Как проверить клапан адсорбера приора: Клапан продувки адсорбера автомобиля Приора – проверка неисправностей

Содержание

Ошибки в работе системы улавливания паров бензина на Лада Нива

В состав системы улавливания паров бензина на автомобилях Лада Калина, Лада Приора и Лада 4х4 входит угольный адсорбер с электромагнитным клапаном продувки и соединительные трубопроводы.

Ошибки в работе системы улавливания паров бензина на Лада Калина, Лада Приора и Лада 4х4, описание, схема подключения, коды ошибок и неисправностей, диагностическая карта проверки.

Пары бензина из топливного бака подаются в улавливающую емкость (адсорбер с активированным углем) для удержания их при неработающем двигателе. Пары поступают через патрубок, обозначенный надписью «TANK».

Контроллер, управляя электромагнитным клапаном, осуществляет продувку адсорбера после того, как двигатель проработает заданный период времени с момента перехода на режим управления топливоподачей по замкнутому контуру. Воздух подводится в адсорбер через патрубок «AIR», где смешивается с парами бензина. Образовавшаяся таким образом смесь засасывается во впускную трубу двигателя для сжигания в ходе рабочего процесса.

Контроллер регулирует степень продувки адсорбера в зависимости от режима работы двигателя, подавая на клапан сигнал с изменяемой частотой импульса (16 Гц, 32 Гц). Контроллер постоянно отслеживает влияние продувки (состояние по наполняемости парами топлива адсорбера) на работу двигателя по информации сигнала с управляющего датчика кислорода.

Если адсорбер имеет большой % наполнения парами топлива, контроллер уменьшает топливоподачу. Фактор характеризующий степень наполняемости парами топлива FUCOTE_W около 2%, соответственно, если % наполняемости парами топлива низкий – FUCOTE_W около 0%.

Контроллер при каждой поездке на прогретом двигателе проверяет состояние клапана продувки адсорбера, полностью закрывая его и открывая на значение, превышающее установленное для данного режима работы двигателя. По отклонению фактора коррекции топливоподачи контроллер определяет состояние клапана продувки адсорбера.

Схема подключения клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Диагностический прибор отображает коэффициент заполнения управляющего сигнала. Коэффициент 0% означает, что продувка адсорбера не осуществляется. Коэффициент 100% означает, что происходит максимальная продувка.

Контроллер включает электромагнитный клапан продувки когда:

— Температура охлаждающей жидкости выше определенного значения.
— Система работает в режиме обратной связи по сигналу датчика кислорода.
— Система исправна.

Неисправности и их причины.

Нестабильность холостого хода, остановка двигателя, повышенная токсичность и ухудшение ездовых качеств могут быть вызваны следующими причинами:

— Неисправность электромагнитного клапана продувки.
— Повреждение адсорбера.
— Переполнение адсорбера.
— Повреждения или неправильные соединения шлангов.
— Пережатие или засорение шлангов.

Визуальный контроль адсорбера и клапана продувки адсорбера.

Осмотреть электромагнитный клапан и адсорбер. При наличии трещин или повреждений корпуса узел заменить. Проверить надежность соединения шлангов подвода разрежения и паров из бензобака.

Диагностическая информация.

В контроллере Bosch MЕ17.9.7 используется драйвер клапана продувки адсорбера, обладающий функцией самодиагностики. Он может определять наличие таких неисправностей, как обрыв, короткое замыкание на массу или источник питания цепи управления клапаном продувки адсорбера. Управлять состоянием клапана можно с помощью диагностического прибора в режиме: «2 — Управление ИМ».

Код ошибки Р0441 — Система улавливания паров бензина, неверный расход воздуха через клапан продувки адсорбера.

Код ошибки Р0441 заносится если:

— Двигатель работает больше 1200 секунд.
— Двигатель работает на холостом ходу
— Проверка системой управления клапана продувки адсорбера дала отрицательный результат.

Сигнализатор неисправностей загорается на 3-ей поездке после возникновения устойчивой неисправности.\

Описание проверок системы улавливания паров бензина.

Последовательность соответствует цифрам на карте.

1. Проверяется наличие постоянной неисправности.
2. Проверяется исправность клапана продувки адсорбера.

Диагностическая карта проверки клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Диагностическая информация.

Процедура проверки клапана продувки адсорбера выполняется следующим образом:

— На холостом ходу плавно изменяется пропускная способность клапана продувки адсорбера от 0 до 92%.
— Система при этом контролирует изменение состава топливовоздушной смеси и значения массового расхода воздуха. Если изменения не зафиксированы, то неисправен клапан продувки или соединительные шланги.

Процедура проверки выполняется один раз за поездку при положительном результате и два раза при отрицательном результате первой проверки. Проверка может быть прервана, если двигатель работает нестабильно.

Причиной возникновения кода неисправности могут быть:

— Заклиненный в открытом или закрытом состоянии клапан продувки адсорбера, который начинает открываться только при большом коэффициенте продувки адсорбера (выше 70%).
— Пережатие или засорение шлангов, соединяющих адсорбер с двигателем.
— Неправильное подключение шлангов к клапану продувки адсорбера.
— Утечка разрежения в системе улавливания паров бензина.

