Nasse CO2-Entfernungsmethode: effektiv? 

Bei der nassen Rauchgaswäsche, insbesondere im Zusammenhang mit der CO2-Abscheidung, stellen sich viele Menschen sofort einen Standardwäscher mit Düse und alkalischer Lösung vor. Aber Effizienz ist nicht nur eine Zahl von ?90 %+? im Installationspass. Dies ist eine komplexe Geschichte, bei der die Theorie oft von der betrieblichen Praxis abweicht und die Hauptrichter die Betreiber und die Buchhaltung sind, die die Kosten für Reagenzien und Schlammentsorgung berechnet.

Was verbirgt sich hinter „hoher Effizienz“? in Ihrem Reisepass?

Fast jeder Hersteller oder jedes Ingenieurinstitut, das Technologie anbietet, liefert Daten zur Absorptionseffizienz auf dem Niveau von 95-99 %. Allerdings beziehen sich diese Zahlen fast immer auf Laborbedingungen oder eine Pilotanlage mit idealem, stabilem Gasfluss. In Wirklichkeit „tanzt“ die Zusammensetzung des Gases in einem großen Wärmekraftwerk oder Zementwerk? — die Konzentration von SO2, Staub, Temperaturänderungen. Und hier beginnen die Nuancen.

Zum Beispiel klassischNassmethodeauf Aminbasis (MEA) in einem Wäscher kann tatsächlich eine Effizienz nahe der Theorie zeigen. Aber nur, wenn es sich um einen sauberen, gekühlten und getrockneten Strom handelt. Fügen Sie echte Verunreinigungen hinzu, insbesondere Sauerstoff, und es beginnt eine unkontrollierte Oxidation und ein Abbau des Amins. Die Effizienz sinkt nicht sofort, sondern allmählich, und der Bediener sieht dies nur am zunehmenden Verbrauch des Reagenzes, um den gleichen Reinigungsgrad aufrechtzuerhalten. Es ist kein Zufall, es ist „ruhig“? das Budget auffressen.

Wenn sie sich daher mit der Anfrage nach einem CO2-Abscheidungsprojekt an unser Institut wenden, lautet die erste Frage nicht „Welche Effizienz wünschen Sie?“, sondern „Wie ist die genaue Zusammensetzung des Einlassgases im schlimmsten Fall, einschließlich Spurenverunreinigungen?“ und „Wohin mit der verbrauchten Lösung oder dem verbrauchten Schlamm?“ Ohne Antworten auf diese Fragen ist die angegebene Wirksamkeit nur eine hübsche Zahl.

Probleme, über die nicht in Broschüren geschrieben wird

Eines der Hauptprobleme ist Korrosion. Alkalische Umgebungen, heiße Lösungen von Carbonaten oder Aminen und das Vorhandensein auch nur Spuren von Chloriden sind ein ideales Rezept für die Zerstörung von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl. Bei Projekten kam es immer wieder vor, dass der Wäscher aufgrund von Korrosionsgruben in der Spritzzone nach sechs Monaten Betrieb wegen außerplanmäßiger Reparaturen angehalten werden musste. Die Wirksamkeit war in diesem Moment natürlich gleich null. Es ist notwendig, teure Legierungen oder spezielle Beschichtungen zu verlegen, was die Wirtschaftlichkeit des gesamten Projekts dramatisch verändert.

Ein weiteres Problem ist die Bildung hartnäckiger Ablagerungen und Salzpfropfen. Insbesondere bei der Verwendung von Kalkschlämmen. Theoretisch ist alles einfach: Ca(OH)2 reagiert mit CO2, wodurch CaCO3 entsteht. In der Praxis bleibt Calciumcarbonat an der Düse, den Düsen und den Rohren des Wärmetauschers hängen. Spülen hilft, erfordert aber ein Anhalten. Was ist, wenn ein Anhalten unmöglich ist? Dann nimmt der Wirkungsgrad aufgrund einer Verringerung der Kontaktfläche von Gas und Flüssigkeit allmählich ab.

Und natürlich die Energiekosten. Der Absorptionsprozess selbst ist nicht der energieintensivste. Die Desorption von CO2 aus der Lösung (Regeneration) erfordert jedoch enorme Heizkosten. Oftmals bis zu 70 % aller Betriebskosten. Es ist möglich, einen Wäscher mit einem Wirkungsgrad von 99 % zu bauen, aber wenn die Hälfte des Dampfes aus dem Wärmekraftwerk selbst für die Regeneration aufgewendet wird, über welche Gesamteffizienz des Unternehmens können wir dann sprechen? Das ist eine Sackgasse.

