CCUS Carbon Catch tích h?p Set S?n xu?t

Phương pháp hấp thụ hóa học

• Thiết bị&Quy trình: Khí thải lần đầu tiên được khử lưu huỳnh, khử nitơ. Nó được đưa vào bởi quạt hút từ đáy tháp hấp thụ. Chất lỏng hấp thụ được phun từ đỉnh tháp hấp thụ. Khí thải và chất lỏng hấp thụ phản ứng tiếp xúc trong tháp. Chất lỏng hấp thụ hấp thụ CO ₂ trong khí thải trở thành chất lỏng giàu. Chất lỏng phong phú được bơm qua chất lỏng phong phú đến tháp giải hấp. Bộ đun sôi lại làm nóng chất lỏng phong phú đến 100 ℃ -120 ℃. Sự phân hủy chất lỏng phong phú giải phóng CO ₂, nhận ra CO ₂ tách và phục hồi, và chất lỏng hấp thụ được tái tạo tuần hoàn.
• Tháp hấp thụ: là một trong những thiết bị cốt lõi của phương pháp hấp thụ hóa học, cung cấp không gian tiếp xúc đầy đủ cho hai pha chất lỏng khí, để chất hấp thụ có thể hấp thụ hiệu quả CO ₂ trong khí thải. Cấu trúc và điều kiện hoạt động của tháp hấp thụ, chẳng hạn như đường kính tháp, chiều cao tháp, loại chất độn hoặc tấm tháp, v.v., sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ và giảm áp suất. Chất lỏng hấp thụ hóa học có tính kiềm thường được lựa chọn, chẳng hạn như alkalamine, kali và amoniac.
• Tháp phân tích: Còn được gọi là tháp tái sinh, vai trò của nó là phân tích CO ₂ trong chất lỏng giàu, cho phép chất hấp thụ được tái tạo và tái chế. Các điều kiện như nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ khí-lỏng trong tháp phân tích có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả phân tích và tiêu thụ năng lượng.

Phương pháp hấp thụ vật lý

• Nguyên tắc và quy trìnhTrong điều kiện áp suất, dung môi hữu cơ hấp thụ CO ₂ trong khí axit, tái tạo dung môi được thực hiện bằng cách giảm áp suất, đòi hỏi tương đối ít năng lượng tái tạo. Quá trình của nó tương tự như phương pháp hấp thụ hóa học, cũng là hấp thụ trong tháp hấp thụ trước, sau đó phân tích trong tháp phân tích, nhưng chất hấp thụ và điều kiện hoạt động được sử dụng khác nhau.
• Tháp hấp thụ và tháp phân tíchTháp hấp thụ và tháp phân tích trong hấp thụ vật lý tương tự như trong hấp thụ hóa học, nhưng quá trình hấp thụ và phân tích của nó chủ yếu dựa trên hành động vật lý hơn là phản ứng hóa học. Độ hòa tan của chất hấp thụ vật lý đối với CO ₂ thay đổi đáng kể theo sự thay đổi áp suất, do đó cần áp suất cao hơn để tăng độ hòa tan của CO ₂ trong tháp hấp thụ, trong khi CO ₂ được giải phóng khỏi dung dịch bằng cách giảm áp suất trong tháp phân tích。

Phương pháp hấp phụ

• Quy trình: Phương pháp hấp phụ thường sử dụng chất hấp phụ rắn để hấp phụ CO ₂. Khí chứa CO ₂ đi qua tháp hấp phụ, CO ₂ được hấp thụ bởi chất hấp phụ và khí được thải ra sau khi tinh chế. Sau khi bão hòa hấp phụ, CO ₂ được khử phụ bằng các phương pháp như giảm áp suất, sưởi ấm hoặc thay thế, khôi phục khả năng hấp phụ của chất hấp phụ và CO ₂ được khử phụ có thể được nén, lưu trữ hoặc sử dụng thêm.
• Tháp hấp phụ: Là thiết bị chính của phương pháp hấp phụ, cấu trúc và điều kiện hoạt động của nó có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả hấp phụ và tuổi thọ của chất hấp phụ. Tháp hấp phụ được trang bị chất hấp phụ rắn, chất hấp phụ phổ biến là than hoạt tính, sàng phân tử, sợi carbon hoạt tính, v.v.

