Flue Gas Yakalanmasının Kimyasal Temelleri

Endüstriyel yanma proseslerinden gelen hava gazları, azot (N2), karbon dioksit (CO2), su buharı (H2O), oksijen (O2) ve sulföç oksitler (SOx), azot oksitler (NOx), ve partiküller, CO2 konsantrasyonu genellikle yakıt kaynağına bağlı olarak 3–15'ten elde edilir.

Kombinasyon Teknolojileri

Amines ile Kimyasal Aborpsiyon

Kimyasal absorpsiyon, bir arababam tuz oluşturmak için en olgun teknolojidir, bu süreçte, yumuşak gaz, bir mayınların, en yaygın monotanol (MEA) ile reaksiyon verir: CO2 yüksek derecede etkili (daha sonra konsantre bir CO2 akışını serbest bırakmak için ısınır ve çözücüyü yeniden üretebilmek için ısınır.

Fiziksel Absorpsiyon

Selexol (ditil ether of polietilen glycol) ve Rectisol (kahtan gazın yüksek basınç basıncı olduğu durumlarda kullanılır. Ancak, fiziksel çözücüler su buharı olmadan geri dönüşüm veya ısıtmaya ihtiyaç duymadan daha az seçicidir.

Solid büyücülerin üzerine yapılan atrosit

Katı reklamlarorbents, sıvı çözücülere alternatif sunuyor, daha düşük rezivat enerji ve korozyonu azaltıyor. Aktif karbon, zeolitler, metal-organik çerçeveler (MOF) ve amine-fonksiyonel siler, sabit yataklar veya sıvılaştırılmış yataklar, yüksek CO2 kapasitede ısınıyor ve en azamet hızlarını kontrol etmek için ısıtıyor.

Membran Ayrılma

Membran teknolojisi, poliimitler veya poli(pizopi) tabanlı blok kopolimerler tarafından yapılan bu tür, N2'nin üzerinde yüksek CO2 geçirgenlik ve iyileştiricilik sağlar ve yenilenmeli polimer membranları ile uyumlu hale getirir.

Kimyasal Dönüşüm

Kimyasal döngü yanma (CLC) temel olarak farklı bir yaklaşım alır: CO2'yi grip gazından yakalamak yerine, yakıtın daha düşük enerjili bir şekilde kullanılmasını önler.

Advancing capturedes

Roman Branson ve Notlar

PPV için enerji cezasını düşürmek için sürücü, iyonik sıvılar ve organik karbonatlar gibi, ayrı bir CO2-rich sıvı veya katı bir faz ısıtılması gereken çözücüler miktarını azalttı. Örneğin, soğuk-tayaklı işlem amonyak precipitates ammonium bikarbonatları ve ılımlı sıcaklıklar olarak ayrıştırılabilir.

Elektrokimya CO2 yakalama

Elektrokimyasal yöntemler, CO2'yi minimum termal girişle bağlar ve serbest bırakmak için kırmızı doz reaksiyonlarını kullanır.Bir yaklaşımda, bir quinone bazlı molekül, bir çözelti pH'ını değiştirmek için bir elektrokimyasal hücre kullanır, bu da karbonatlı bir dengeyi azaltır.Bu yöntemler, 1-2 GJt CO2'yi salıverebilir ve aynı zamanda elektrokimyasal bir elektrokimyasal bir hücreyi içerir.

Süreç Doğrulama ve Modüler Tasarım

Kimyasal mühendisler, 10. Mikro kanal reaktörlerinin büyüklüğü ve şarj ekipmanının maliyetini azaltmak için süreci uygularlar. Örneğin, fabrika yapımı için tasarlanmış yatakları kullanarak, çimento santralleri ve çelik değirmenleri gibi daha küçük endüstriyel kaynakları kullanarak, 10. Mikro kanal reaktörlerinin yaklaşık% 30'unu azaltır.

Flue Gas Utilization için yol yolları

Karbon Yakalama ve Yakıtlar için Utilizasyon (CCU)

Mekanik CO2, termokimya, elektrokimya veya biyolojik rotalar yoluyla sentetik yakıtlara dönüştürülebilir. CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O) işlemi, Cu/ZnO/Al2O3 tarafından 50-100 bar ve 200-300 °C'de yapılır.

Kimyasal Beslenmeler: Urea, Polimerler ve Karbonatlar

Urea, amonyak ve CO2'den üretilen en büyük kimyasal üründür, CO2'den karbon monoksitine kadar (CO) veya formik asit olarak tüketilen yıl boyunca yaklaşık 150 milyon ton, p Poliurethane öncüleri, örneğin, CO2'nin dibinasyonel karbonatları kullanılarak elde edilen en büyük kimyasal üründür.

Mineral Karbonasyon ve İnşaat Malzemeleri

Mineral karbonasyon CO2 ile katı formlarda stabil karbonatlar oluşturmak için CO2 tepki verir (CaCO3) veya magnesite (MgCO3). Bu reaksiyon, CO2'yi sağlam bir şekilde depolamak, kalsiyumun beton, tuğlalar veya geri dolum malzemeleri için agrebinde olduğu gibi, büyük miktardaki malzemenin azaltılması için gerekli olan miktara tepkidir.