Код неисправности Р0444 — Клапан продувки адсорбера, обрыв цепи управления.

Код неисправности Р0444 заносится если:

— Двигатель работает.
— Самодиагностика драйвера клапана продувки адсорбера определила на выходе отсутствие нагрузки.

Сигнализатор неисправностей загорается через 2 драйв-цикла после возникновения кода неисправности.

Описание проверок клапана продувки адсорбера.

Последовательность соответствует цифрам на карте.

1. Проверяется наличие постоянной неисправности.
2. Проверяется цепь питания клапана продувки адсорбера.
3. Проверяется цепь управления клапаном продувки на обрыв.
4. Проверяется исправность электромагнитного клапана продувки адсорбера.

Диагностическая карта проверки клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Код ошибки Р0458 — Клапан продувки адсорбера, замыкание цепи управления на массу.

Код ошибки Р0458 заносится если:

— Двигатель работает.
— Самодиагностика драйвера клапана продувки адсорбера определила на выходе замыкание на массу.

Сигнализатор неисправностей загорается через 2 драйв-цикла после возникновения кода неисправности.

Описание проверок клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Последовательность соответствует цифрам на карте.

1. Проверяется наличие постоянной неисправности.
2. Определяется наличие замыкания на массу цепи управления клапаном продувки.

Диагностическая карта проверки клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Код неисправности Р0459 — Клапан продувки адсорбера, замыкание цепи управления на бортовую сеть.

Код неисправности Р0459 заносится если:

— Двигатель работает.
— Самодиагностика драйвера клапана продувки адсорбера определила на выходе замыкание на источник питания.

Сигнализатор неисправностей загорается через 2 драйв-цикла после возникновения кода неисправности.

Диагностическая карта проверки клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Описание проверок клапана продувки адсорбера системы улавливания паров бензина.

Последовательность соответствует цифрам на карте.

1. Проверяется наличие постоянной неисправности.
2. Определяется наличие замыкания на источник питания цепи управления клапаном продувки.
3. Проверяется исправность электромагнитного клапана продувки адсорбера.

Похожие статьи:

  • Легкая армейская амфибия ВАЗ-2122 Река, история создания и особенности конструкции.
  • Валерий Павлович Семушкин, автор стиля и дизайна автомобилей ВАЗ-2121 Нива, ВАЗ-21213 Нива и ВАЗ-2123 Chevrolet Niva.
  • Автомобили Нива ВАЗ-21215, ВАЗ-2129, BA3-2130 Кедр, ВАЗ-2131, ВАЗ-213102 и ВАЗ-2329, история создания и особенности конструкции.
  • ВАЗ-21213 Нива, история создания, основные характеристики и особенности конструкции, совершенствование модели ВАЗ-21214 Лада 4х4.
  • Каталитический нейтрализатор двигателя 21129 автомобилей Лада Веста, принцип действия, электрическая схема, коды ошибок и неисправностей, диагностическая карта устранения неисправностей.
  • Система впуска воздуха двигателя 21129 автомобилей Лада Веста, принцип действия, электрические схемы, коды ошибок и неисправностей, диагностическая карта устранения неисправностей.

Проверка и замена клапана адсорбера Лада Веста ⋆ I Love My Lada

Бензиновые пары вредны не только тогда, когда мы вдыхаем их в непосредственной близости от емкости или бака с бензином. Тысячи автомобилей в большом городе могли бы выбрасывать несметное количество не только вредных выхлопов, но и бензиновых испарений. Адсорбер отвечает за количество вредных испарений, а клапан продувки адсорбера на Лада Веста имеет некоторые особенности, от которых владельцам хотелось бы избавиться. Как заменить и отремонтировать клапан адсорбера, будем разбираться сегодня.

Адсорбер и клапан продувки на Лада Веста. Назначение и принцип работы

Научно доказано, что 300 г пролитого бензина загрязняет 200 000 квадратных метров воздуха и если бы не адсорбер и клапан его продувки в конструкции Лада Веста, нам пришлось бы туго. При концентрации бензина в воздухе в количестве 2,2%, после десяти вдохов человек теряет сознание, а при концентрации 3% — мгновенное отравление вплоть до коматозного состояния или клинической смерти. Виной всему тетраэтилсвинец, который входит в состав топлива.

Система улавливания паров топлива Лада Веста

Впрочем, достаточно страшилок. Как раз адсорбер оберегает нас и окружающих от отравления парами бензина, особенно при высокой температуре воздуха. Система улавливания паров топлива на Лада Веста состоит из адсорбера с угольным фильтрующим элементом и электромагнитного клапана продувки, которые соединяются трубопроводами. Бензиновые испарения из топливного бака поступают непосредственно в контейнер с угольным элементом (адсорбер). Его задача — удерживать пары взаперти, пока мотор не запущен.