Phương pháp tách màng

• Quy trình: Sử dụng sự khác biệt về độ hòa tan và tốc độ khuếch tán của các thành phần khí khác nhau trong màng, CO ₂ được tách ra khỏi các khí khác thông qua hành động thẩm thấu chọn lọc của màng. Khí hỗn hợp đi qua tháp tách màng dưới áp suất nhất định, CO ₂ ưu tiên đi qua màng, làm giàu ở phía xuyên qua của màng, trong khi các khí khác bị chặn ở phía không xuyên qua của màng, do đó đạt được sự tách biệt.
• Tháp tách màng: là thiết bị cốt lõi của quá trình tách màng, cấu trúc bên trong và hiệu suất của màng có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả tách và sự ổn định. Các thông số như áp suất hoạt động, nhiệt độ và tốc độ dòng khí của tháp tách màng cần được tối ưu hóa theo vật liệu màng cụ thể và yêu cầu tách.

②CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage) (Chụp, sử dụng và lưu trữ carbon)Việc thu giữ, sử dụng và cô lập carbon là một đổi mới công nghệ quan trọng để chống lại biến đổi khí hậu toàn cầu và giảm phát thải khí nhà kính, đây là một cái nhìn chi tiết về nó:

Nguyên tắc cơ bản

Quy trình làm việc

• bẫy carbonĐây là liên kết hàng đầu của CCUS, chủ yếu có ba phương pháp kỹ thuật sau:
• Bắt sau khi đốt: Bằng phương pháp hấp thụ hóa học và các phương tiện khác, carbon dioxide được tách ra từ khí thải được tạo ra sau khi đốt nhiên liệu hóa thạch, phương pháp này đã trưởng thành về mặt kỹ thuật và có thể được sử dụng trong nhiều loại thiết bị đốt cháy, nhưng sẽ tiêu thụ một số năng lượng và giảm hiệu quả phát điện.
• Bắt trước khi đốtĐầu tiên, khí hóa nhiên liệu hóa thạch, chuyển đổi thành khí tổng hợp giàu carbon dioxide và hydro, sau đó thu giữ carbon dioxide thông qua các bước như phản ứng chuyển đổi và tách nhiệt độ thấp, lợi thế là nồng độ carbon dioxide cao và dễ tách, nhưng yêu cầu thiết bị cao và chi phí đầu tư lớn.
• Đốt giàu oxy: đốt cháy nhiên liệu trong môi trường giàu oxy, do đó các sản phẩm đốt cháy chủ yếu là carbon dioxide và hơi nước, sau khi ngưng tụ và khử nước có thể thu được nồng độ carbon dioxide cao, mặc dù cần thêm hệ thống chuẩn bị oxy, chi phí tiêu thụ năng lượng cao hơn.
• Vận chuyển carbon: Sau khi nén, hóa lỏng carbon dioxide thu được, v.v., chọn phương thức vận chuyển thích hợp, chẳng hạn như vận chuyển đường ống, vận chuyển tàu, vận chuyển đường sắt hoặc vận chuyển đường bộ, v.v., trong đó vận chuyển đường ống là phương pháp hiệu quả nhất về chi phí và công nghệ trưởng thành, trong khi vận chuyển bằng tàu là thích hợp cho vận chuyển carbon dioxide đường dài, khối lượng lớn.
• Sử dụng và cô lập carbonĐây là phần cốt lõi của CCUS như sau:
• Cô lập địa chất: đưa carbon dioxide vào cấu trúc địa chất, chẳng hạn như bể chứa dầu và khí đốt cạn kiệt, lớp nước mặn sâu, mỏ than không thể khai thác, v.v., để đạt được sự cô lập lâu dài thông qua các cơ chế như cô lập cấu trúc, cô lập thủy động lực học, trong đó tiềm năng cô lập bể chứa dầu và khí đốt cạn kiệt là lớn và an toàn cao, lớp nước mặn sâu được phân bố rộng rãi nhưng tồn tại trong xác minh an toàn lâu dài và những thách thức khác, và các mỏ than không thể khai thác có thể đạt được sự cô lập carbon dioxide và giảm khí thải cùng một lúc.
• Khai thác dầu tăng cường: Tiêm carbon dioxide vào bể chứa cạn kiệt một phần, giảm mật độ dầu thô, tăng áp suất bể, tăng tính lưu động của dầu thô, đạt được khai thác dầu thô bổ sung, khoảng 80% CO2 thu được hiện đang được sử dụng để tăng cường khai thác dầu, nhưng hiệu quả của nó bị ảnh hưởng nhiều bởi điều kiện bể chứa và có một số rủi ro môi trường.
• Sử dụng công nghiệp: CO2 có thể được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất phân bón, đồ uống có ga, nhựa, v.v., trong một số trường hợp, nó cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu hóa học để sản xuất methanol, khí tổng hợp, v.v., để đạt được một phần cố định carbon dioxide, nhưng việc sử dụng hiện tại là tương đối nhỏ.
• CO2 cấp thực phẩm: Sau khi xử lý và tinh chế carbon dioxide có thể được sử dụng làm chất làm lạnh, chất giữ tươi trong ngành công nghiệp thực phẩm, chẳng hạn như cacbonat hóa đồ uống, làm lạnh và vận chuyển thực phẩm, vv, yêu cầu độ tinh khiết cao hơn, thường cần đạt hơn 99,9%.

