הנדסה כימית מתקרבת לתפוס ולהשתמש בדלקים תעשייתיים

יסודות כימיים של פלואו גז ללכוד

גזי שפעת מתהליכי הבעירה תעשייתית מכילים תערובת של חנקן (N2), פחמן דו חמצני (CO2), מים vapor (H2O), חמצן (O2), ומזהמים כגון תחמוצות גופר (SOx), תחמוצות חנקן (NOx), ורכיבי חלקיקים יעילים (חומרים), ופירוק של CO2 בדרך כלל נע בין 3-15% בהתאם למקור הדלק (coal), לבין תרכובות כימיות כימיות, ולכן הם תלויים בתכונות כימיות, ולכן הם חלקיקים, כלומר, כגון גזים כימיים, וזיהומים מכניים, ולכן הם חלקיקים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, וזיהומים כימיים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, וזיהומים כימיים, כלומר, כלומר, כלומר, כדי ללכוד את רמות ריכוז של גזים כימיים, ואפקטים כימיים, כדי להפחית את רמות סגסוגת חלקיקים, ואפקטים של גזים כימיים, ואפקטים כימיים, ואפקטים כימיים, ואפקטים כימיים, ולהפחית את רמות ריכוז של גזים כימיים, ואפקטים כימיים, ואפקטים כימיים, וזיהומים של גזים, ולהפחית את רמת דלק (דלקתיים, ולהפחית את רמות סגסוגת חלקיקים, ולהפחית את רמות ריכוז

לכידת טכנולוגיות

⁇ כימיקלים עם Amines

ספיגת כימית נותרה הטכנולוגיה הבוגרת ביותר עבור לכידת לאחר-השילוב CO2. בתהליך זה, גז פלון מבועת באמצעות פתרון queous של amines, בדרך כלל מונותנומולמין (MEA) ה- CO2 מגיב עם CO2 כדי ליצור מלח קרבן, אשר לאחר מכן מחומם לשחרר זרם CO2 מרוכז ולחדש את הפתרון יכול להיות מיוצג כמו CO2N2N2N) גבוה יותר (R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.N.R.R.N.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.R.N.R.R.R.R.R.R.R.R

אינטואיציה פיזית

פותרים פיזיים, כגון Selexol (dimethyl ether של פוליאתילן גליקול) ו Rectisol (chilled methanol), משמשים כאשר גז השפעת יש לחץ חלקי גבוה של CO2. אלה פותרים על מנת יתר ולא תגובה כימית, המאפשר התחדשות באמצעות לחץ או חימום ללא צורך לנפיחות פיזית הוא אטרקטיבי במיוחד במחזור גז משולב, כאשר הם דורשים פחות קירור חום, 000 נמוך.

צילום: Solid Sorbents

מודעות מוצקות מציעות אלטרנטיבה לפתרונות נוזליים, עם פוטנציאל לאנרגיה התחדשות נמוכה ולהפחית את קורוזיה.פעיל פחמן, זאוליטים, מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs), ו- amine-functional silicas הם חומרים נפוצים sorbents. Adsorption ניתן לבצע במיטות קבועות או מיטות נוזל באמצעות מודעות נדנדה (ATS) או לחץ COSA-15.

הפרדה

טכנולוגיות Membrane משתמשות פולימרים למחצה או חומרים אורגניים כדי להפריד CO2 מגז פלון בהתבסס על הבדלים ב diffusivity ו solubility. Polymer membranes, כגון אלה שנעשו מפולימניסטים או פולי (אתלן oxide) מבוסס בלוק copolymers), מציעים יכולת גבוהה CO2 ובחירת טוב על N2.

שיבוש כימי

התפוצצות לולאה כימית (CLC) נוקטת גישה שונה לחלוטין: במקום לתפוס CO2 ממחזורי הגז של שפעת, היא מונעת חנקן ממגע עם דלק. A מתכת oxide חמצן נושאת חמצן, כגון Fe2O3 או CuO, מופצה בין שני כורים אחרונים של דלק מוצק (במכשירי דלק מוצק) מחמצן מחמצן את הדלק ל-CO2 ו-H2, בעוד שהוא מופחת לכדי אספקת דלק גבוהה של פחמן CLC.