Да, пары никуда не деваются, они заключены в контейнере с впитывающим угольным элементом до тех пор, пока двигатель вновь не запустится и не дойдет до той фазы, пока топливо начнет поступать в бак по обратному топливопроводу. В этот момент срабатывает система подачи бензина по замкнутому кругу, управляемая контроллером.

Пары бензина поступают в адсорбер по патрубку TANK, а воздух подается по патрубку AIR. После этого воздух смешивается с бензиновыми испарениями и отправляется в камеру сгорания выполнять свои основные задачи.

В зависимости от режима работы двигателя и степени его прогрева потребность в рабочей смеси может быть разной. Ее контролирует ЭБУ и дозирует воздух с помощью электромагнитного клапана продувки адсорбера, подавая на него напряжение с переменной частотой импульса от 16 до 32 Гц. Следовательно, для приготовления максимально эффективной рабочей смеси необходимо постоянно регулировать процент наполнения парами бензина, поэтому контроллер все время тестирует клапан продувки адсорбера на работоспособность. Как только меняется режим работы мотора, система полностью закрывает клапан и открывает его на столько, чтобы немного превысить номинальное значение подачи воздуха.

Принципиальная схема системы улавливания паров бензина

Если контроллер фиксирует отклонения в работе клапана, электроника тестирует уровень и характер заполняющего сигнала. В крайнем минимальном положении клапана (0% заполнения) продувка адсорбера не проводится. При 100% заполнении адсорбера продувка максимальная. Клапан срабатывает в нескольких случаях:

  • перегрев двигателя, что определяется по температуре антифриза для конкретного режима работы;
  • сигнал от катализатора (точнее, от лямбда-зонда) тоже служит поводом для активации клапана продувки;
  • при нормальной работе системы улавливания паров в штатном режиме.

Неисправности адсорбера и клапана продувки. Как проверить на Лада Веста

Более всего клапан продувки адсорбера на Лада Веста обращает на себя внимание очень шумной работой, цоканьем, вибрациями, которые прекрасно передаются в салон. Что не слишком приятно. Но это не самая страшная беда клапана и все системы улавливания паров. Очень часто при нестабильных холостых оборотах, провалах при разгоне, высокой токсичности выхлопа мы виним что угодно, только не систему улавливания паров бензина — свечи, забитые форсунки, бензонасос, электронику… А дело может быть всего лишь в системе улавливания испарений:

  • неисправность электромагнитного клапана продувки адсорбера;
  • механические повреждения корпуса адсорбера;
  • адсорбер переполнен;
  • трещины, разрезы на шлангах;
  • пережатые шланги;
  • неправильная установка шлангов.

Есть еще прямые симптомы, указывающие на неработоспособность клапана продувки адсорбера:

  • избыточное давление в топливном баке, шипение при открывании пробки заливной горловины;
  • реже загорается лампа Check Engine, сканер выдает ошибки P0443, P0444, P0458, P0459;
  • плавающие обороты, двигатель глохнет после запуска, провалы и все, о чем мы говорили до этого.

Все это можно быстро проверить своими силами.

Как проверить клапан продувки и адсорбер на Лада Веста

Открываем капот и находим клапан продувки адсорбера. Внимательно осматриваем его на предмет внешних повреждений. Также осматриваем шланги и целостность патрубков. Внимательно осматриваем корпус адсорбера. Он не должен иметь никаких видимых повреждений. После внешнего осмотра приступаем к проверке электромагнитного клапана продувки адсорбера:

  1. Отключаем разъем на корпусе клапана и осматриваем контакты на предмет появления окиси. При необходимости зачищаем контакты на клапане и на контактной колодке.
  2. Проверяем сопротивление между обмотки клапана мультиметром в режиме омметра. Номинальное сопротивление обмотки — 25-30 Ом. Если выясняется, что обмотка оборвана или закорочена, клапан подлежит замене целиком.
  3. Подаем 12 Вольт на выводы клапана принудительно, не перепутав минус с плюсом. При срабатывании слышим характерный щелчок. Щелчка нет — под замену.
  4. При поданном напряжении на клапан и после его срабатывания принудительно создаем разряжение в клапане с помощью большого шприца или груши. Клапан снова должен сработать.

Клапан адсорбера цокает, вибрации. Что делать

Если клапан громко цокает и вибрирует, это вызывает раздражение многих водителей. При этом проверка показала его исправность. Внимательно смотрим на фальшрешетку радиатора и вспоминаем, что мы ездим не на БМВ, а на автомобиле производства АвтоВАЗ. Это же Ижевск и Тольятти.

Завод, кстати, не признает шум при работе адсорбера неисправностью и говорит, что это нормально. Тем не менее смириться с этим сложно, поэтому многие водители решаются на шумовиброизоляцию клапана.

