¿Tecnologías baratas para reciclar CO de los gases de combustión? 

¿Cuándo oyes hablar de “barato”? Métodos de captura de CO, inmediatamente quiero preguntar: ¿qué se considera barato? ¿Costos cero? ¿O es simplemente más barato que convertirlo a metanol? La industria a menudo confunde menores costos operativos con menores costos de inversión de capital. Mi experiencia sugiere que si hablamos específicamente de gases de combustión, donde la concentración de CO puede fluctuar de unos pocos a decenas de por ciento, y cerca hay mucho nitrógeno y humedad, ¿entonces “barato”? A menudo resulta ser un mito, excepto en el caso de las opciones con postcombustión directa para calentar. Pero incluso aquí no todo es sencillo.

Concepto erróneo clave: ¿barato? significa ?simple?

Muchos clientes, especialmente en las pequeñas industrias, vienen con la pregunta: "Necesitamos recuperar el CO de los gases de escape, ¿el presupuesto es limitado?". Como regla general, se refieren a la instalación de un postquemador catalítico. Sí, es relativamente económico en términos de equipamiento. Pero cuando empiezas a contar, los detalles salen a la luz. En primer lugar, si el CO en la mezcla es inferior al 0,5-1%, a menudo ya no es rentable quemarlo con suministro de combustible: los costos de energía consumen todos los ahorros. En segundo lugar, la composición del gas. El azufre, el polvo y el fósforo son compañeros habituales de los gases de combustión de la metalurgia o de la incineración de residuos. ellos matancatalizador baratodurante meses o incluso semanas. Hablas de la necesidad de una costosa limpieza en varias etapas y ves cómo el interés se desvanece. Resulta que la tecnología barata se obtiene a expensas de una formación costosa. Este es el primer obstáculo.

Teníamos un proyecto sobre el gas de un horno de ferroaleaciones. CO de alrededor del 12% parecería ser una concentración excelente para su eliminación. Pero había polvo que contenía zinc y metales alcalinos. Los adsorbentes estándar a base de zeolita o incluso los catalizadores de cobre y zinc perdieron rápidamente su actividad. Fue necesario diseñar un precipitador eléctrico y un depurador húmedo, lo que incrementó el costo de instalación una vez y media. El cliente se negó y decidió simplemente dispersarlo a través de un tubo alto. ¿Ahorro? Sólo sobre el papel y sólo a corto plazo.

Así que mi primera regla: la tecnología barata comienza con un análisis de gas preciso y honesto durante un largo período. No es una medición única, sino un seguimiento. De lo contrario, todos los cálculos se irán al infierno.

Métodos de adsorción: ¿dónde se esconde el coste real?

PSA (adsorción por cambio de presión) a menudo se anuncia comosolución efectivapara liberar CO. La tecnología, en principio, está probada. Pero su "barato" para los gases de combustión es un tema controvertido. El principal coste no son los adsorbentes en sí, sino el presecado. El CO2 y el vapor de agua compiten con el CO por los sitios activos del adsorbente, reduciendo drásticamente su eficiencia. Esto significa que necesita una unidad de secado seria, a menudo con enfriamiento profundo. Consume mucha energía.

Trabajamos con una instalación en una de las plantas químicas chinas; El proyecto fue supervisado por Chengdu Yizhi Technology Co. Sus expertos propusieron un esquema combinado: absorción con monoetanolamina para eliminar la mayor parte del CO2, luego secado por adsorción y solo después PSA sobre tamices moleculares de carbono. Según sus cálculos, esto daba como resultado un coste aceptable del CO2 separado. La clave fue utilizar la recuperación de calor de otros procesos de la planta para regenerar los adsorbentes. Sin este "gratis", la economía del calor se estaba volviendo inestable.

Punto interesante deTecnología Yizhi: se centraron en personalizar los ciclos de adsorción para uno específico y "sucio". perfil de gases. No tomamos soluciones listas para usar del catálogo, sino que modelamos el proceso. Este es exactamente el detalle que distingue el trabajo de diseño de la venta de equipos. Puede encontrar casos en su sitio web yzkjhx.ru, pero allí, por supuesto, todo se presenta de manera más fluida que en la realidad con su interminable puesta en servicio.

