Εγκατάσταση υγρού CO2

Η επίτευξη μείωσης των εκπομπών CO2 στη βιομηχανική παραγωγή είναι μια τρομακτική πρόκληση και μια σημαντική τεχνική οδός για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Η τεχνολογία δέσμευσης εγκαταστάσεων υγρού CO2 έχει αναπτυχθεί σε κάποιο βαθμό, μεταξύ των οποίων η μέθοδος κρυογονικής υγροποίησης είναι εφικτή και οικονομική. Το λογισμικό προσομοίωσης διεργασιών Aspen Plus χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση ολόκληρης της διαδικασίας της κρυογονικής υγροποίησης και του διαχωρισμού του CO2. Επιλέχθηκαν τρεις μέθοδοι φυσικής ιδιότητας για την προσομοίωση και ανάλυση της γραμμής σημείου δρόσου φυσαλίδων του μικτού αερίου και η εξίσωση κατάστασης PR (Peng Robinson) επιλέχθηκε ως η μέθοδος φυσικής ιδιότητας αυτής της διαδικασίας. Αναλύθηκαν οι επιδράσεις της πίεσης και της θερμοκρασίας υγροποίησης στον ρυθμό υγροποίησης του μικτού αερίου και στην καθαρότητα του CO2. Οι βέλτιστες συνθήκες υγροποίησης προσδιορίστηκαν με στόχο ένα ποσοστό ρευστοποίησης CO2 όχι μικρότερο από 90% και μια καθαρότητα όχι μικρότερη από 99,5%. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ενέργειας, βελτιστοποιήθηκαν οι παράμετροι της διαδικασίας, όπως η ροή του μέσου ψύξης, η διαφορά θερμοκρασίας συμπύκνωσης και η θερμοκρασία εξάτμισης. Υπό τις βέλτιστες συνθήκες, ο ρυθμός υγροποίησης του CO2 έφτασε το 91,80%, η καθαρότητα έφτασε το 99,50%, και η χαμηλότερη συνολική κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα υγροποίησης ήταν 12,22 kW·h/kmol.

Η υπερθέρμανση του πλανήτη έχει επιφέρει σημαντικές επιπτώσεις στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων συχνών φυσικών καταστροφών, οικολογικών προβλημάτων, ακόμη και βλάβης στην ανθρώπινη υγεία. Οι υπερβολικές εκπομπές CO2 θεωρούνται σημαντική αιτία της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Σύμφωνα με αναφορές, οι συνολικές παγκόσμιες εκπομπές CO2 στο 2022 ήταν περίπου 368×108 τόνοι, αύξηση 0,9% σε σύγκριση με το 2021, υψηλό ρεκόρ. Μεταξύ αυτών, η βιομηχανική παραγωγική διαδικασία είναι μια από τις κύριες πηγές εκπομπών CO2, με συνολικά παραγόμενους 106,4×108 τόνους CO2. Ως εκ τούτου, η επίτευξη μείωσης των εκπομπών CO2 στη βιομηχανική παραγωγή είναι μια τρομακτική πρόκληση και μια σημαντική τεχνική οδός για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Εγκατάσταση υγρού CO2 Η δέσμευση, χρήση και αποθήκευση άνθρακα (CCUS) είναι μια τεχνικά εφικτή μέθοδος που μπορεί να μειώσει σημαντικά τις εκπομπές CO2 στη βιομηχανική παραγωγή και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή. Επί του παρόντος, η τεχνολογία δέσμευσης CO2 έχει αναπτυχθεί σε κάποιο βαθμό. Σύμφωνα με διαφορετικούς μηχανισμούς σύλληψης, μπορεί να χωριστεί σε απορρόφηση (φυσικές και χημικές μέθοδοι), προσρόφηση, διαχωρισμός μεμβράνης, διαχωρισμός κρυογονικής υγροποίησης, χημική κυκλοφορία και άλλες μεθόδους. Κάθε μέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η κατάλληλη μέθοδος δέσμευσης άνθρακα μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με τις διαφορετικές πηγές άνθρακα και τις απαιτήσεις της διαδικασίας. Γενικά πιστεύεται ότι η μέθοδος υγροποίησης σε χαμηλή θερμοκρασία είναι κατάλληλη για το διαχωρισμό μικτών αερίων υψηλής συγκέντρωσης CO2 και έχει πρακτική σκοπιμότητα και οικονομική υπεροχή.

Εγχώριοι και ξένοι ερευνητές έχουν διεξαγάγει πολλές έρευνες σχετικά με τη ροή της διαδικασίας δέσμευσης αερίων μικτών CO2 υψηλής συγκέντρωσης με υγροποίηση σε χαμηλή θερμοκρασία. Αυτές οι μελέτες έχουν δείξει τα μοναδικά πλεονεκτήματα της υγροποίησης σε χαμηλή θερμοκρασία στον διαχωρισμό του CO2 υψηλής συγκέντρωσης.

Αποφεύγει την αναπλήρωση διαλυτών και την εκπομπή δυνητικά επιβλαβών χημικών ουσιών, μπορεί να διαχωρίσει το CO2 σε χαμηλότερες πιέσεις, είναι μη ευαίσθητο στις ακαθαρσίες και είναι ώριμο στη βιομηχανοποίηση. Ωστόσο, η μέθοδος υγροποίησης σε χαμηλή θερμοκρασία έχει επίσης μειονεκτήματα, όπως υψηλή κατανάλωση ενέργειας και κακή επίδραση διαχωρισμού για μικτά αέρια χαμηλής συγκέντρωσης CO2.

Ως εκ τούτου, η μελέτη και ο έλεγχος συνθηκών διεργασίας κατάλληλων για διαχωρισμό CO2 υψηλής συγκέντρωσης έχει σημαντική θεωρητική και πρακτική σημασία για την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών στη διαδικασία διαχωρισμού CO2 υψηλής συγκέντρωσης με υγροποίηση χαμηλής θερμοκρασίας.