Technologie oddělení a obnovy oxidu uhličitého

Globální spotřeba energie se zvyšuje v procesu moderního průmyslového rozvoje, mezi nimiž jsou největší spotřebu zemního plynu, ropy, uhlí a dalších fosilních energie. Od průmyslové revoluce v roce 1860 se emise CO2 ročně zvyšují. Podle zprávy Objektivní předpovědi Správa energetických informací (EIA) ministerstva energetiky USA může celkové globální emise CO2 v roce 2030 dosáhnout nebo překročit 45 miliard tun. Velké a zrychlené emise CO2 nejen způsobí škodu, což nakonec způsobí škody, což nakonec způsobí humanitě, což nakonec způsobí humani. V Berlíně v roce 2014 uvedlo páté zprávy o hodnocení oficiálně zveřejněnou mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) OSN, že růstový trend emisí globálních skleníkových plynů dosáhl bezprecedentní úrovně. Při absenci opatření na snižování emisí se očekává, že globální průměrná teplota bude o 3,7 ~ 4,8 stupně vyšší než před průmyslovou revolucí v roce 2100. Oxid uhličitý je důležitým zdrojem uhlíku. Může být použit jako surovina pro syntetizující organickou hmotu, jako pomocné činidlo pro vykořisťování oleje a zemního plynu a jako extrakční činidlo pro extrakci organické hmoty v superkritickém stavu. Proto, jak efektivně oddělit a recyklovat CO2 emitovaný fosilní energií a znovu použít jako zdroj, se stal jedním z důležitých otázek pro dosažení udržitelného rozvoje v moderní společnosti.

Klíčová slova:oxid uhličitý; Technologie oddělení a obnovy; Využití zdrojů

Zdroje CO2 jsou velmi rozšířené a lze je zhruba rozdělit do následujících zdrojů emisí.
1) Emise z produkce vodíku v chemických rostlinách. Rafinerie, rostliny hnojiv a další organické chemické rostliny vyžadují H2 pro produkci, která se obvykle převádí z metanu, oxidu uhelnatého, uhlíku a dalších látek po fúzi vodní párou. Během procesu přeměny jsou generovány CO2 a H2, z nichž asi 15% je CO2. Většina generovaného CO2 bude přímo vypouštěna do atmosféry ve formě ocasního plynu.

2) Emise z rozkladu rudy. Oxid vápenatý se používá při výrobě popela sody, povlaků a výroby oceli a obvykle se získává zahříváním vápence pro rozklad; Oxid hořečnatý se používá při výrobě refrakterních cihel a magnesia cihel. Oxid hořčíku je téměř odvozen z zahřívání hořčíkové rudy a tyto procesy rozkladu zahřívání budou mít velké množství CO2.

3) Pole ropy a plynu. Při těžbě zemního plynu a oleje se často vyskytuje smíšený plyn v ropném poli obsahující CO2 a obsah je obecně vysoký, nejméně 20% a až 99%.

4) Jídlo, biochemický a farmaceutický průmysl. Během výrobního procesu piva a likéru pomocí metody fermentace k výrobě alkoholu se generuje velké množství plynu CO2, s obsahem až 90%~ 98%, což je relativně vysokokoncentrační zdroj plynu CO2.

Metoda fyzické absorpce se týká použití organických rozpouštědel k oddělení a absorpci složek kyselého plynu pod tlakem podle odlišné rozpustnosti složek a k dosažení regenerace rozpouštědla snížením tlaku, takže nevyžaduje příliš mnoho regenerační energie. Klíčem k efektivní aplikaci této metody je výběr vysoce kvalitních absorptentů. Kvalitní standardy jsou vysoký bod varu, velká rozpustnost CO2, nekorozivní, netoxické a stabilní chemické vlastnosti. V současné době jsou běžně používanými absorbenty sulfolan, tributylfosfát, propylen uhličitan, methanol a N-methylpyrrolidon.

Princip této metody je to, že CO2 v surovém plynu vykazuje vyšší rozpustnost v absorbentu a rozpustnost jiných plynů je relativně mnohem menší. CO2 je odstraněn na základě tohoto fyzického rozdílu. Často se používá v solutových plynech s vysokým částečným tlakem, absorpcí při vysokém tlaku a nízké teplotě a desorpcí při nízkém tlakovém řízení. Nízkotlaké vytápění je nejúčinnějším způsobem, jak snížit spotřebu energie.