Для этого клапан снимают и оборачивают обычным шумоизоляционным самоклеящимся материалом, после чего клапан продувки адсорбера на Лада Веста ведет себя поспокойнее. Как это делается показано в фото отчете от нашего читателя. Единственное, что можно добавить — тщательно обезжириваем каждый слой шумки и по возможности аккуратно выкраиваем куски изоляции, чтобы она не мешала шлангу плотно надеваться на штуцер.

Как поменять клапан адсорбера на Лада Веста и какой ставить

Замена клапана продувки адсорбера осложняется лишь тем, что завод пожалел длины проводов для фишки разъема и снимать ее нужно аккуратно. Демонтаж проходит быстро. Для этого сдергиваем фиксатор на себя, отключаем колодку с проводами, после чего отключаем трубку паропровода, тоже нажав на фиксатор. Так же отключаем нижнюю трубку сообщения клапана с адсорбером. Снимаем клапан с кронштейна.

Штатный клапан продувки адсорбера на Лада Веста имеет артикул 82 00 248 821. Его же ставят и на X-Ray. Тем не менее подходят электромагнитные клапана от Гранты (11180-1164200-00, 11180-1164200-01), Приоры и Нивы (21103-1164200-01, 21103-1164200-02 или 21103-1164200-03) и Лады Ларгус (8200692605). С завода установлен клапан Автоваз с оригинальным каталожным номером. Его цена около 10 долларов. Клапана Renault и Valeo с такими же номерами стоят на два-три доллара дешевле. Подходят любые клапана от Логана, Сандеро, Ларгуса, максимальная цена клапана продувки производства Франции — 15 долларов.

Трубка клапана и дроссельного патрубка в сборе имеет артикул 8450006406, а кронштейн крепления клапана — 8200584324. Адсорбер в сборе имеет артикул 8450006397 и стоит около $30.

21103116420002 Клапан ВАЗ-21103 продувки адсорбера УТЕС — 21103-1164200-02 21103-1164200

21103116420002 Клапан ВАЗ-21103 продувки адсорбера УТЕС — 21103-1164200-02 21103-1164200 — фото, цена, описание, применимость. Купить в интернет-магазине AvtoAll.Ru








Распечатать

23

1

Применяется: ВАЗ, ГАЗ, CHEVROLET

Артикул:
21103-1164200-02еще, артикулы доп.

: 21103-1164200скрыть

Код для заказа: 072257

Есть в наличии

Доступно для заказа>10 шт.Данные обновлены: 10.02.2021 в 12:30

Код для заказа
072257

Артикулы
21103-1164200-02, 21103-1164200

Производитель
УТЕС

Каталожная группа:

..Система питания двигателя
Двигатель

Ширина, м:

0.05

Высота, м:

0. 035

Длина, м:

0.07

Вес, кг:

0.12

Описание

Клапан продувки адсорбера 21103-1164200-02

Предназначены для продувки адсорбера системы улавливания паров бензина автомобиля, оснащенного электронной системой управления двигателя, разработаны для норм токсичности ЕВРО — 3(21103) и ЕВРО-2(2112), удовлетворяют повышенным требованиям европейских стандартов по экологии.

Скорость потока воздуха контролируется посредством широтно-импульсной модуляции входного напряжения на клапаны, которая регулирует соотношение уровней напряжения во включенном и выключенном состоянии клапанов.

Клапаны устанавливаются в составе адсорбера на автомобили, эксплуатируемые в условиях умеренного и тропического климатов при температуре окружающего воздуха от −40°С до +45°С. Применяются на всех видах автомобилей ВАЗ, имеющих нейтрализатор и систему улавливания паров.

Технические характеристики

  • Напряжение питания клапана (постоянный ток): 8…14 В
  • Режим работы импульсный с частотой включения: 32 Гц
  • Рабочий диапазон температур −40°С…+130°С
  • Номинальная пропускная способность при разряжении: 45±5 л/мин
  • Масса клапана: не более 0,11 кг

Использована информация: ОАО «Утес»

Отзывы о товаре

Где применяется

Сертификаты

Обзоры

Статьи о товаре



  • «Хрустальные» ВАЗы: Нива

    2 Апреля 2013

    Серия статей ‘«Хрустальные» ВАЗы или типичные поломки отечественных автомобилей’ знакомит автолюбителей с характерными неисправностями, которые возникают при эксплуатации машин АвтоВаза. Данная статья посвящена любимице охотников и рыболовов — «Ниве».



  • «Хрустальные» ВАЗы: «Восьмёрка», Калина, Приора

    26 Марта 2013

    Серия статей ««Хрустальные» ВАЗы, или типичные поломки отечественных автомобилей» рассказывает о характерных проблемах и неполадках машин, выпускаемых Волжским автомобильным заводом. Сегодня мы поговорим о переднеприводном семействе «Самара», а также его современных аналогах.

Наличие товара на складах и в магазинах, а также цена товара указана на 10.02.2021 12:30.


Цены и наличие товара во всех магазинах и складах обновляются 1 раз в час.
При достаточном количестве товара в нужном вам магазине вы можете купить его без предзаказа.