Transformaciones catalíticas: no sólo postcombustión

¿Por qué todo el mundo sólo piensa en la oxidación a CO2? También existen reacciones, por ejemplo, la hidrogenación a metano (metanación) o la síntesis de Fischer-Tropsch. Pero necesitan hidrógeno. ¿Dónde puedo conseguirlo barato? Si hay una fuente cerca, por ejemplo, electrólisis alcalina, entonces se puede considerar. Pero nuevamente nos topamos con una logística compleja y el coste del segundo semestre.

Intentamos considerar la opción.oxidación catalíticaCon recuperación de calor para caldera de recuperación de calor. Técnicamente, un esquema de trabajo. Pero la economía depende en gran medida de la estabilidad de la presión y el consumo de gas. En una de las plantas de cemento, las fluctuaciones en el funcionamiento del horno llevaron al hecho de que la caldera funcionó a su capacidad prevista o simplemente hizo circular aire. El calor se eliminó de manera desigual, el ciclo de vapor funcionó de manera intermitente. Un método aparentemente barato de recuperación de calor se convirtió en un dolor de cabeza para los operadores.

Otro punto sutil es la elección del catalizador. Un catalizador de cobre-cromo barato funciona en una ventana de temperatura estrecha y teme el "exceso". oxígeno. El platino, caro, es más estable, pero su robo se convierte en un riesgo real en algunos sitios. Esto es una tontería práctica sobre la que no se escribe en los artículos.

Enfoques biotecnológicos: ¿futuro o solución de nicho?

Escuché sobre la experiencia de usar bacterias carboxidotróficas que absorben CO. Suena futurista y “barato”, porque las bacterias supuestamente se reproducen a sí mismas. Pero en la vida existen enormes biorreactores que requieren un control estricto de la temperatura, el pH y el suministro de nutrientes. Y lo más importante, ¿qué hacer con la biomasa? También es necesario eliminarlo.

Vi una planta piloto en una planta procesadora de madera. Sacamos gas de una caldera de residuos de madera. El problema estaba en los inhibidores: las resinas y los fenoles inhibían el cultivo bacteriano. El coste del sistema de limpieza antes del biorreactor es igual al del propio reactor. El proyecto se estancó en la etapa de prueba piloto. Conclusión: hasta ahora estos métodos sirven para flujos de gas muy limpios y estables, lo que casi nunca ocurre en la industria real.

Integración en el proceso: ¿el único camino hacia el ?barato?

En mi profunda convicción,recuperación de CO barata— no se trata de una instalación separada, sino de una opción integrada en el ciclo tecnológico de la empresa. El mejor ejemplo que he visto es el uso de CO como agente reductor en metalurgia o para la carbonilación en síntesis química. Es decir, no reciclaje, sino aprovechamiento útil sin alteración radical del flujo.

Por ejemplo, en una planta de ácido acético, una corriente de gases de combustión con un alto contenido de CO después de la purificación se mezcló con el gas de síntesis principal sin procesar. Esto requirió un ajuste fino del catalizador y un seguimiento adicional, pero permitió ahorrar en materias primas. Las modificaciones fueron iniciadas por el equipo del proyecto, incluso con la participación de ingenieros de Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., un instituto de diseño establecido por Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Su función era precisamente adaptar la tecnología a la infraestructura existente, y no vender un producto "en caja". soluciones.

Mi conclusión es la siguiente: ¿buscar la mágica “tecnología barata”? inútil. Es necesario observar un gas específico, una planta específica, su equilibrio energético y material. A veces, la forma más económica es hacer que el proceso principal sea más eficiente para que se produzca menos CO. Y, a veces, invertir en purificación y vender CO como producto comercial. Todo se reduce a detalles que sólo son visibles cuando se está inmerso en el problema. El resto es charla en conferencias.