Metoda chemické absorpce také používá absorbent, ale absorpce a separace CO2 závisí hlavně na chemické reakci mezi absorbentem a CO2. Po sérii reakcí bude absorbent v absorpční věži a CO2 v surovém plynu obohacen o velké množství CO2 soustředěného na absorpční rozpouštědle. Po vytvoření této bohaté kapaliny bude zahříván v desorpční věži a nakonec se rozložen na uvolnění CO2.

In practical applications, the absorbents used more often include alkaline solvents such as hot potassium carbonate, sodium hydroxide, calcium hydroxide, and different types of amine solutions. Because the absorption and desorption of steric histamines are not too difficult, they are widely used in the separation of CO2 by absorption. The CO2 absorption rates shown by various types of amine-based solvents are different. Compared with primary amines and secondary amines, the reaction rate of tertiary amines is much lower, mainly because there is no directly connected hydrogen proton on the nitrogen atom of tertiary amines. Steric histamines have multiple non-chain substituents on the nitrogen atom structure, such as 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). When facing the same CO2 reaction, it is faster than tertiary amines and slower than secondary amines and primary amines with chain substituents. The large CO2 load is the biggest advantage of tertiary amines and sterically hindered amines. Relevant scholars have compared and studied the absorption of CO2 by several amines, specifically diisopropanolamine (DIPA), monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), N-methyldiethanolamine (MDEA), and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP). The results show that the different concentrations of amine solutions will affect the specific reaction rate. When the concentration of amine-based solvents is high, the reaction rates of several amines are ranked as MEA>DEA>AMP>DIPA>MDEA, and kinetics plays an important role in this process; when the concentration of amine-based solvents is low, the characteristics of the amines carrying CO2 load can be seen, and the reaction rate ranking at this time is MEA>AMP>DEA>DIPA>MDEA.

Realizace technologie separace membrány závisí hlavně na různých propustnosti různých složek prostřednictvím polymerních membrán. Při čelení plynového přechodu dosáhne membrána z polymerních materiálů podle rozdílu v propustnosti. Tlakový rozdíl je hnací silou separace membrány. Pouze s existencí tlakového rozdílu mohou složky plynu s vyšší propustností procházet membránou a být odděleny ve formě průtoku permeačního plynu. Většina plynů s nízkou propustností zůstane na vstupní straně vzduchu membrány.

Membránové materiály, které se v současné době používají pro separaci membrány CO2, jsou hlavně polysulfonovou membránou, celulózovou acetátovou membránou, polypeptidovou membránou, polyethersulfonovou membránou a polyamidovou membránu, které jsou zvláště vhodné pro separaci a regeneraci CO2 produkované v procesu těžby zemního plynu a oleje. Tepelná odolnost těchto membrán však není příliš dobrá. Ačkoli teplota tepelné rezistence polyamidové membrány sama dosáhla maximální hodnoty 300 stupňů, může dosáhnout maximální provozní teploty 50 stupňů ve skutečné aplikaci v důsledku omezení materiálů souvisejících s membránou. Protože struktura separačního zařízení membrány je relativně jednoduchá, požadované náklady jsou mnohem nižší než u metody absorpce rozpouštědla, ale čistota plynu CO2 získaného nakonec není vysoká. Můžeme se pokusit kombinovat dvě technologie separace a obnovy, aby vytvořili fúzní režim jemného separace a hrubé separace, snížit celkovou spotřebu energie a kontrolovat investiční náklady.

Adsorpce tlakového výkyvu je suchý proces, který se v posledních letech používá hlavně při odstraňování CO2. Základním principem této metody je to, že adsorpční síla, rychlost adsorpce a adsorpční hnací síla adsorbentu směřujícího k různým plynům se liší a změna tlakové hodnoty způsobí kolísání adsorpční kapacity. Tyto charakteristiky se používají k poskytnutí tlaku k dosažení adsorpční separace smíšených plynů a pak se adsorbent regeneruje snížením tlaku. Tímto způsobem lze plyn oddělit a adsorbent lze použít cyklicky.