Интернет-цена — действительна при заказе на сайте или через оператора call-центра по телефону
8-800-600-69-66. При условии достаточного количества товара в момент заказа.


Цена в магазинах — розничная цена товара в торговых залах магазинов без предварительного заказа.


Срок перемещения товара с удаленного склада на склад интернет-магазина.

Представленные данные о запчастях на этой странице несут исключительно информационный характер.

685a91ba12c6209b9a2ca8e390b88f3b



Добавление в корзину

Доступно для заказа:

Кратность для заказа:

Добавить

Отменить

Товар успешно добавлен в корзину


!

В вашей корзине
на сумму

Закрыть

Оформить заказ

Как проверить клапан адсорбера — инструкция

Адсорбер – второстепенный элемент автомобиля, представляющий собой банку с активированным углем, главным предназначением которой является поглощение паров бензина из бака для недопущения их попадания в атмосферу (согласно нормам Евро 2 и выше).

В адсорбере эти пары превращаются в конденсат и отправляются на дожигание в двигатель. Но ведь в статье речь будет идти о клапане адсорбера, что это такое? – наверняка, спросите вы. Отвечаем. Клапан адсорбера во всей этой системе как раз и обеспечивает отправку (продувку) конденсата в двигатель, а также своевременную вентиляцию всего механизма.

Насколько важен в работе автомобиля клапан адсорбера?

Неисправность данного, казалось бы, незначительного узла приводит к тому, что бензобак плохо проветривается, что может в свою очередь провоцировать разрежение и, как следствие этого, деформацию и/или повреждение бензонасоса.

Одновременно с этим невентилируемый адсорбер вызывает чрезмерное скопление бензина во впускном коллекторе, а это далеко не лучшим образом может отразиться на работе всего мотора (выйдет из строя катализатор, лямбда-зонт, быстро начнут засоряться свечи и т.д.). Вот почему при слабой тяговитости мотора, заметных провалах в его работе на холостом ходу, а также шипении во время откручивая крышки бензобака все свои силы первым делом следует направить на диагностику клапана адсорбера (сам адсорбер ломается крайне редко). Это же рекомендация актуально для ситуаций, когда на вашей панели приборов загорается ошибка «check engine».

Как проверить клапан адсорбера: пошаговая инструкция.

  1. Откройте капот и снимите минусовую клемму аккумулятора.
  2. Отсоедините колодку проводов, идущую непосредственно к клапану продувки адсорбера (далее КПА). Для этого достаточно просто нажать на пластмассовый фиксатор и потянуть колодку на себя.
  3. От штуцеров клапана отсоедините подводящий и отводящий шланги.
  4. Ключом на 10 выверните 2 крепежных болта кронштейна, удерживающих его на впускной трубе.
  5. Снимите КПА вместе с кронштейном.
  6. К подводящему штуцеру клапана присоедините обычный шприц (медицинский). В качестве переходника здесь можно использовать шланг подвода разряжения к КПА.
  7. Вытяните из шприца плунжер. Если клапан исправен, во время этого действия вы будете ощущать стремление плунжера вернуться в исходное положение. Но это еще не вся проверка.
  8. Подключите к выводам КПА источник постоянного тока напряжением 12 В. В ответ клапан должен открыться: вы услышите характерный щелчок, и разряжение в шприце исчезнет. Если этого не произошло, КПА следует заменить в соответствии с маркировкой, которую вы найдете на кронштейне. Ну, а если все в порядке, возвращайте клапан на его законное место: закрепите кронштейн болтами, подключите к КПА шланги и колодку проводов, – и верните напряжение в сеть автомобиля.

Как видите, если знать, как проверить клапан адсорбера, саму процедуру можно провести менее, чем за 15 минут, – для вас мелочь, всего 8 действий, а для автомобиля – своевременная диагностика, продляющая жизнь «сердцу» авто и многим другим его узлам.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Похожие публикации

★ Как проверить клапан адсорбера ваз 2110 | Информация

Пользователи также искали:



клапан адсорбера гранта,

напряжение на клапане адсорбера,

напряжение на клапане,

признаки неисправности клапана,

продувки,

пропускает,

гранта,

рено логана,

ремонт клапана,

2114 купить,

напряжение на клапане адсорбера,

признаки неисправности клапана адсорбера приора,

клапан продувки адсорбера ваз 2110,

клапан адсорбера пропускает,

клапан адсорбера гранта,

как проверить клапан адсорбера рено логана,

ремонт клапана адсорбера,

клапан адсорбера ваз 2114 купить,

как проверить клапан адсорбера,

ваз,

адсорбера,

как проверить адсорбер,

клапан адсорбера,

адсорбер,

как проверить,

клапана адсорбера,

клапаном,

клапан,

адсорбера ваз,

адсорбера ваз 2110,

клапан адсорбера 2110,

клапан ваз,

ВАЗ P0444 Замыкание на источник питания или обрыв цепи управления клапаном продувки адсорбера

Код Р0444 заносится, если :

двигатель работает;
самодиагностика драйвера клапана продувки адсорбера определила на выходе замыкание на источник питания или отсутствие нагрузки.
При возникновении постоянной неисправности лампа «CHECK ENGINE» загорается через 2 драйв-цикла.

