Улавливание и хранение углекислого газа.

advertisement
ТАЛЛИННСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Вирумааский Колледж
Александр Алексеев
Улавливание и хранение углекислого газа
Домашняя контрольная работа №2
Лектор: А. Згуро
Кохтла-Ярве 2014
Улавливание и хранение углекислого газа.
Улавливание и хранение СО2 очень важно для снижения выбрасываемых в
атмосферу газов. Уже существуют технологии, необходимые для отделения СО2 от других
газов и его улавливания. Необходимо развитие и применение этих технологий в широких
масштабах.
Сжигание органического топлива увеличивает концентрацию диоксида углерода в
атмосфере. Один из способов уменьшить количество выбрасываемого СО2 - больше
использовать альтернативные источники энергии. Такие как станции, использующие
энергию приливов, ветряные, солнечные, ядерные, геотермальные и гидроэлектрические
станции. У каждого из этих источников свои ограничения в использовании и перейти с
органического топлива на такие источники не так просто.
Главной задачей является не только уловить СО2, но и достаточно долго и
безопасно хранить газ.
Крупнейшими источниками СО2 являются электростанции, которые в основном
используют в качестве топлива – природный газ и уголь. При производстве железа, стали
и цемента - СО2 так же является побочным продуктом.
Существует три стратегии улавливания:



ОтделениеСО2после сжигания;
Удаление углерода перед сжиганием;
Сжигание органических топлив в присутствии кислорода.
Отделение СО2 после сжигания
Перед выходом в атмосферу для растворения СО2 может быть использован
химически и физический способ растворения. В химическом способе используются так
называемые амины. Формула для примера:R-NH2+H2O+CO2 → R-NH3HCO3 При
высокомдавлении и низкойтемпературе, они поглощают СО2 образуя химические связи. В
результате получается химический раствор, который затем при понижении давлении и
повышении температуры выделяет концентрированный СО2.
При физическом способе СО2 растворяют при помощи высокого давления, а за тем
вымывается растворителем при пониженном давлении. Растворитель может быть
использован повторно.
Существует так же способ охлаждения дымовых газов до температуры сжижения
СО2. Этот способ удобен с точки зрения транспортировки на автомашине или
специализированном судне. Однако этот метод требует существенных затрат энергии.
На ряду с другими методами используют мембраны, которые помогают отделить
одни газы от других.
Удаление углерода перед сжиганием.
При сгорании природного газа(СО4) выделяются СО2 и H2O. Если удалить углерод
перед сжиганием, то останется только водород, который при сгорании образует водяной
пар. Для этого топливо соединяют с кислородом или паром, что обеспечивает образование
соединения монооксида углерода (СО) и водорода. СОреагирует с паром образуя СО2 и
водород. СО2 отводится, а водород используют в качестве топлива для газовой турбины.
Сжигание органических топлив в присутствии кислорода.
Сжигание топлива в чистом кислороде увеличивает концентрацию СО2 (до 80%).
Этот процесс отменяет концентрирование газовой смеси перед изоляцией СО 2. Для того
чтобы отделить кислород от воздуха, который состоит по большей части из азота (78%),
нужно подогреть воздух. Подогревание приведет к разжижению кислорода.За тем
пропустить через мембраны, которые разделяткислород и азот пропуская их с разной
скоростью.
Существуют так же вещества, поглощающие азот из кислорода. Эти вещества
поддаются восстановлению, путем удаления из них азота, и использование их вновь.
Технологии хранение СО2.
Технологии секвестрации:
ХранениеСО2 в геологических полостях, в плане широкого применения, наиболее
многообещающий метод. Многие проекты уже нашли свои применения. Угольные
пласты, нефтяные и газовые месторождения, водно-солевые слои существуют миллионы
лет и претерпевают незначительные изменения, поэтому возможность их использования
для хранения СО2дает доступ к длительному хранению газа.
Нефтегазовый пласт.
Гидрокарбонаты находятся в пористых, проницаемых для жидкости породах, таких
как песчаники. В этих веществах содержатся поры, наполненные: нефтью, водой или
газом. После их удаления образуются пустоты которые отлично подходят для хранения
СО2. Непроницаемая порода, состоящая из соляной или глиняной породы, не даст газу
выйти.
Повышение нефтеотдачи.
На новом месторождении нефть находится под давлением. По мере добычи нефти
давление снижается и для продолжения добычи необходима подкачка. Одним из методов
является закачка СО2 в скважину. СО2 не только повышает давление, но и растворяет
нефть делая её более текучей, что несомненно облегчает добычу.
При повышении нефтеотдачи через инъекционную скважину закачивается СО2, где
он образует зону смешивания с нефтью. Давление СО2 и расширяющейся нефти
выталкивает углеводороды вверх к скважине. После этого СО2 отделяется от нефти и
снова подается в скважину. Такой метод используется в Канаде - месторождение
«Вейберн».
Месторождения, которые исчерпаны или почти исчерпанные могут использоваться
для хранения СО2.
Угольные пласты
Угольные залежи, находящиеся на недостижимой для добычи глубине. Уголь будет
поглощать СО2. Обычно угольные залежи содержат метан. Когда в шахту закачивается
СО2, то уголь поглощает его, при этом выделяется метан. Как и в случае с повышением
нефтеотдачи, образуемый метан – полезное топливо.
Проблема в этом случае состоит в увеличении объема угля при поглощении СО2.
Это может вызвать сужение каналов, по которым поступает газ. Вывод – ограничение
емкости хранения.
Водоносные слои
Эти места наиболее подходят для хранения СО2 глубоко под землей. Они
наполнены соленой водой. Частично СО2 будет растворяться в воде. В некоторых видах
пород он будет образовывать стабильные карбонатные отложения.
Все эти технологии позволят долгое время хранить СО2. Перед хранением
необходимо провести геологические исследования, которые делаются для нефтяных и
газовых месторождений, подтверждающие герметичность зоны.
Используемые материалы:
http://www.planetseed.com/ru/relatedarticle/ulavlivaniie-i-khranieniie-ughlieroda 29.10.2014
(16:30)
http://www.findpatent.ru/patent/239/2390371.html 20.10.2014 (13:03)
http://data.vk.edu.ee/KAUGOPE/Kaugope_RDKR_4.kursus/Saastev_tehnoloogia/Loengud/Loen
gud/Loeng_10.pptЗгуро, А.А. Сберегающаятехнология. Лекция №10. 29.10.2014
Скачать