Adsorpce tlakového výkyvu má mnoho výhod při skutečné separaci a regeneraci. Nejvýznamnější výhody jsou nízká spotřeba energie a nízký pracovní tlak; Vzhledem k tomu, že adsorpce tlaku je vhodnější pro separaci plynu, není třeba zvážit problém zotavení rozpouštědla a spotřeby rozpouštědla a adsorbent může mít dlouhou životnost; Provoz adsorpčního zařízení může být dokončen zcela automaticky.

Dříve relevantní vědci navrhli použít adsorpci tlakového výkyvu k odstranění CO2 z dusíku smíšeného plynu. V experimentální operaci je prvním krokem vybrat adsorbent s extrémně vysokou adsorpcí CO2 a adsorpční kapacitou. V přísném souladu s požadavky relevantních technických ukazatelů se experimentální data vypočítá prostřednictvím modelu k dokončení předběžného návrhu procesu. Cílem experimentu je tlaková houpačka Adsorpční dekarbonizace methanolového pára reformujícího praskajícího plynu. Kroky adsorpční operace tlaku jsou objasněny na základě přiměřeného výběru dekarbonizačních adsorbentů. Konečné výsledky ukazují, že tím, že čistí čistota vodíku, může být dosaženo čistoty vodíku 99,99% a míry zotavení 92%, což výrazně zlepšuje míru obnovy vodíku ve srovnání s podobnými zařízeními, což znamená, že využití zdrojů může dosáhnout významnější ekonomické výhody.

Ve srovnání s metodou adsorpce rozpouštědla je proces výroby kryogenní destilace vhodnější pro zdroje plynu s vysokým obsahem CO2, jako jsou zdroje plynového pole CO2, kde obsah CO2 je v podstatě kolem 70%a zbytek je CH4, N2 a další plyny. Metoda kryogenní destilace je velmi vhodná pro zdroje plynu s vysokou koncentrací s obsahem více než 60%. Vývoj plynového pole obvykle použije kryogenní destilační proces k vybudování speciálního závodu na zpracování plynu CO2, který shromažďuje z čistících a zkapalněných plynových jamek k dosažení využití zdrojů a produkuje některé produkty CO2 s vysokými hodnotami čistoty kapaliny. Kompletní proces procesního systému pro výrobu kapalného CO2 kryogenní destilací zahrnuje zpracovatelské jednotky, jako je separace surového plynu, odsouzení, dehydratace, zkapalnění chladiva, destilaci a dehydrogenace a skladování produktů.

Princip a proces kryogenní destilace: Klíčem k produkci technologie kapaliny CO2 je čištění plynu CO2, zcela odstranění H2O, H2S a uhlovodíkových nečistot a přeměnit surový plyn na vysokokontrační plyn CO2. Proces čištění plynu CO2 je relativně složitý a technicky obtížný. Volba typu procesu se bude lišit podle tlaku, složení a teploty plynového pole CO2, ale bez ohledu na to, který proces se používá, je kombinace jednotky stejná, jako je oddělení surovin, dehydratace, odsouzení, zkapalnění, destilaci a dehydrokarbonizace. Za normálních okolností je proces žádosti o kryogenní destilační proces při separaci a regeneraci plynu CO2 nejprve naložení surového plynu do separátoru, poté odstranění síry v surovém plynu a vstoupí do odsulfurizační věže a dokončí odstranění vody molekulárním liktem dehydratační jednotkou a poté dosáhne chladicího systému, aby se dostalo do chladného likvizačního ošetření CO2. Posledním krokem je odstranění nečistot uhlovodíků v destilační jednotce. Kryogenní skladovací nádrž se používá k uložení produktu CO2 zkapalněného CO2 a tržní prodej je dokončen ve formě plnění nebo nákladních vozidel.

Produkce sody, sycených nápojů, piva a dalších produktů ve světelném průmyslu nelze oddělit od oxidu uhličitého jako suroviny. Kromě toho může být také použita při organické syntéze různých chemických surovin. Kromě známého a relativně zralého chemického sektoru se oxid uhličitý používá při produkci methanolu, kombinované syntézy vodíku dimethyletheru a kombinované katalýze methanolu a syntézu propylenoxidu dimethyl uhličitanu.