Gelişmiş Petrol Kurtarma (EOR) ve Geologic Storage

Geliştirilen petrol kurtarmasında CO2, Permian Basin'de on yıllardır uygulanan kanıtlanmış bir benzin rezervuarlarını azaltılır ve tüm CO2'yi ithal etmek için doğal olarak bağlanır - bazıları petrol tasarrufuna% 5–15 oranında geri dönebilir.

Biyolojik Dönüşüm: Algae ve Fermentation

Mikroalgae, CO2'yi 10-50 kat daha yüksek olan havalimanları ile poliklinler, s.com/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr/tr

Bütünleşme ve Sistem-Level Design

Heat Integration ve Enerji Cezasını Azaltıyor

Genişleme işlemine en önemli engel, güç bitkisinin net çıkışının 20–30 oranında azaltılabilir. Kimyasal mühendisler, elde edilen prosesden (örneğin, CO2 kompresör intercooler) geri çekilme işlemine kadar olan ısı analizini kullanır.

Yenilenebilir Enerji Coupling

Değişken yenilenebilir enerjinin büyümesi ile çiftleştirilmiş, endüstriyel flue gazı yakalama sistemleri esnek kullanım için tasarlanabilir. Düşük elektrik talebi veya yenilenebilir nesil boyunca, ekipman yakalamak CO2 veya sentetik yakıtlar üretmek için daha yüksek kapasitede çalıştırılabilir.Finansal sistemler, yenilenebilir enerjinin mevcut olduğu zaman yeniden oluşturulabileceği bir pompayı koruyabilir.[Melektmeler için% 30'u doğrudan ısıtabilir).

Endüstriyel Gazlar için Genel Ekonomi Modelleri

Gerçekten dairesel bir yaklaşım, hava kirliliği olarak değil, çelik rejit endüstriyel ekosistem için bir yemleme olarak da kullanılabilir. Örneğin, patlama gazı ( CO ve CO2), algler ve sseksi ile birlikte, o zaman çelik rejimler için yakıt olarak kullanılabilir.Bu dengede enerji verimliliğine karşı enerji verimliliğine ve enerji santrallerine güç verebilir.

Ekonomik ve Çevresel Metrikler

Yakalanma ve Kaçan Maliyet

CO2'nin endüstriyel kaynaklardan elde edilmesi, sektör tarafından yaygın olarak değişir. Doğal gaz birleşik döngü (NGCC) güç santralleri için, yakalama maliyeti 2030 yılına kadar yaklaşık 50-70 $ 'lık bir miktar maliyetle dengelenir; kömür santralleri için, 40-60; ve çimento santralleri için, 60-90 $ değerindeki bu maliyetler, sermaye harcamaları (aborpsiyon sütunları, kompresörleri) ve enerji cezaları ile ilgili olarak% 30 / 90 $ değerindeki maliyetle yönetilebilir.

Yaşam Döngüsü Değerlendirme (LCA)

Tam bir yaşam döngüsü değerlendirme, bu yakalamanın ve kullanımın aslında net emisyonları azaltabilmesi için gereklidir. Örneğin, dizel yenileme için elektrik, kömür yakıtı 65-85% fosil azaltımı ile kıyaslanabilir, ancak% 50-70.]D:0Allan et al. (2021)). Bununla birlikte, sentetik jet yakıtı CO2 ve yenilenebilir H2 üretmek, yaşam döngüsünde fosil yakıt emisyonlarını azaltmak için kullanılan yöntemlere kıyasla% 65-85, fosilleşmeye kıyasla% 50-70 oranında azaltılabilir.

Future Research Path and Challenges

Malzemeler Durability ve Scale-Up

Reklamlar ve çözücüler, gerçek grip gaz koşulları altında uzun vadeli istikrar büyük bir engel olmaya devam ediyor. Amine çözücüler, oksidasyon ve nitrosasyon yoluyla bozuluyor, grip gazlarının makyajını gerektiren, CO2'nin başına 3 kg'a kadar süren bir artış devam ediyor. Katı büyücüler, sıvılaşmış yataklar veya perfüzyon nedeniyle kilo verme kapasitesinin düşmesi gerekir.

Doğrudan Air Capture ile Yakalama (DAC)

Ek olarak, iki konsantre ve dilsel emisyonlar için doğrudan hava yakalama (DAC) ile nokta yakalama noktasının birleştirilmesidir.DAC daha pahalı (250-600 /t), daha fazla yenilenebilir ısı veya elektrik enerjisi ile birlikte biyokütle enerji (BECCS) ile birlikte, karbon kaynaklı yakıtlar veya bina malzemeleri üreten karma sistemleri araştırıyor.

Politika, Kamu Algı ve Deployment

Teknik fizibilite tek başına yetersiz; yaygın kabul, destekleyici politikalar, karbon fiyat ve kamu kabul gerektirir. Avrupa Birliği'nin Emisyon Ticaret Sistemi (EU ETS), bazı bölgelerde ekonomik olarak uygulanabilir bir engel olarak görülüyor.

Endüstriyel flore gazı yakın vadeli iklim masyon için birincil bir hedef olmaya devam ettikçe, kimya mühendisliği inovasyonu, endüstri ve politika yapıcılar arasındaki sürekli araştırma işbirliğini optimize etmek ve yenilenebilir enerji sistemleriyle bütünleştirmek için, alan bu gazları yakalamak ve yeniden kullanmak için hazırlanmaktadır.