ЧТО ПРОВЕРЯТЬ:

1. Проверяется цепь питания клапана продувки адсорбера (провода 58/82 РЧ).

2. Проверяется мультиметром напряжение на контакте «В» колодки жгута. В зависимости от показаний мультиметра определяется причина неисправности.

КАК ПРОВЕРЯТЬ:

Подключите кабель-адаптор к диагностическому разъёму. Запустите двигатель.
С помощью меню «Ошибки» проверьте, активен ли код неисправности в данный момент.

Код неисправности в данный момент может быть неактивен. Код P0444 — непостоянный. В контроллере МР7.0Н используется драйвер клапана продувки адсорбера, обладающий функцией самодиагностики. Он может определять наличие таких неисправностей, как обрыв, короткое замыкание на массу или источник питания цепи управления клапаном продувки. В случае отсутствия других кодов, проанализируйте условия возникновения кода. Используйте также «Карты неисправностей».

1. Заглушите двигатель. Отсоедините колодку жгута от клапана продувки адсорбера.
Включите зажигание. Пробником, соединённым с массой, проверьте контакт «A» колодки жгута.

Если не горит лампочка пробника — обрыв проводов 58 или 82 РЧ.

Подключить мультиметр между контактом «B» колодки жгута и массой.

Какое напряжение показывает мультиметр?

Если менее 1 В — обрыв провода 52 ЗЖ или неисправен контроллер.

Если в пределах 4…6 В — неисправен клапан продувки адсорбера.

Если более 10 В — замыкание провода 52 ЗЖ на источник питания или неисправен контроллер.

После ремонта запустите двигатель, сбросьте коды и убедитесь в отсутствии сигнала лампы «CHECK ENGINE».

что это такое, для чего нужен, как работает, признаки неисправности

При контакте бензина с воздухом происходит выделение паров, которые, попадая в атмосферу, ухудшают экологию. Для их улавливания в вентиляционной системе бензобака устанавливается адсорбер. В ряде европейских стран применение этого устройства в автомобиле обязательно на законодательном уровне и определяется действием экологических стандартов Евро-2 и выше. Зная устройство адсорбер и зачем он необходим, вы сможете легко определить неисправности, а также лучше понять его преимущества.

Назначение и принцип работы клапана продувки адсорбера

Схема клапана абсорбера

Система EVAP устанавливается на бензиновые двигатели внутреннего сгорания для предотвращения попадания паров топлива в атмосферу. Электромагнитный клапан продувки адсорбера является элементом этой системы. Поэтому, чтобы выяснить, для чего нужен клапан адсорбера и как он работает, важно понять принцип работы всей системы. Конструкция адсорбера представляет собой емкость, заполненную адсорбентом, чаще всего активированным углем. Устройство соединено с топливным баком и управляющим клапаном автомобиля специальными трубками.

Клапан адсорбера установлен между впускным коллектором и адсорбером и выполняет функцию вентиляции.

Образующиеся в топливном баке пары бензина проникают в сепаратор, где они конденсируются и снова сливаются в бак. Какая-то часть паров не успевает конденсироваться в сепараторе и попадает через паропровод в адсорбер. В фильтрующей системе они поглощаются активированным углем, накапливаются и затем при запуске двигателя подаются во впускной коллектор. Процесс поглощения топливных испарений проходит только при отключенном двигателе. Когда автомобиль работает, электронный блок управления открывает электромагнитный клапан продувки адсорбера, через который поступает воздух и таким образом происходит вентиляция. При этом накопившийся конденсат вместе с воздухом высасываются из адсорбера и снова попадает в двигатель, где происходит его дожигание. Клапан адсорбера обеспечивает вентиляцию всего механизма и направляет топливный конденсат назад в двигатель.

Проверяем работоспособность адсорбера

Чтобы удостовериться, что неисправность связана именно с клапаном этого элемента, можно отправить авто на полную диагностику. Но, это дорого, поэтому попробуем сначала самостоятельно выявить возможные проблемы.

Прежде всего, нужно посмотреть, не выдает ли контроллер ошибки, например, «обрыв управления цепи». Если все нормально, то воспользуется ручной проверкой. Для этого достаточно подготовить мультиметр, отвертку и несколько проводов. После этого нужно выполнить несколько простых шагов:

  • Поднять капот машины и найти нужный клапан.
  • Отсоединить от этого элемента жгут с проводами. Для этого нужно сначала отжать специальный фиксатор креплений колодки.
  • Проверить, идет ли на клапан напряжение. Для этого необходимо включить мультиметр и переключить его в режим вольтметра. После этого черный щуп прибора подсоединяется к массе авто, а красный – к разъему с маркировкой «А», который находится на жгуте проводов. На следующем этапе необходимо завести мотор и посмотреть, какие показания выдает прибор. Напряжение должно быть таким же, как в аккумуляторе. Если его и вовсе нет или оно слишком маленькое, то вероятно придется искать более серьезную проблему. Если с напряжением все хорошо, то можно переходить к следующему шагу.
  • Демонтировать клапан продувки. Чтобы его снять нужно при помощи отвертки немного ослабить крепление хомутов. После этого можно будет легко сдвинуть клапан чуть вверх и по небольшому кронштейну плавно его вытащить. После этого устройство нужно подключить напрямую к клеммам АКБ. Один провод идет на клапан продувки (на «+»), а второй – подключается к «минусу». После этого оба проводника подключаются к соответствующим клеммам аккумулятора. Если при этом не произошло щелчка, то клапан полностью вышел из строя и лучше всего его заменить.

