环境卫生

捕获碳,销售碳

虽然二氧化碳是温室气体(GHG)排放的一大部分,但经过处理的二氧化碳是一种有价值的产品,具有诱人的收入来源

Sudhir Brahmbhatt博士 2021年9月29日,
提供:科技服务公司。

奥巴马总统和美国环境保护局(EPA)于2015年宣布的清洁能力计划是减少排放的重要一步。目标是降低公司2到2030年,现有燃煤电厂的排放量将比2005年减少30%。该计划包括为发电厂制定严格标准,并为各州制定减少碳排放的目标。

发电行业一直在寻找减少碳排放的方法,包括运行模式、发电原料和增加更好的碳捕捉技术来减少排放。然而,新的流程和系统是昂贵的。电力行业努力证明符合美国要求清洁空气的新规定的经济合理性。解决这一困境的一个方法是创造收入流,帮助电力公司优化碳捕获投资。

碳捕获

平均每个燃煤电厂产生350万吨二氧化碳2每年。仅在美国,燃煤就排放了18.7亿吨一氧化碳2在2011年,根据美国能源信息管理局(EIA). 煤炭产生全国44%的电力,是美国最大的空气污染源。煤炭在开采、运输到发电厂、储存和燃烧时会造成污染(见图1)。

二氧化碳捕获和储存(CCS)是一组可以减少合作的技术2新建和现有燃煤和燃气发电厂以及水泥生产和天然气处理设施等其他大型工业源的排放。CCS可以在减少温室气体(GHG)排放方面发挥重要作用,同时实现发电厂的低碳发电。

图1:煤炭是美国煤炭污染物的最大空气污染物,何时开采,运输到电厂,储存和烧毁礼貌:科技服务公司

煤在开采、运输到发电厂、储存和燃烧时会产生污染。提供:科技服务公司。

CCS是捕获CO的过程2在它进入大气之前,将其运输并储存(碳封存)几个世纪或几千年。通常,公司2从大型点源(如化工厂、燃煤或生物质发电厂)捕获,然后储存在地下地质构造中。目的是防止CO的释放2以减轻气候变化影响为目的的重工业。尽管公司2几十年来一直注入地质地层,用于各种目的,包括提高采收率(EOR)、长期CO2存储是一个相对较新的概念。

碳捕集与利用(CCU)和碳捕获与封存(CCS)有时被统称为碳捕集、利用与封存(CCUS)。这是因为CCS是一个相对昂贵的过程,它产生的产品本质上价值很低(即CO)2)因此,当碳捕获与利用过程相结合时,在经济上更有意义,在利用过程中,廉价的CO2可用于生产高价值化学品和其他产品,以抵消捕集作业的高成本。

CO.2可从工业来源如水泥窑直接捕获,使用多种技术,包括吸收、吸附、化学环路、膜气体分离或气体水化。截至2020年,约占全球二氧化碳总量的千分之一2碳排放被CCS捕获。大多数项目都是工业项目。

据估计美国温室气体排放和吸收清单,占总公司的40%以上2美国的排放来自电力发电和行业。CCS可以减少CO2燃烧化石燃料的发电厂的排放量减少了80%至90%。CCS技术应用于一座500兆瓦燃煤发电厂,该发电厂排放约300万吨二氧化碳2每年减少温室气体排放(效率降低90%),相当于每年减少30多万个家庭的电力相关排放。

环保署的温室气体报告计划包括收集CO的设施2向地下注入它的市场供应它。根据该计划的说法,碳捕获在美国的120多种设施中,主要来自工业过程。co.2用于提高采收率、食品饮料制造、纸浆造纸和金属制造。

获取CO的成本2来自发电厂、大型工业制造设施和其他来源的资金非常重要。当生产者和制造商对这些技术的投资没有明显的投资回报(ROI)时,他们很难证明投资的合理性。CCS可能为排放者提供捕获CO的机会2为了满足清洁的电力计划要求并销售它以恢复捕获和净化它的一些成本。基于目前的CO2需求,CCS可以在碳捕获技术上提供有吸引力的投资回报。

