازگرداند، اما همچنین انرژی مصرف می کند و ممکن است ساختار منافذ را در چرخه های مکرر کاهش دهد.و بازسازی شیمیایی از حلال هایی مانند بخار یا محلول های کاتترتیک استفاده می کند که مسائل مدیریت فاضلاب را ایجاد می کند.

کربن چاپ شده از کربن فعال

تولید کربن فعال خود را آزاد می کند CO₂ ، به ویژه هنگامی که خوراک زغال سنگ استفاده می شود، کاهش انتشار خالص باید برای این تغییر کربن جاسازی شده به پیش سازهای تجدید پذیر مانند پوسته نارگیل یا زباله های چوب می تواند تعادل کلی پایداری را بهبود بخشد.

انتخاب و تداخل رطوبت

بخار آب در اگزوز صنعتی می تواند با گازهای هدف برای سایت های جذب کننده رقابت کند. درجه کربن هیدروفوبیک یا مراحل خشک کردن این مشکل را کاهش می دهد، اما پیچیدگی را افزایش می دهد. [ جذب، کربن های پیش بینی شده، کاهش تداخل رطوبت در حالی که افزایش انتخاب.

مدیریت Spent Carbon

هنگامی که به طور کامل خسته، مصرف کربن فعال ممکن است به عنوان زباله های خطرناک طبقه بندی شود اگر آن دارای ترکیبات سمی تبلیغاتی (به عنوان مثال، جیوه، فلزات سنگین) باشد. دفع ایمن یا خدمات فعال سازی مجدد خارج از محل به هزینه های عملیاتی اضافه می شود.

مسیر های آینده و نوآوری ها

کربن فعال شده با Bio-based Activeed Carbons

باقی مانده های کشاورزی (قصد، نی، هاوس برنج) و حتی فاضلاب به عنوان پیش نویس های کم کربن مورد بررسی قرار می گیرند، این مواد به طور معمول دارای محتوای اکسیژن بالا هستند که می تواند برای ایجاد سطوح کربن غنی از گروه های عملکردی برای افزایش CO [F:1] استفاده شود.

مواد نانوساختار یافته و هیبریدی

کربن فعال شده با اکسید فلزی (به عنوان مثال، MgO، CaO) یا چارچوب های فلزی آلی ایجاد تبلیغات ترکیبی که ظرفیت بالا را با انتخاب بهتر ترکیب می کند، به عنوان مثال، IEA] مطالعات کربن برجسته منیزیم را که می تواند جذب کند [2 ]

یکپارچه کربن ضبط و استفاده (CCU)

به جای ذخیره سازی CO ، برخی از پروژه ها قصد دارند آن را به مواد ساختمانی یا مواد شیمیایی به طور مستقیم در داخل بستر جذب تبدیل کنند. کاتالیتیک کربن فعال می کند که هر دو CO را جذب می کنند _{]FLT:3 و تبدیل آن به methanol یا یک فیلد امیدوار کننده.}

تنظیمات پیشرفته فرآیند

ترکیب جذب کربن فعال با جدایی غشایی یا تقطیر مسری می تواند به نرخ های جذب بالاتر (≥95٪) در حالی که کاهش مصرف انرژی. جذب نوسان دما (TSA) و فشار (PSA) واحدهای با یادگیری ماشین بهینه سازی شده اند تا پیش بینی پیشرفت تخت و چرخه بازسازی برنامه به طور خودکار.

نتیجه گیری

کربن فعال در حال حاضر نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای صنعتی، از حذف جیوه در نیروگاه ها برای جذب متان در عملیات نفت و گاز ایفا می کند.با نوآوری های مداوم در انتخاب پیش زمینه، مهندسی سطح و فن آوری بازسازی، سهم آن برای گسترش قابل توجهی است.