工业合作项目研发成功可从废气中分离CO2

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》 发布时间:2010-07-02


从2004年初开始巴斯夫公司参加了欧盟组织的、旨在寻找分离和存储CO2的“Castor研发合作项目”,巴斯夫公司的研发工程师们一直工作在最前线。

碳捕获和储存工艺技术或地下燃烧CO2气体是一种从燃烧后的废气中分离CO2的工艺方法。然而长期以来一直缺少的是能够在流程工业企业的大批量生产中适用的CO2分离技术。现在,一个由化工企业、火力发电厂和设备制造企业共同组成的合作项目组终于在这方面有所收获:第一台工业化分离CO2气体的设备正在建造之中。

要解决全球气候变暖的问题并非易事。利用专门的技术分离和存储CO2气体简称为CCS,是目前讨论最多的热门技术。但迄今为止关键问题一直未能解决,尤其是没有经济实用的解决方案。

为了改变这种状况,2007年11月底巴斯夫公司与RWE Power和Linde集团公司达成了研发从火力发电厂煤炭燃烧废气中分离CO2新技术的协议。这一合作项目目的是在RWE Power火力发电厂的褐煤发电厂中建造一台CO2气体分离的样板设备,在这一设备中采用三方合作研发的CO2气体分离新技术,使用巴斯夫公司研发的CO2分离试剂。这一技术方案被称为CO2洗涤技术。在这一合作项目中,Linde公司负责工程设计和样机制造。

第一台实验性设备将于2010年投入运行

计划中的实验性设备,将对新研发的试剂进行长时间的性能测试,以便对CO2分离在流程工艺技术和设备操作技术方面获得的数据进行优化。其目的是到2020年,使该分离技术能够在褐煤发电厂中实现商业化运营;也对现有的褐煤发电设备进行技术改造。基于此项CO2气体分离技术,届时从褐煤火力发电厂排出的废气中将会有90%以上的CO2被分离出来,保存在地下。在成功完成实验性设备的试验之后,2010年再建造一台展示性的设备。对于整个研发项目,RWE Power公司计划投资约8000万欧元在实验性设备和展示性设备的制造和运行中。REW Power公司负责火力发电生产的总经理Johannes Lambertz博士解释说道:“我们现在就做好了对所有以煤炭为原料的火力发电设备配备CO2洗涤技术的准备。我们的目标是从2020年起除了现代化技术水平很高的火力发电设备之外,还要实现火力发电厂几乎没有CO2排放、存储CO2的目的。”


图1 CO2洗涤原理示意图:在温度相对较低时,发电设备排出废气中约90%的CO2气体被吸附塔中的“洗涤剂”所清洗,从而清除废气中的CO2。含有CO2的 洗涤剂在还原器中经加热升温从气体中释放出来,再次被送入吸附塔中使用,开始新的洗涤循环。

巴斯夫和RWE两家公司从2004年初参加了欧盟组织的、旨在寻找分离和存储CO2的“Castor研发合作项目”(该项目已于2008年完成)。共计有11个国家的30余家企业、科研机构和高等院校参与了这一合作项目,其中有德国的Vattenfall, Alstom 和西门子公司,还有大量的德国高等院校。

在化工企业、石油化工企业和天然气生产企业中,CO2洗涤技术已使用了较长时间。但这些技术的应用有时会改变流程工艺条件,从而使其在火力发电领域中的应用受到影响。

Sieder先生强调“我们在流程设备中与气体打交道的时间很长了,这些气体的典型工作压力大约在20~80bar之间。而在火力发电设备中的情况则完全不同,其气体几乎是零压力的。这就是最重要的区别。”因此,找到一种能够在废气压力很低的情况下正常工作的CO2洗涤剂就成为问题的关键。

在合作项目的第一阶段,即到2010年中时,第一台实验性样机将投入使用,设备的调整试车计划在2009年1月开始。1000MW的褐煤发电机组BoA 1的净效率超过43%,是世界上现代化、效率最高的火力发电设备。BoA 1带有设备优化控制系统,是目前正在Neurath市制造的BoA 2和BoA 3火力发电设备的前身。因此研发的CO2洗涤技术能够与火力发电设备有效的相互匹配。

巴斯夫公司中间产品气体洗涤经营领域中的领导人Andreas Northemann博士解释说:“到2010年初,我们将在真实的生产条件下完成一系列新型CO2洗涤剂的试验验证。”这台实验性设备也具有所有大型设备应有的部件,只是尺寸规格较小。吸附塔的直径是按照设备能够承担的最大能量设计的。根据不同的试验参数,它每小时最多可从火力发电设备排出的废气中吸附300kg的CO2气体(相当于90%的吸附率)。到2015年,通过对现有的现代化火力发电设备的技术改造,为新生产的发电设备配备该气体洗涤设备。

最后,Northemanns先生总结道:“这一技术的作用是能够对现有的火力发电设备进行技术改造。”

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