Iqlim o'zgarishi va barqaror rivojlanishga erishish uchun, xalqaro hamjamiyat CO2 chiqindilarini kamaytirish bo'yicha bir qator choralarni ko'rdi, ulardan biri uglerodni qo'lga kiritish texnologiyasi. So'nggi yillarda uglerodni qo'lga olish texnologiyasi tez rivojlandi va keng qo'llanilib, iqlim o'zgarishini engish va issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytirish uchun muhim vositaga aylandi. Biroq, uglerodni qo'lga olish texnologiyasini ishlab chiqish hali ham ko'pgina muammolarga duch kelmoqda, masalan, operatsion xarajatlar, zamonaviy kimyoviy uskunalar, zamonaviy kimyoviy jihozlar va CO2-ni tashish. Ko2-dan xom ashyo sifatida foydalanish va kimyoviy sintez usullari orqali qimmatli sanoat mahsulotlarini iste'mol qiladigan sanoat mahsulotlarini tayyorlash uglerodni ushlashni cheklashning samarali usuli hisoblanadi. Co2 metanga solish munosabati Pol Sabatition tomonidan taklif qilindi. CO2 va H2 ni ishlab chiqarish uchun CO2 ni qayta ishlashning samarali texnologiyalari hisoblanadi.
Ayrim tadqiqotchilar innovatsion biznes modelini taklif qilishdi: CO2 metanatsion texnologiyasi va CO2 vodorod texnologiyasidan foydalanish CHE elektr energiyasini saqlashni kimyoviy energiyaga to'ldirish uchun ishlab chiqarish uchun. Ushbu model ortiqcha elektr energiyasini saqlash uchun CH4-ga aylantirishi va qayta tiklanadigan energiya aloqasi muammosini hal qilishi mumkin; Mavjud tabiiy gazni saqlash va transport vositalarini ishlatish investitsiya xarajatlarini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin; Uglerodni qo'lga olish va foydalanish texnologiyasini rivojlantirishni targ'ib qilish va global yashil energiya o'tishiga hissa qo'shish. Ushbu hujjat metanga solish texnologiyasidan foydalangan holda elektr energiyasini (cho'chqa) texnologiyasining sanoat dasturiy stsenariylarini ishlab chiqishni joriy etadi.
Kalit so'zlar:Uglerodli dioksid, metansiya, quvvat-gagon, uglerodni olish, energiya saqlash, vodorodli fazilatlar, suv elektrolizi
Ko2Metanatsiya reaktsiyasi
Reaktsiya termodinamikasi
Quyidagi reaktsiyalar asosan H orasida sodir bo'ladi2va c02metanatsiya jarayonida.
Asosiy reaktsiya: C02 + 4H2⇄ ch4 + 2H2 O
Δ H=-165.0 kJ / mol
Yon reaktsiya: C02 + H2 ⇄ C0 + H2 O
D h=41.1 kJ / mol
Suv-gazning smenali reaktsiyasi deb ham tanilgan tomoni reaktsiya endotermikdir. Reaktsiya ma'lum bir haroratga yetganda, bypodukt ko konferentsiyasi ko'payadi va Ch4kamayadi. Shuning uchun CO ning tadqiqot markazi2Metanatsiya katalizatsiyasi katalizatorlarni past haroratlarda yuqori faollik bilan ishlab chiqarishdir. Reption mahsulotlariga bosim va haroratning ta'siri, reaktivlar nisbati h2CO uchun24: 1.
Katalizator tadqiqotlari
Metanatsion reaktsiyaning ustunligi asosan o'z termodinamik xususiyatlarida va xona haroratida va bosimida yuqori konversiya stavkaida nazariy potentsial aks etadi. C0 yildan beri2Molekula butunlay oksidlanadi va uglerod atomi va kislentli atom hosil bo'ldi, reaktsiya uchun zarur bo'lgan energiya juda yuqori va ulanishni kuchaytirish uchun katalizator kerak.