תהליכי לכידת מתקדמים

תגיות: Solvents and Solvent בלנדס

הכונן להורדת עונש האנרגיה עבור ניוון מעצור הוביל לפיתוח של פותרי מימן חדשים, כולל amines מעכב (למשל, 2-amino-2--methyl-1-propanol, AMP), ופתרוןי פחמן נקיים למים כגון נוזלי Ionic ופחמן אורגני של פחמן.שלב פתרון שמרכיבים טמפרטורות פחמן דו-חמצני עשירות או מוצקות של טווח זה יכול להיות מופחתת של נוזל דלקתי דם נמוך.

לכידת CO2

שיטות אלקטרוכימיות משתמשות בתגובות Redox כדי לקשור ולשחרר CO2 עם קלט תרמי מינימלי.בגישה אחת, מולקולה מבוססת קינון מופחתת בקטודה כדי ליצור אפוטרופוס קינון, אשר מגיב עם CO2 כדי ליצור צפיפות פחמן דואט.הוסיף התוספת היא אז מחמצן ב aode, שחרור CO2 ויצירה מחדש של ה- pH- 2 יכול להפחית את רמת הפחתת צריכת האנרגיה הנוכחית של G2D2D.

תהליך Intensification and Modular Design

מהנדסים כימיים מיישמים את תהליך ההעצמתה כדי להפחית את הגודל והעלות של ציוד ללכוד. רוטינג מיטות ארוזות, למשל, להשתמש בכוחות צנטריפוגה כדי להגדיל את העברת המסה נוזלית, צמצום גובה העמודות על ידי גורם של 10. מיקרו ערוצים מאפשרים שליטה מדויקת של טמפרטורה וזמני מגורים, שיפור התשואות ביחידות לכידת מודולריות, המיועדות לייצור, ניתן לפרוסת מקורות תעשייתיים כגון דלקות, כמו גם על ידי צמחים קטנים יותר, כמו גם על ידי אינטגרציה תעשייתית.

דרכים להורדת Flue Gas Utilization

לכידת פחמן ו- Utilization (CCU) עבור דלקים

ניתן להמיר את CO2 לדלקים סינתטיים באמצעות מסלולים תרמוכימיים, אלקטרוכימיים או ביולוגיים.המניפולציה של CO2 ל- methanol (CO2 + 3H2) מספק את צריכת האנרגיה המתחדשת של C/ZnO/Al2O3 ב- 50-100 בר ו- 200-300C. methanol ניתן להשתמש כדלק ישירות או לדלק באמצעות דלק נוזלי (Fo-) עם דלק נמוך מ-H2Focicus-to-to-to-FUS) עם דלק (הדלק כולל של דלק (הדלק) מ-FUSL2O2OL2O2O2O2O2O2O2O2O2O) עם דלק כולל מ-FUS) עם דלק (מ-FUS) מ-FUS) עם דלק נוזלי (מ-FUSD2O2O2O2O) עם דלק מכיל את רמת דלק נוזלי (מ-Fightcup) עם דלק נוזלי (מ-FUS) עם דלק נוזלי (מ-FUS) מ-FUSC) מ-FUSC.

מזון כימי: Urea, Polymers ו Carbonates

Urea, המיוצר מ אמוניה ו CO2, הוא המוצר הכימי הגדול ביותר הנגזר מ- CO2, עם כ-150 מיליון טון בשנה נצרך כמו דשן.שימושים תעשייתיים אחרים כוללים את הסינתזה של פוליקרבונט ופוליאוריטים פחמן, כגון diphenyl פחמן ו cyclicial פחמן לכידתם של פחמן, הפחתה אלקטרו-קטליטית של CO2 לפחמי (CO) או לנתיבים פחמן דו-חמצני, לדוגמה, הוכחוכימיים עבור מזהמים המבוססים על ידי מזהמים, עבור מזהמים, עבור מזהמים חשמליים, עבור מזהמים, עבור מזהמים המבוססים על ידי מזהמים, 000.