Клапан абсорбера: для чего нужен и на что влияет

Клапана в абсорбере — это технически простое устройство, которое работает по-разному, в зависимости от того, заведен мотор или нет. Как и все клапаны, должен открываться и закрываться.

Когда полость абсорбера забита или появилась другая какая-либо неисправность, то клапан работает со сбоями. С неисправным адсорберным клапаном могут произойти серьезные поломки автомобиля, потому что не стравливается давления из топливного бака и не происходит продувка полости.

 

Признаки неисправностей клапана абсорбера

Есть несколько признаков, симптомов, по которым можно выявить техническое состояние клапана:

      1. Датчика топлива показывает то полный бак, то пустой.
      2. После запуска двигателя, через мину 5-10 начинают плавать обороты.
      3. На холостых оборотах при нажатии на педаль, автомобиль начинает глохнуть.
      4. Двигатель не набирает обороты при движении. Долго разгоняется.
      5. При открытии крышки бензобака чувствуется вакуум, слышен свист.
      6. Повышен расход топлива.
      7. На холодную (когда мотор заведен, но еще не нагрелся) слышны стуки абсорбера, как будто стучат клапана.

Причиной выхода из строя абсорбера — это не всегда клапан. Это может быть сильное загрязнение абсорбирующего элемента, в данном случае угля. Газы должны спокойно проходить через гранулы угля и конденсироваться там.

Клапан стоит очень дешево. Поэтому есть возможность менять при обнаружении признаков не правильной работы двигателя. Можно также фильтрующий элемент адсорбера заменить своими руками: разобрать, старый уголь высыпать, насыпать новый уголь крупными гранулами.

 

Что такое адсорбер и для чего нужен

Как выглядит адсорбер

Процесс адсорбирования представляет собой поглощение газовых сред телами твердой либо жидкой консистенции. Соответственно, основная задача адсорбера – поглощать газы, не давая им попасть в окружающую среду. Однако это не выхлопные газы, а пары бензина, исходящие из полости топливного бака. Когда двигатель автомобиля работает, пойманные пары передаются во впускной коллектор, во время стоянки бензиновые пары нейтрализуются внутри адсорбера.

Таким образом, адсорбер не позволяет парам бензина проникать в окружающую среду, что требуется нормами современных экологических стандартов, а также не пропускает их в салон. Кроме того, задержка, конденсация паров и возвращение бензина обратно в топливную систему обеспечивает дополнительную экономию.

Также следует отметить такую функцию, выполняемую адсорбером, как комплексная вентиляция топливного бака. При расходовании топлива освобождаемое место заполняется воздухом, который подается именно через адсорбер. Здесь воздух фильтруется и осушается, что положительно сказывается на работе двигателя в целом.

Ключевым основанием для разделения адсорберов на отдельные классы является его наполнение. На сегодняшний день используются следующие варианты:

  • зернистый адсорбент, находящийся в неподвижном состоянии;
  • зернистый адсорбент, способный перемещаться в полости устройства;
  • мелкозернистое заполнение с кипящим нижним слоем.

Максимальную эффективность показывают адсорберы со статическим крупнозернистым наполнением. Основное его преимущество – защищенность от частичной или полной потери активного вещества вместе с топливными парами.

Что такое адсорбер и система EVAP

Многие автомобилисты называют устройство для поглощения паров топлива «абсорбером», но это неправильно, поскольку название «адсорбер» происходит от латинских слов «ad» (в пер. — «на») и «sorbeo» (в пер. — «поглощаю»), что вместе означает «поверхностное поглощение» (аккумулирование на поверхности). В свою очередь, абсорбер осуществляет поглощение всем объемом и в данном случае не может быть использован.

Схема системы улавливания паров топлива

Поскольку наибольшее количество паров скапливается в топливном баке, то и располагается адсорбер недалеко от него. Фактически он является частью целой системы улавливания паров бензина (EVAP). Последняя состоит из следующих элементов:

  • Сепаратор паров бензина.
  • Адсорбирующий элемент — емкость с адсорбирующим веществом.
  • Вентиляционный клапан.
  • Электромагнитный клапан продувки адсорбера (располагается между адсорбером и впускным коллектором).
  • Трубопроводы и шланги для соединения с топливным баком, впускным коллектором и атмосферой.