VIII guruhi metallari konversiya reaktsiyasining kondalosi va ularning faoliyati kamayishi mumkin va ularning faoliyati kamayadi: ru, IR, RH, OS, MO, PD, AG. Metanatsion reaktsiyaning eng muhim omillari (faoliyat va posilkalik) hisobga olinganida, Faoliyat kamayayotgan tartibda: RU, Fe, Ni, CO, MO va MO, Ru, Ru.
Turli metall katalizatorlarini taqqoslash 1-jadvalda keltirilgan. O'tish metallari (RU, RH, PD va boshqalar) asosida katalitik tizimlar keng rivojlandi. Ular a'lo katalitik faollik va CO-da tanlab2Metanatsiya reaktsiyalari! Xususan, Ruinal katalizatorlari past harorat va o'rtacha sharoitda yuqori faollik va tranzonlikni namoyish etadilar. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, xuddi shu reaktsiya sharoitida, 3% ru / ai2O3(AI-ga 3% ru yuklangan2O3tashuvchi, quyida bir xil) ch420% ni / a dan2O3. Qimmatbaho metallar (masalan, PT) ham yuqori faollik va CO-da tang'ichlar mavjud2metanatsion reaktsiyalar, ammo ularning yuqori narxi keng miqyosli dasturlariga CO-dagi asosiy to'siqqa aylandi2metanatsiya. Boshqa o'tish metallari (masalan, CO va CO) ham ma'lum kimyoviy reaktivlik mavjud, ammo ular tanlanganlik kam, ular asosan boshqa taimetalli katalizatorlar uchun qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Ularning arzonligi va mo'l-ko'l xom ashyolari tufayli, aksariyat tadqiqotlar va sanoat loyihalari ni asosli katalizatorlardan foydalanadilar.
Katalizatorlarda qo'llab-quvvatlash va qo'shimchalarning ta'siri
Katalizatorlarni tayyorlash va takomillashtirishda turli xil tashuvchilar katalizatorlarni tayyorlash va takomillashtirishda katta rol o'ynaydi. Ko'p ishlatiladigan tashuvchilar asosan metall oksidli tashuvchilar. Ushbu transport vositalarida faol bosqichning mavjudligini, shu jumladan sirt morfologiyasi, metall diskeratsiyasi, metall diskeratsiyasi va asosiy ta'sirlangan kristalli yuzlarini o'zgartirib, adsorbsion qobiliyatini oshiradi. Muayyan xususiyatlarga ega oksidlar ko'pincha katalizator tashuvchi sifatida ishlatiladi, masalan AI2O3, SiO2, Zro2, Bosh direktor2va boshqalar orasida AI2O3Eng ko'p ishlatiladigan katalizatorlardan biri, chunki u past narx, katta sirt maydoni va rivojlangan g'oyalarning afzalliklariga ega. Biroq, Ni Ai faol bosqichi2O3Katalog katalizat, yuqori haroratda singan va karbonatni osonlashtiradi, natijada katalizatorni o'chirish. Shuning uchun ni / a ni tayyorlash2O3Yaxshi faoliyat va yuqori barqarorlik bilan katalizator hozirgi tadqiqot markaziga aylandi.
Ni asosidagi katalizatorlar uchun qo'shimchalar katalizatorning xususiyatlarini va bajarilishini sezilarli darajada o'zgartirishlari mumkin bo'lgan asosiy o'zgarish qismidir. Katalizatorning ishlashi turli xil mexanizmlar orqali, masalan, bimatalyoviy sinergiya orqali, masalan, metall buyumlarni almashtirish, teriantlar va vositachiliklar va metall dispersiyani takomillashtirish. Sidik va boshqalar. Buni bog'lab qo'yish bilan, tayyorlangan Ni-Co / msn katalizator Ni / msnga qaraganda yuqori faollik va barqarorlikni ko'rsatdi. Tahlil Ni-Co qotishmasi Ni zarrachasini kamaytirishga yordam beradi va metall dispersiyani yaxshilaydi. Paviotti va boshqalar. tayyorlangan Ni-Ru katalizatorini tayyorlagan va Ru ni Ni asosidagi katalizatorlarning qisqarishini va Ni Acsorbsion imkoniyatlarini pasayishini yaxshiladi2va shu bilan katalizatorning ishlashini yaxshilash.