חומרי פחמן מינרלים ובניה

פחמן מינרלים מגיב CO2 עם סידן או מגנזיום אחמס כדי ליצור פחמן יציב, כגון calcite (CaCO3) או מגדל (MgCO3), התגובה הזו היא אקסותרמית ומחיקה מזג אוויר טבעי, אחסון קבוע CO2 בצורת מוצק.

התאוששות נפט מוגברת (EOR) ו- Geologic Storage

בהתאוששות נפט מוגברת, CO2 מוזרק למאגרי שמן מדולקים כדי להפחית את השקיפות של הנפט ולהגביר את לחץ המאגר, שיפור החלמה הנפט ב-5-15%, בעוד EOR הוא נתיב ניצול מוכח אשר נעשה מזה עשרות שנים באגן Permian, הוא מקושר באופן טבעי לצמצום מיצוי דלק מאובנים ואינו מאחסן את כל CO2 מוזרקים – חלקם עשויים לחזור עם שמן מבוזר.

גינוי ביולוגי: אלגה ופריון

מיקרולגה יכול לתקן CO2 באמצעות פוטוסינתזה בשיעורים 10-50 פעמים גבוה יותר מאשר צמחים ארציים.גז פלופי בועה באמצעות photobioreactors המכיל אצות אצות כגון FLT:0Chlorella vulgariss FLT 1 או FLT:2SpirulinansisFLT 3; הביומסה ניתן לקציר עבור דלק ביולוגי, מזון צמחי מרפא, או חומצה אופטימלית, כולל חיידקת של חמצן נמוכה.

עיצוב מערכת-Level

אינטגרציה חמה ואנרגיה

המחסום המשמעותי ביותר לפריסת לכידת נרחבת הוא עומס האנרגיה הטפילי, אשר יכול להפחית את התפוקה נטו של תחנת הכוח ב-20-30%.מהנדסים כימיים משתמשים בניתוח צבט כדי לשלב חום פסולת בתהליך הלכידת (למשל, מ- CO2 דחוסים של תחנת הכוח) חזרה למעגל הקיטור של תחנת הכוח.

אנרגיה מתחדשת

(בשיתוף הגידול של אנרגיה מתחדשת משתנה, מערכות לכידת גז תעשייתיות ניתן לתכנן עבור פעילות גמישה.במשך תקופות של ביקוש חשמל נמוך או עודף ייצור אנרגיה מתחדשת, ציוד ללכוד יכול להיות מנוהל על ידי יכולת גבוהה יותר לאחסן CO2 או לייצר דלקים סינתטיים.מערכות מבוסס Solvent יכול לשמור על מחסן של פותר טעון שניתן לשחזר כאשר כוח מתחדש זמין, במיוחד, יכול להשתמש ישירות ללא צורך חשמל תרמילאי (F2) עם עלויות של CCEA) הכוללות של CCLT2 יכול להיות מודגש על ידי מערכת הפעלה מחדש על ידי מערכת נקייה (D2FIF) עם עלויות כולל של CCLTUS (D2FIFIF) עם עלויות כולל LTUS).

מודלים לכלכלה מעגלית לגז תעשייתי

גישה מעגלית אמיתית רואה גזים לא כפסולת, אלא כמזון עבור מערכת אקולוגית תעשייתית סגורה-פרלופית.בצמח פלדה, למשל, גז פראנס (עשירים ב- CO ו- CO2) ניתן לכופף ולשלב עם H2 מאלקטרוליטית כדי לייצר את זרימת methanol, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש כדלק הנדסי עבור פלדה renatures מחממת חום מ- methanolexicsics, כאשר ניתן לשלב את ה-co-co-co-co-apégicrecagics-co-co-avastation כדי ללכוד את ה-comegicrecato-avastation של רשתות.2.2 כדי ללכוד את ה-avastation של אנרגיה.com.