Na základě fotosyntézy absorbuje rostlinný chlorofyl CO2 ze vzduchu a produkuje rostlinný škrob. Podle tohoto přirozeného zákona se CO2 používá jako zdroj k výrobě plynového hnojiva a koncentrace CO2 v růstovém prostoru rostlin se přiměřeně zvyšuje, aby se dosáhlo cíle zvýšení produkce. Dříve se zemědělské vědecké akademie a související podniky na různých místech vyvinuly hnojiva CO2 plynu a rázně je propagovaly v místní zemědělské výsadbě. Podle příslušných statistik je zvýšení výroby zeleniny pomocí plynových hnojiv 20%~ 40%/MU. Dokončení výstavby plynového hnojiva CO2 Trvá asi 100 000 juanů. Při účinném provozu může dosáhnout ročního zisku milionů, takže existuje obrovský prostor pro rozvoj. Použití CO2 v rostlinném plynovém hnojivu může zlepšit účinnost fotosyntézy, zvýšit výnos a účinně zlepšit kvalitu.

Stimulační chuť i pěny sycených nápojů, jako je pivo a nápoje, jsou odvozeny z oxidu uhličitého. Rozdíly v chuti různých nápojů úzce souvisejí s množstvím oxidu uhličitého používaného ve výrobním procesu. Zajištění dvou podmínek nízkoteplotní kapaliny a tlaku ve výrobním procesu může urychlit rozpuštění oxidu uhličitého, který se specificky projevuje jako karbonace. Když je víko otevřeno k pití, odpařuje se oxid uhličitý v důsledku zvýšení teploty. Proces odpařování absorbuje teplo a odstraňuje teplo tělesného tepla, což umožňuje pijákovi cítit různé stupně chladu.

Hlavním aplikačním účinkem CO2 v potravinářském průmyslu je ochrana potravin. Mezinárodní společenství obecně považuje metodu přirozené redukce kyslíku CO2 za metodu zachování s odlišnými moderními charakteristikami. Konkrétně, zachování atmosféry kontrolované CO2 zahrnuje injekci vysokých koncentrací CO2 do prostředí skladování ovoce a zeleniny, aby se snížil obsah O2 a inhiboval dýchání ovoce a mikroorganismů zeleniny. Důvodem, proč je tato metoda na trhu široce vítána, je to, že nepoužívá chemické konzervační látky. V předchozí studii zemědělská univerzita v Jižní Číně zjistila, že použití atmosféry kontrolované CO2 k ukládání Litchi je koncentrace plynu řízena od minima 15% na maximálně 30% a po 30 dnech si Litchi stále udržuje svou původní chuť a barvu. Když jsou vejce umístěna do plynu CO2 s koncentrací 30% až 40%, CO2 může vstoupit do skořápky vajec po 7 až 10 dnech, což zpomaluje tvorbu vodnatého proteinu a hraje roli při konzervaci. Ať už se jedná o chuť, výživa, textura nebo vzhled, mohou při rozmrazování chlazeného jídla nezměnit, zejména bez chemických konzervačních látek. Toto je největší výhoda CO2 v chlazení a ochraně potravin. Suchý led se používá v letectví, zmrazení a konzervaci potravin a konzervaci supermarketu.

Jedním z klíčových faktorů, které stimulují lidské dýchání, je oxid uhličitý, který stimuluje respirační centrum na základě stimulace vnějších chemoreceptorů lidského těla. Pokud lidské tělo vdechne vysoce čisté kyslík po dlouhou dobu, přestane dýchat v důsledku snížení koncentrace oxidu uhličitého a čelí velkému nebezpečí ohrožující život. Z klinického lékařského hlediska se při řešení závažného oxidu uhelnatého, alkalózou nebo šokem často používá směs 95% kyslíku a 5% oxidu uhličitého pro pomocnou léčbu. Oxid uhličitý se navíc často používá v kryogenní chirurgii.

S rokem ročně a globálním oteplování emisí skleníkových plynů spojuje NewTek velký význam pro snižování emisí skleníkových plynů. Současně se zavázala k rozvoji nové energie, snižování emisí skleníkových plynů ze zdroje a přiměřené recyklace a opětovné použití stávajících emisí. Je nutné inovovat na základě stávající technologie separace a využívat vyšší míru obnovy separace k podpoře rozvoje využití zdrojů oxidu uhličitého, podporovat sociálně udržitelný rozvoj a posílit sociální a ekonomické přínosy.