«Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе»

Технологии снижения углеродного следа. Лабораторная оценка эффективности твердых адсорбентов очистки дымовых газов

УДК: 541.183
DOI: -

Авторы:

¹ СПбПУ, Санкт-Петербург, Россия
² Газпромнефть НТЦ, Санкт-Петербург, Россия
³ Нео Инжиниринг, Санкт-Петербург, Россия

Ключевые слова: адсорбция, адсорбенты, цеолиты, улавливание, дымовые газы, углекислый газ, углеродный след, декарбонизация, MOF

Аннотация:

В статье проанализированы технологии улавливания углекислого газа с учетом перспектив и ограничений их применения. Рассмотрены основные типы сорбентов, такие как цеолиты, углеродсодержащие сорбенты и металлоорганические каркасы. Оценены их возможности и недостатки. Показано влияние условий эксплуатации на эффективность сорбции. Представлена оценка поглотительной способности, селективности адсорбентов по отношению к CO2 и их влагопоглощения. Обнаружено, что цеолит CaA наиболее эффективен при содержании CO2 до 1,5 %, активированные угли и шунгиты обладают низкой сорбционной активностью по отношению к CO2 в условиях эксперимента, рекомендуемыми условиями для их использования являются высокие парциальные давления и низкие температуры. Присутствие водяных паров в потоке газа отрицательно влияет на емкость адсорбентов, требует учета влагопоглотительной способности. Результаты исследования помогают выявить наиболее перспективные и эффективные технологии улавливания углекислого газа для применения в различных условиях и средах.

Список литературы:

1. State and Trends of Carbon Pricing / World Bank. – 2022. – URL: https://hdl.handle.net/10986/37455 (дата обращения 11.12.2023).
2. Шевелева Н.А. Направления и методы декарбонизации нефтегазового сектора // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2023. – № 2(311). – С. 25–31. – DOI: 10.33285/2411-7013-2023-2(311)-25-31
3. Amine-based solvent for CO2 absorption and its impact on carbon steel corrosion: A perspective review / Zhe Lun Ooi, Pui Yee Tan, Lian See Tan, Swee Pin Yeap // Chinese J. of Chemical Engineering. – 2020. – Vol. 28, Issue 5. – P. 1357–1367. – DOI: 10.1016/j.cjche.2020.02.029
4. Энергетика и охрана окружающей среды: моногр. / В.И. Бабий, А.Ф. Белоконова, Р.А. Белый, Л.Д. Берман; под ред. Н.Г. Залогина, Л.И. Кроппа, Ю.М. Кострикина. – М.: Энергия, 1979. – 351 с.
5. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Методы расчета выбросов вредных веществ с дымовыми газами котлов: учеб. пособие. – М.: МЭИ, 2000. – 68 с.
6. Carbon hollow fiber membranes for a molecular sieve with precise-cutoff ultramicropores for superior hydrogen separation / Linfeng Lei, Fengjiao Pan, А. Lindbråthen [et al.] // Nature Communications. – 2021. – Vol. 12. – Article No. 268. – DOI: 10.1038/s41467-020-20628-9
7. Recent advances on mixed matrix membranes for CO2 separation / Ming Wang, Zhi Wang, Song Zhao [et al.] // Chinese J. of Chemical Engineering. – 2017. – Vol. 25, Issue 11. – P. 1581–1597. – DOI: 10.1016/j.cjche.2017.07.006
8. Current status and development of membranes for CO2/CH4 separation: A review / Yuan Zhang, J. Sunarso, Shaomin Liu, Rong Wang // Int. J. of Greenhouse Gas Control. – 2013. – Vol. 12. – P. 84–107. – DOI: 10.1016/j.ijggc.2012.10.009
9. Pellegrini L.A., De Guido G., Valentina V. Energy and exergy analysis of acid gas removal processes in the LNG production chain // J. of Natural Gas Science and Engineering. – 2019. – Vol. 61. – P. 303–319. – DOI: 10.1016/j.jngse.2018.11.016
10. Algal biofuel production coupled bioremediation of biomass power plant wastes based on Chlorella sp. C2 cultivation / Hui Chen, Jie Wang, Yanli Zheng [et al.] // Applied Energy. – 2018. – Vol. 211. – P. 296–305. – DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.11.058
11. Performance evaluation of a green process for microalgal CO2 sequestration in closed photobioreactor using flue gas generated in-situ / G. Yadav, A. Karemore, S.K. Dash, R. Sen // Bioresource Technology. – 2015. – Vol. 191. – P. 399–406. – DOI: 10.1016/j.biortech.2015.04.040
12. Kinetic model for effects of simulated flue gas onto growth profiles of Chlorella sp. AE10 and Chlorella sp. Cv / Dujia Cheng, Xuyang Li, Yizhong Yuan, Quanyu Zhao // Biotechnology and Applied Biochemistry. – 2020. – Vol. 67, Issue 5. – P. 783–789. – DOI: 10.1002/bab.1829
13. Утилизация углекислого газа с учетом климатических особенностей региона / О.Р. Латыпов, А.Б. Лаптев, Ф.Б. Шевляков [и др.] // Проблемы сбора, подгот. и трансп. нефти и нефтепродуктов. – 2023. – № 2(142). – С. 174–194. – DOI: 10.17122/ntj-oil-2023-2-174-194
14. Технология декарбонизации топочных газов нефтеперерабатывающих предприятий / О.Р. Латыпов, А.Б. Лаптев, Ф.Б. Шевляков [и др.] // Электрон. науч. журн. Нефтегазовое дело. – 2022. – № 6. – С. 231–263. – DOI: 10.17122/ogbus-2022-6-231-263
15. Favre E. Carbon dioxide recovery from post-combustion processes: Can gas permeation membranes compete with absorption? // J. of Membrane Science. – 2007. – Vol. 294, Issue 1-2. – P. 50–59. – DOI: 10.1016/j.memsci.2007.02.007
16. Рахмуков Б.Х. Адсорбция на микропористом адсорбенте вдоль линии равновесия жидкость – пар (цеолит NaX – вода) / Б.Х. Рахмуков, И.И. Селиверстова, В.В. Серпинский, А.А. Фомкин // Изв. АН СССР. Сер. хим. – 1979. – Т. 28, № 11. – С. 2419–2422.
17. Hölderich W.F., van Bekkum H. Zeolites and related materials in organic syntheses. Brönsted and Lewis Catalysis // Studies in Surface Science and Catalysis. – 2001. – Vol. 137, Chapter 18. – P. 821–910. – DOI: 10.1016/S0167-2991(01)80260-3
18. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1984. – 592 с.