Erfahrungen aus realen Projekten: Wo Kompromisse gesucht wurden

Ein Projekt für eine Ammoniakanlage bestand darin, CO2 aus dem Umwandlungsstrom abzuscheiden. Die Konzentration war hoch, aber auch die Temperatur. KlassischNassmethodeBei MEA war eine Tiefenkühlung des Gases erforderlich, was zu hohen Kapitalkosten für Kühlschränke führte. Stattdessen schlugen sie eine Option mit heißer Kaliwäsche (K2CO3) vor und arbeiteten daran. Die Absorptionseffizienz auf Papier war geringer – etwa 85–90 %. Wir haben jedoch auf eine riesige Kühleinheit und Kondensatsammler verzichtet und die Regeneration bei einer höheren Temperatur durchgeführt, was die Nutzung der Abwärme eines anderen Prozessstroms ermöglichte. Für die Anlage ist die endgültige Wirtschaftlichkeit dieser ?weniger effizienten? aus Sicht der Chemie der Methode fiel es höher aus.

In einem anderen Fall wurde versucht, in einem kleinen Heizraum eine verbesserte Aminlösung eines europäischen Lieferanten einzusetzen. Die Lösung versprach eine hohe Oxidationsbeständigkeit. Sie berücksichtigten jedoch nicht die russischen Besonderheiten – den höheren Schwefelgehalt im Kraftstoff. SO2 wird, selbst in Spurenmengen, im vorherigen Schritt nicht vollständig eingefangen, irreversibel an das Amin gebunden und bildet hitzestabile Salze. Das Reagenz verlor seine Aktivität unwiederbringlich. Leider entsprach das Projekt nicht seinen Spezifikationen. Das Vorbehandlungssystem musste geändert werden, was sich wiederum negativ auf die Wirtschaft auswirkte.

Alternativen und Hybridlösungen

Heutzutage wird viel über „trockene“ Methoden, Membranen und Adsorbentien gesprochen. Aber in Großindustrien wie Energie oder MetallurgieNassmethodeBisher konkurrenzlos in Bezug auf Skalierbarkeit und Ausgereiftheit. Hinzu kommt, dass es zunehmend nicht in reiner Form, sondern als Teil einer Hybridschaltung eingesetzt wird.

Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Stufe um ein trockenes oder halbtrockenes Verfahren zur Grobreinigung und Kühlung, bei der zweiten Stufe um die Feinreinigung im Wäscher. Oder umgekehrt: Zuerst kommt ein Nasswäscher, um den Großteil der Verunreinigungen und CO2 zu entfernen, und dann erfolgt die Politur mit einem Adsorptionsmittel. Bei solchen Konstruktionen kann die Gesamteffizienz des Systems höher und die Betriebskosten niedriger sein, als wenn ein „Superwäscher“ versucht, alles auf einmal zu erledigen.

Chinesische Kollegen, die ihre Technologien aktiv vorantreiben, haben interessante Erfahrungen gemacht. Zum Beispiel ein DesigninstitutChengdu Yizhi Technology Co.(gegründet von Huaxi Technology) kombiniert in seinen Lösungen für die Industrie häufig klassische Wäscher mit Wärmerückgewinnungssystemen und ausgefeilter Automatisierung und optimiert so den Reagenzienverbrauch in Echtzeit je nach Belastung. Auf ihrer Websiteyzkjhx.ruHier finden Sie Beschreibungen solch komplexer Projekte. Ihr Ansatz besteht nicht darin, maximale Absorptionseffizienz um jeden Preis anzustreben, sondern das optimale Gleichgewicht zwischen der Rückgewinnungsrate und den Gesamtkosten zu suchen. Dies ist ein ausgereifterer und praktischerer Look.

Ist die Nassmethode also effektiv? Abschließende Überlegungen

Effizienz ist ein vielschichtiges Konzept. Als Gas-Flüssigkeits-Kontakttechnologie für den Stoffaustausch ist die Methode der nassen CO2-Entfernung äußerst effektiv und seit Jahrzehnten bewährt. Wie wird das fertige Produkt verpackt? Technologie für jedes Unternehmen ist nicht. Hierbei handelt es sich um ein Werkzeug, das sehr genau für bestimmte Bedingungen ausgewählt und konfiguriert werden muss.

Seine Hauptvorteile sind hohe Geräteleistung, Zuverlässigkeit (bei geeigneter Konstruktion und Materialien) und Vorhersehbarkeit des Prozesses. Die Hauptnachteile sind hohe Kapitalkosten für korrosionsbeständige Materialien, hohe Betriebskosten für die Regeneration und Probleme mit Abfällen (Flüssigkeit oder Schlamm).

Die Antwort auf die Frage im Titel lautet also: Ja, die Nassmethode ist technisch effektiv. Ob es jedoch aus wirtschaftlicher und betrieblicher Sicht für Ihre spezifische Anlage effektiv ist, hängt von einer eingehenden Prüfung, Modellierung und der Suche nach Kompromissen ab. Hier funktioniert keine fertige Figur aus dem Katalog. Der gesamte Lebenszyklus muss berücksichtigt werden: von den Kosten für Edelstahl für den Wäscher bis zur Logistik der Karbonatschlammentfernung. Nur eine solche Berechnung zeigt die wahre Wirksamkeit.