湿式 CO2 回収方法: 製品? 

湿式法について話すとき、多くの人はすぐにアミンスクラバーを思い浮かべますが、それだけです。しかし、これは氷山の一角にすぎず、しばしば混乱の原因となります。私たちは吸収プロセス自体についてだけではなく、入口のガスの組成から販売または廃棄される最終製品に至るまでのチェーン全体について話しています。そして、ここからが楽しみの始まりですが、多くの場合、最も問題が発生します。

製品の背後にあるものは何ですか? CO2だけじゃない

最初の明白な生成物は、もちろん、濃縮二酸化炭素です。しかし、その純粋さは別の話です。火力発電所からの排ガスについて話している場合、典型的な湿式捕獲法MEA (モノエタノールアミン) を使用すると、予備精製が不完全であれば、微量のアミン自体、硫黄および窒素酸化物を含む、水蒸気で飽和した流れが得られます。このCO2は重曹やドライアイスの製造には適していません。さらに、多くの場合非常にエネルギーを消費する洗浄と乾燥が必要になります。したがって、この段階の製品はむしろ半製品です。

吸収体自体はどうですか？廃液は単なる汚水ではありません。吸収・脱着サイクルの後、アミンの熱分解および酸化分解生成物、カルバミン酸塩、および固体粒子がその中に蓄積します。その再生は、劣化との絶え間ない闘いです。私たちはかつて、濾過および溶液精製システムの節約を試みました。その結果、不可逆反応により 6 か月にわたって活性 MEA の約 15% が失われ、さらに熱交換器の腐食が大幅に増加しました。緊急に追加の整流段を設置する必要がありました。したがって、この再生廃棄物はプロセスの副産物の 1 つと考えることができ、これも何らかの方法で処分する必要があります。

そして3つ目は「暖かさ」です。リッチ溶液から CO2 を脱着するプロセス自体には、かなりの熱 (通常は蒸気) が必要です。ここでの生成物は低級熱と考えることができ、多くの場合、単純に放散されます。中国の施設の1つでは、近くの作業場の暖房システムにそれを統合しようとしましたが、パイプラインの長さのために高価であることが判明しました。この熱を利用するという問題は、プロセス全体の経済性を改善する上で常に頭の痛い問題です。

炭酸塩、重炭酸塩およびその他の鉱化

この方向性は、CO2 を結合して固体の製品にするという堅実なものに聞こえるため、多くの人を惹きつけます。実際には、すべては原材料とエネルギーに帰着します。古典的なものは、ソルベイ法を使用したソーダ灰 (Na2CO3) の製造です。 CO2 を使用しますが、そのプロセスは安くありません。より現代的な方法としては、重炭酸ナトリウムの生成または炭酸カルシウムの沈殿があります。

私たちはパイロットプロジェクトに参加し、ウェットキャプチャ沈降炭酸カルシウム（PCC）の生成を伴います。このアイデアは、精製された CO2 を水酸化カルシウムのスラリーが入った反応器に供給することでした。技術的にはうまくいきましたが、経済のせいで命を落としてしまいました。製紙またはプラスチック産業に必要な純度および細かさの PCC を得るには、石灰 (CaO) の品質が非常に高くなければなりません。石灰乳を調製し、その後製品をろ過するコストが、PCC の販売による潜在的な利益をすべて使い果たしてしまいました。近くに安価で高品質のカルシウム源を見つけるという問題のため、プロジェクトは停滞した。

マグネシウムセメントを製造したり、アルカリ廃棄物を中和したりするためのオプションもあります。しかし、これらは通常、特定の作品に結び付けられたニッチなソリューションです。ここには普遍的な製品はありません。それぞれのケースでは、どのような種類のガス、どのような不純物、炭酸塩の最終市場はどこかなど、個別の技術監査が必要です。

実際のプロジェクトでの経験: パイロットからハードウェアまで

実装には常に妥協が伴います。化学工場でのシステム最新化プロジェクトを思い出します。そこには、変換ガスから CO2 を回収して尿素を製造するための古いスクラバーがありました。目標は効率を高めることでした。吸収器パッキンの交換に加えて、主な変更点は、希薄溶液と濃厚溶液の間で熱を回収するための多段熱交換器の設置でした。これにより、再生にかかるエネルギーコストが約 20% 削減されました。しかし、この話の成果は、合成のための CO2 が安価になっただけでなく、新しい熱交換器を別の場所に移動する必要があったため、パイプ交換のための物流距離も長くなりました。