图2:干冰有很多工业应用。提供:科技服务公司。

图2:干冰有很多工业应用。提供:科技服务公司。

回收公司2从发电厂

在美国工业史上,一些公司2资源(乙醇和氨植物)由经营有限公司的人拥有和操作2靠近原料气源的工厂。许多独立的美国公司2生产商仍然是消费者的直接销售供应商。然而,自从各大天然气公司通过行业整合出现以来,大部分原材料公司2卖给天然气炼厂。

生产商提供的原料天然气价格与炼油厂/天然气公司提供的价格存在很大的差价。原料天然气的价格从每吨5美元到25美元不等,而消费者市场价格通常在每吨60美元到100美元不等。在一些几乎没有区域竞争或没有本地供应的高价市场,CO2可以从150美元到每吨300美元。

2010年,道达尔美国商户公司2生产能力为每天40000吨(TPD)。大多数商人公司2现在来自乙醇工厂。乙醇工厂仍然是一氧化碳的主要来源2供应。从2002年开始,因天然气价格高企而关闭的合成氨工厂数量持续下降。由于目前天然气价格较低,这种情况可能会改变。

相同的保证金可以适用于能够有效捕获CO的电力生产商2从他们的过程中。有必要对CO进行评估2考虑到CO的区域性质,从CCS方案的生产成本,分销和开销。2了解市场情况以及生产CO的成本和要求后,供应及其在美国的最大市场2对于商人贸易是已知的,直接营销的风险可以被适当地评估。

图2:干冰有很多工业应用。提供:科技服务公司。

图2:干冰有很多工业应用。提供:科技服务公司。

CO.2作为有价值的产品

加工CO.2是一个有魅力的收入流的宝贵产品。它可以在许多美国市场供不应求。CO.2拥有复杂的供应链。原油公司2通常作为副产品制备,纯化为液态并递送到分布点。

应用领域包括食品加工,用于冷冻、冷冻、包装操作、饮料碳化和脱咖啡因。其他公司2市场包括提高采收率、尿素肥料生产、制药和医药、园艺、灭火剂、焊接和激光、制冷、清洁水应用、气溶胶推进剂以及作为消除侵扰的熏蒸剂。

CO的另一个关键申请2是干冰(见图2)。在食品工业中,它用于肉类加工,短期粮食储存,飞行中的餐饮和研发(研发)。在干冰爆破中,在从表面去除涂料时,使用干冰颗粒来代替喷砂。它有助于降低处置成本和清理。对于橡胶和塑料行业的使用,通过在旋转鼓中用压碎的干冰翻滚,从橡胶物体中取出闪光。在低温隧道和螺旋式冷冻机中,高压液体CO2通过将其转换为CO的混合物的喷嘴注入2覆盖在食品表面的气体和干冰“雪”。当它升华(直接从固体状态变为气体状态)时,制冷就转移到了产品上。干冰还广泛用于制药和生物技术行业。

公司的需求2

根据SRI咨询公司(2010年3月)提供的数据,全球对CO的需求2根据SRI数据,估计为每年8000万吨。其中,5000万吨/年用于北美地区的提高采收率,其余3000万吨/年用于其他所有用途,主要用于饮料碳酸化和食品工业等成熟行业。

SRI估计未来的需求将基于目前技术的预测增长1.4亿吨,尿素肥料,符合其剩余技术的示范项目的实施和商业化,符合其潜在的技术的预期发展。

CO.2市场机会

对于工业气体分销商,公司的增长潜力2产品市场强劲。商业公司的合并2在美国的业务显示在工业天然气业务的这一部门的兴趣。立法和自愿承诺减少使用氢氟碳(HFC)的制冷剂的使用开辟了增长机会,特别是CO2据SRI咨询说,生产者。

一种新兴用途2都在生产藻类。藻类可以作为燃料、可再生石油市场、化学市场、营养和健康科学的应用来源。CO.2可以与烟气排放,净化并销售给商业利益,以用于藻类生产。图3是演示如何捕获,分离和注入CO的过程的流程图2用于藻类养殖操作。

- 本文出现在气体技术补充

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美国能源信息管理局(EIA)

美国温室气体排放和吸收清单


Sudhir Brahmbhatt博士
作者简介:Sudhir Brahmbhatt博士是位于密苏里州Glencoe的Technology Services Inc.的总裁。
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