כלכלה וסביבתית

עלויות של לכידת והימנעות ממחיר

העלות של לכידת CO2 ממקורות תעשייתיים משתנה באופן נרחב על ידי מגזר.עבור גז טבעי משולב מחזור (NGCC) תחנות כוח, העלות המטבולית של לכידת היא כ 50-70 דולר לטון של CO2 להימנע; עבור צמחי פחם, 40–60; ועבור תחנות מלט, 60–90 דולר אלה נשלטים על ידי עלויות אחסון הון (עמודות של מוצרי מזהמים, דחוסים) ועונש אנרגיה.

הערכה של מחזור חיים (LCA)

(הערכת מחזור חיים מלאה היא הכרחיה להבטיח כי לכידת ושימוש למעשה להפחית את פליטות נטו.לדוגמה, אם החשמל עבור ניוון ממס מגיע מצמח כוח מופל פחם, ההפחתה הכוללת של CO2 עשויה להיות רק 50–70%.FLT:0Allan et al. (2021)FLT:1 עם זאת הראה כי ייצור דלק סינתטי מ-CO2 ומחדש H2 יכול להפחית את מחזור החיים על ידי 65-FLT25% לצריכת אנרגיה נוזלית מים.

כיוונים ומחקר עתידיים ואתגרים

חומרים משתנים ו- Scale-Up

למרות ההתקדמות במודעות ובמפונים, יציבות ארוכת טווח בתנאי גז טבעיים נותרה hurdle עיקרי.Amine Solnts degrade באמצעות חמצון וחנקן, הדורש איפור של עד 3 ק"ג ל- CO2 שנתפסו, סולידריות sorbents יכול לאבד יכולת עקב פיזור של מיטות נוזליות או נקבוביות על ידי סגסוגת של סגסוגת של מטוסים (R) ל-RVernbnbn-R) של סגסוגת של סגסוגת של צמיגים (R) של צמיגים של סגסוגת של צמיגים (R) סגסוגת של צמיגים (RVF) סגסוגת של קיבולת של סגסוגת של צמיגים של ⁇ (RV) צמיגים של צמיגים של קיבולת של קיבולת של קיבולת של צמיגים (RVF) קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קומפקטית מטוסים מתקדמים של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של צמיגים של צמיגים של צמיגים של קיבולת של

שילוב של לכידת אוויר ישירה (DAC)

גישה משלימה היא לשלב את לכידת קוד נקודתי עם לכידת אוויר ישירה (DAC) כדי לטפל הן פליטות מרוכזות ודילוליות. בעוד DAC הוא יקר יותר (250- $600/t), היא מציעה את האפשרות של פליטות נטו שלילי כאשר בשילוב עם אנרגיה ביומסה (BECCS) חומרים כימיים הם חקר מערכות היברידיות שבו אותם פותרים /ads יכול לשמש עבור גז שפעת ומערכת אנרגיה מתחדשת או מחזורית יותר.

מדיניות, סיקור ציבורי וחלוקת

יכולת טכנית בלבד אינה מספקת; אימוץ נרחב דורש מדיניות תומכת, תמחור פחמן וקבלה ציבורית.מערכת המסחר של האיחוד האירופי (EU ETS) ראה מחירי פחמן עולים מעל 90/t, מה שהופך את השימוש מבחינה כלכלית בענפים רבים.חוק ניכוי האינפלציה של 2022 הרחיב את 45Q אשראי וכלל הוראות לתשלום ישיר.

בעוד גזי שפעת תעשייתיים ממשיכים להיות מטרה עיקרית עבור הפחתה של האקלים לטווח קצר, חדשנות הנדסית כימית יהיה קריטי.מסלק כימיה מפלט עיצוב כורים מודולריים מודולריים ושילוב עם מערכות אנרגיה מתחדשת, השדה הוא מחויב לספק פתרונות מעשיים ללכוד ולהשתמש בגזים אלה, להפוך זרם פסולת לתוך משאב.ה.הנתיב קדימה דורש שיתוף פעולה מתמשך בין האקדמיה, התעשייה, קובע מדיניות, קובעינית, תחת ניתוח קפדני של הנדסה.