Metanatsion reaktsiyaning dasturiy stsenariylari
Hozirgi vaqtda qayta tiklanadigan energetikaning rivojlanishi diqqatga sazovor natijalarga erishgan bo'lsa-da, u ham ba'zi muammolarga duch kelmoqda. Temireneck asosan energiya profitsitiga olib keladigan va elektr tarmog'ining barqaror ishlashiga olib keladigan qayta tiklanadigan manbalarning oldindan aytib bo'lmaydi.
PTG texnologiyasi CO-dan foydalanadi2metanatsion reaktsiya, qayta tiklanadigan energiya va CO tomonidan ishlab chiqarilgan yashil vodoroddan foydalanadi2Sintetik tabiiy gaz mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida, mahsulotning by--mahsuloti kislorod tozalash va sotilishi mumkin. Yuqori sifatli reaktsiya issiqligidan to'liq foydalanishni amalga oshirish PTG texnologiyasining narxini kamaytirishi mumkin. Yaratilgan sintetik tabiiy gazning asosiy tarkibiy qismi4, u to'g'ridan-to'g'ri CH ning uzoq muddatli va keng miqyosli saqlashni amalga oshirib, to'g'ridan-to'g'ri yuborilishi mumkin.4.
Vodorod xom ashyosi ishlab chiqarish
Sanoat vodorod ishlab chiqarishining asosiy usullari tabiiy gaz vodorod ishlab chiqarish, suv elektroliz vodorod ishlab chiqarish, ko'mir vodorod ishlab chiqarish va ishlab chiqarish bo'yicha vodorod ishlab chiqarish kiradi. Suv elektrolizidan tashqari, vodorod ishlab chiqarishdan tashqari, boshqa usullar qazilma energiyani iste'mol qilishni talab qiladi. Qazishqoq energiya ishlab chiqarish texnologiyasi etuk, va narx suv elektroliz vodorod ishlab chiqarishga nisbatan past, ammo ishlab chiqarish jarayonida katta miqdordagi CO l₂ hosil bo'ladi.
Ideal holda, PTG texnologiyasining vodorod xom ashyosi issiqlik elektr energiyasini qayta tiklanadigan energiya bilan birgalikda ishlab chiqaradigan H2 (yashil vodorod). Hozirgi vaqtda suv elektroliz texnologiyalari - ishqorli suv elektroliz (AEL) Texnologiyalar, Anion almashinuvi membranasi (AEM) texnologiyasi va qattiq oksidli elektrolyzer (SOEC) texnologiyasi. Ular orasida Aelning texnologiyasi etuk va keng miqyosli sanoat mahsulotlari uchun mos keladi, ammo ishlab chiqarish darajasi past va quvvat sarfi yuqori. 2014 yilgacha mahalliy va xorijiy elektroliz loyihalari AEL texnologiyasidan foydalangan. 2015 yildan beri o'rnatilgan pemning o'rnatilgan quvvati asta-sekin o'sdi. Bu asosan katta quvvat tebranishlari bilan ishlaydigan sharoitlar uchun mos keladiganligi sababli, ishga tushiriladigan energiya bo'yicha qisqaroq va qayta tiklanadigan energiyada tezroq javob berishlari sababli. AEM texnologiyasi va SOC texnologiyasi etuk emas: ular hozirda industriale yashil vodorod ishlab chiqarishga moslasha olmaydilar.
Ko2Sotib olish
CO2metanatsion reaktsiyada CO-dan keladi2Yog 'va gaz konlari, yirik ko'mir va gaz konlari, tsement zavodlari, tsement zavodlari va boshqalar. Ushbu o'simliklar odatda katta miqdordagi COni chiqaradi2Ish paytida va yuqori tozalangan CO2uglerodni ko'tarish texnologiyasi yordamida olish mumkin. Hozirgi vaqtda yonish bo'yicha postlash texnologiyasi fabrikalarda keng qo'llanilgan, asosan, asosan kimyoviy yutuvchilarni ushlash uchun kimyoviy yutuvchilardan foydalanish2yonish tugagandan keyin alangalangan gaz.