別のケースは会社に関連しています成都宜之科技有限公司。彼らは、冶金工場の 1 つにガス精製用の機器を供給するために協力して設計機関として機能しました。文書と私たちの交渉から判断すると、彼らのアプローチは常に非常に現実的でした。超新しいテクノロジーを追い求めるのではなく、実績のあるスキームを適応させるのです。ウェットキャプチャ圧力、ガス組成、必要な純度など、顧客の特定の条件に合わせて調整します。彼らのウェブサイトでyzkjhx.ru設計から設置までのフルサイクルエンジニアリングに重点が置かれていることがわかります。私たちの地域では、美しい実験室の設備と製造現場で働く設備には大きな違いがあるため、これは貴重です。堅固な登録資本を備えた華西科技の子会社としての同社の経験は、ガス分離精製部門における同社の意図の真剣さを示しています。

失敗例としては、吸収剤として MEA を使用せず、ドイツのサプライヤーからの腐食防止剤の添加剤とアミンの混合物を使用する試みがありました。理論的には、再生のためのエネルギー消費が少なくなり、分解も少なくなります。実際には、脱着器内の温度が変動すると、添加剤の挙動が低下し、沈殿してノズルが詰まりました。パラメーターをより慎重に制御して、古典的なスキームに戻る必要がありました。結論: 新しい試薬は、1 か月間ではなく、少なくともストレスの多い状況が予想される全生産サイクルにわたって試験的にテストする必要があります。

経済と未来: 市場はどこへ向かうのか?

今では、ただ捕まえるだけではなく、応用を見つける傾向にあります。 CCS (回収および保管) は、物流と地質に帰着します。 CCU (捕捉して使用) - 収益性を高めます。私の意見では、最も有望な製品はメタノールまたは合成燃料です。でもここで湿式法- ほんの最初のステップです。水素 (できれば緑色) と触媒合成も必要です。技術チェーンは長くなり、資本コストは上昇しています。

したがって、近い将来、主な製品は次のとおりとなるだろう。1) 食品産業および溶接用の商業用 CO2 (価格が高い)、2) 油層注入用 CO2 (EOR) はこれまで特定の地域で少なくともある程度の経済性を提供しており、3) 既製のインフラが存在する化学合成での使用 (同じ尿素生産と同様)。

廃棄物をベースに海水やアルカリ溶液を利用した技術の開発は興味深いですね。しかし、これは依然として非常に高価であるか、または場所（たとえば、セメント工場と海の隣）に依存するかのどちらかです。普遍的な解決策はありませんし、おそらくないでしょう。

最終的な考え: 製品としてのプロセス

その結果、「製品は?」という質問に答えると、現代の主力製品は次のような結論に達します。湿式CO2回収法物質ではなく、特定の企業のニーズに適合したサービスまたは技術プロセスです。信頼性、運用コストの予測可能性、無駄の最小化、それが売りです。そして、このプロセスの枠組みの中で、精製ガス、熱、そして場合によっては炭酸塩など、同じ商品の流れが生まれます。

テクノロジーの選択は常に、CAPEX と OPEX、製品の純度とエネルギー消費のバランスを模索することになります。そして、ここではディープエンジニアリングなしには成り立ちません。これは、前述の成都宜志科技有限公司のような企業が行っているのと同じことです。彼らの役割は、理論的な概念を実用的なパイプライン、タンク、制御システムに変えることです。このステップがなければ、ウェットキャプチャ製品に関するすべての話は学術的な議論に留まってしまいます。

要約すると、はい、製品はあり、その範囲は思っているよりも広いです。しかし、スクラバーを設置したからといって自動的にそれらが得られるわけではありません。これは、化学、熱工学、経済学が連携する複雑なタスクです。そして、成功は実験室ではなく、産業現場で、現実との日々の闘いの中で決まります。