Lợi thế kỹ thuật

• Giảm lượng khí thải carbonCó thể giảm hiệu quả lượng khí thải CO2 trực tiếp trong quá trình sản xuất công nghiệp, có ý nghĩa quan trọng đối với các ngành công nghiệp khó giảm phát thải như thép, xi măng để đạt được mục tiêu khí hậu toàn cầu.
• Tạo hiệu quả kinh tếTăng cường khai thác dầu và các phương pháp sử dụng khác có thể cải thiện tỷ lệ thu hồi dầu, tăng sản lượng dầu và mang lại lợi ích kinh tế, đồng thời việc sử dụng carbon dioxide trong các lĩnh vực công nghiệp và thực phẩm cũng có thể tạo ra giá trị kinh tế nhất định.
• Đảm bảo an ninh năng lượngThông qua công nghệ CCUS, ngành công nghiệp năng lượng hóa thạch truyền thống có thể tiếp tục đóng một vai trò trong quá trình chuyển đổi carbon thấp, đảm bảo sự ổn định và an toàn của nguồn cung cấp năng lượng và cung cấp thời gian chuyển đổi cho các ứng dụng quy mô lớn của năng lượng tái tạo.
• Tăng hiệu quả sử dụng tài nguyênThực hiện chuyển đổi CO2 từ khí thải sang tài nguyên, tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên, thúc đẩy phát triển nền kinh tế tuần hoàn và giảm sự phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên.

Thách thức

• Kỹ thuật trưởng thànhMặc dù một số công nghệ CCUS đã đạt được tiến bộ, nhưng chúng vẫn phải đối mặt với các vấn đề kỹ thuật khó khăn như sự phức tạp của công nghệ bẫy trước khi đốt và chi phí cao, chuẩn bị oxy cho công nghệ đốt giàu oxy, v.v., đã hạn chế việc quảng bá quy mô lớn của chúng.
• Vấn đề chi phí: Chi phí đầu tư cao cho dự án CCUS, bao gồm chi phí mua thiết bị, xây dựng và vận hành, đồng thời chi phí vận hành cũng không được đánh giá thấp, chẳng hạn như chi phí tiêu thụ năng lượng trong quá trình thu giữ carbon, chi phí bảo trì vận chuyển và lưu trữ, v.v., làm tăng gánh nặng kinh tế cho doanh nghiệp.
• Nhận thức cộng đồng và chấp nhậnMối quan tâm của công chúng về sự an toàn và tác động môi trường của công nghệ CCUS, mối quan tâm về các rủi ro như rò rỉ carbon dioxide, ảnh hưởng đến việc lựa chọn và tiến bộ của dự án, đòi hỏi phải tăng cường vận động phổ cập khoa học và nâng cao nhận thức và chấp nhận của công chúng.
• Chính sách, quy định và hệ thống tiêu chuẩnHiện nay, các chính sách và quy định và hệ thống tiêu chuẩn của ngành công nghiệp CCUS vẫn chưa hoàn thiện, thiếu thông số kỹ thuật rõ ràng về phê duyệt dự án, bảo vệ môi trường, quản lý an toàn, v.v., ảnh hưởng đến sự phát triển lành mạnh của ngành.
• Chọn địa điểm và giám sátSự cô lập địa chất đòi hỏi kiến tạo địa chất phù hợp, việc lựa chọn địa điểm khó khăn hơn và cần giám sát lâu dài việc di chuyển carbon dioxide và nguy cơ rò rỉ tiềm ẩn, cũng như những thách thức về công nghệ và chi phí giám sát không thể bỏ qua.

Hiện trạng ứng dụng

Tính đến năm 2024, một số chương trình CCUS đã hoạt động trên toàn thế giới, trải rộng ở các quốc gia và khu vực khác nhau. Hoa Kỳ có một số lượng lớn các dự án CCUS và được sử dụng rộng rãi để tăng cường khai thác dầu với hơn 8.000 km.