Uglerodni qo'lga kiritish texnologiyasi asosan pishib etdi va dunyoda ko'plab loyihalar amalga oshirildi. Uglerod sug'urtasi texnologiyasi korxonalarning uglerod solig'i xarajatlarini kamaytirishi mumkin, ammo butun jarayonda qimmatbaho kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarilmaydi. Hozirgi paytda, ba'zi2foydalanish va saqlash texnologiyalari potentsial xavflarga ega, masalan CO kabi2suv toshqini va er osti saqlash texnologiyasi.
PTG texnologiyasining muhandislik holatlari
Hozirgi kunda mamlakatimda keng miqyosli tijorat PTG qurilmalar holatlari mavjud emas va bu sohada ko'plab tadqiqotlar mavjud emas. Hozirda PTG texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlar shu asosan Evropa mamlakatlarida, Amerika Qo'shma Shtatlari va Yaponiya ham so'nggi yillarda ushbu texnologiyani tadqiq qilish va rivojlanishini ham oshirmoqda.
Pexodade va boshqalar. Loyihalarning 32 mamlakatida 192 ta energiya-X namoyishi loyihalari amalga oshirildi va loyihalarning 27 foizi ishlab chiqarish miqyosini kengaytirishni rejalashtirmoqda.2Va keyin vodorod yoqilg'isi yoki gaz turbinalaridan foydalanish2elektr energiyasiga va to'g'ridan-to'g'ri uni elektr tarmog'iga kiritish; 69 loyiha yashil vodorod ishlab chiqaradi va H2-ga aylantirish uchun metanatsion texnologiyani ishlab chiqaradi4va uni tabiiy gaz quvuri tarmog'iga kiritish; Evropada 154 PTG loyihalari mavjud, ulardan uchdan bir qismi Germaniyada joylashgan.
Wulf va boshqalar. Evropadagi quvvat-toq-x-X loyihalari. 2020 yil iyun holatiga ko'ra, Evropada jami 220 ta loyiha amalga oshirildi yoki Evropada qurilishi va rejalashtirilmoqda, Germaniya va Frantsiyadagi loyihalarda eng tez o'sib bormoqda. 2020 yilda 20 mamlakatda elektr energiyasini namoyish qilish loyihalari amalga oshirildi, ulardan 44 foizi Germaniyada joylashgan. Aksariyat loyihalar to'g'ridan-to'g'ri qayta tiklanadigan elektr energiyasidan foydalanadi. Power-r-X loyihalarining uchdan bir qismi H2 ni boshqa gaz mahsulotlariga sotdi. Aksariyat loyihalar Biomass gazidan foydalanilgan, boshqalari esa tabiiy gaz yoki ko'mir ishdan bo'shatilgan elektr stantsiyalaridan, shuningdek, tabiiy gaz yoki ko'mir ishdan bo'shatilgan elektr stantsiyalari ko2 katori katalitik metansiya reaktsiyalari ishlatilgan.
Avstraliya ham CO-ni o'zgartirish usullarini faol o'rganmoqda2ch4. Janubiy yashil gazni qayta tiklanadigan chni amalga oshirish rejalashtirilmoqda4Kichik modullardan foydalangan holda Ch4 ishlab chiqarish loyihasi. Ushbu modullar elektrolizlarga elektr energiyasini etkazib beradigan quyosh panellari mavjud. Elektrolizlar tomonidan ishlab chiqarilgan H2 qo'lga olingan CO bilan reaktsiya qiladi2CH ishlab chiqarish uchun metanatsion reaktorda4Keyin saqlash yoki tijorat maqsadlarida foydalanish uchun Avstraliyaning tabiiy gaz quvur tarmog'iga kiritiladi. Loyiha infratuzilma qurilishining narxini sezilarli darajada kamaytirgan holda, transport va saqlash muassasasi sifatida mavjud gaz quvuri tizimidan foydalanadi: chang'ilar o'zini o'zi etishtirishga qodir emas, foydalanish xarajatlarini kamaytiradi; Loyihaning raqobatbardoshligini yanada oshirib, arzon narxlardagi erlarni ijaraga olishni yaxshilaydi.