Помимо основных элементов, система EVAP является частью системы бортовой диагностики OBD-II и включает целый ряд датчиков (топливных испарений, давления) и электронный блок управления (ЭБУ), приводящий в действие электромагнитный клапан.

Неисправности клапана адсорбера и их устранение

Практически непрерывная работа адсорбера системы поглощения топливных паров может послужить причиной поломки клапана продувки. Неисправность клапана адсорбера часто приводит к повреждению бензонасоса. Из-за плохой вентиляции адсорбера накапливается бензин во впускном коллекторе, двигатель теряет мощность, а расход топлива постепенно увеличивается. Это может привести к полной остановке двигателя. От того, как работает клапан адсорбера, зависит работа всего автомобиля.

Как проверить работоспособность клапана продувки адсорбера?

Проверка клапана абсорбера

Чтобы вовремя заметить и исправить неполадки, необходима регулярная проверка клапана адсорбера. При этом выявить поломку можно по определенным косвенным признакам. При работе двигателя на холостых оборотах или в холодную погоду система поглощения паров издает характерные звуки, так щелкает клапан адсорбера. Некоторые путают этот звук с неисправностями ГРМ, роликов или других деталей. Проверить это можно, резко нажав на педаль газа. Если звук не изменился, значит это цокает клапан адсорбера. Специалисты могут объяснить, что делать, если клапан адсорбера стучит слишком сильно. Для этого необходимо закрутить регулировочный винт, при этом сначала он очищается от эпоксидной смолы.

Клапан абсорбера можно отрегулировать.

Винт поворачивается на приблизительно на пол-оборота. Если его закрутить слишком сильно, то контроллер выдаст ошибку. Такая регулировка клапана адсорбера сделает его работу мягче, а стук тише. Однако, как проверить клапан адсорбера на наличие поломок? Определить поломку клапана можно с помощью системы диагностики ошибок или механической проверкой. Коды электронных ошибок записаны в памяти контроллера и свидетельствует об электрическом повреждении. Для проверки клапана рекомендуется обращать внимание на такие выдаваемые контроллером ошибки, как «обрыв цепи управления клапана продувки адсорбера». Признаки, по которым можно механически определить неисправность клапана адсорбера:

  1. Появление провалов на холостом ходу двигателя.
  2. Очень низкая тяга двигателя.
  3. Не слышно звуков срабатывания клапана при работе двигателя.
  4. Шипение при открытии крышки бензобака свидетельствует о разрежении в системе. Это верный признак неисправности вентиляции адсорбера.
  5. Появление запаха топлива в салоне автомобиля. Однако, его появление могут вызвать и другие причины.

Неисправности электромагнитного клапана

Если адсорбер почти все время находится в бесперебойном режиме, то клапан продувки может легко перестать функционировать. Это повлечет за собой повреждение бензонасоса. Если адсорбер не осуществляет правильную вентиляцию, то бензин постепенно будет скапливаться во впускном коллекторе.

Подобное приводит к довольно неприятным «симптомам»:

  • На холостом ходу появляются так называемые провалы.
  • Нарушается тяга (такое впечатление, что ТС постоянно теряет мощность).
  • При запущенном двигателе не слышны звуки работающего клапана.
  • Заметно повышается расход топлива.
  • Во время открытия крышки бензобака раздается шипение и свист.
  • Датчик топливного бака буквально живет своей жизнью (он может показывать, что бензобак полон, а через секунду – что в нем ничего нет).
  • В салоне автомобиля появляется неприятный бензиновый «аромат».

Иногда фильтрующий элемент, наоборот, издает слишком громкие звуки, которые также не являются нормой. Чтобы удостовериться, что причиной служит именно неисправный клапан, а не ГРМ, достаточно резко нажать на газ. Если звуковой эффект остался таким же, то, скорее всего, проблема именно в клапане адсорбера.

В этом случае рекомендуется немного подкрутить регулировочный винт устройства. Однако закручивать его нужно не более чем на пол-оборота. Слишком сильная фиксация приведет к ошибке контроллера. Если такие манипуляции не помогли, то нужно провести более детальную диагностику.

Устройство автомобильного абсорбера

Простыми словами, конструкция абсорбера — это пластиковая банка с наполненным фильтрующим улавливающим элементом. Наилучшим веществом для улавливания и нейтрализации паров топлива является активированный уголь.

Адсорбер состоит из:
  • Сепаратор. Сепаратор улавливает пары бензина и отправляет их обратно в топливный бак.
  • Клапан гравитации. Клапан гравитации защищает от перелива топлива в случае, когда машина перевернулась. Клапан блокирует движение топлива.
  • Датчик давления. Датчик давления выполняет важную функцию — контролирует давление паров в топливном баке. При достижения максимально допустимого давления в баке, датчик открывается и стравливает давление.
  • Фильтрующий элемент (активированный уголь). Фильтрующий элемент в абсорбере автомобиля — это уголь в крупных гранулах. Крупные гранулы позволяют парам проходить через слой угольного порошка и конденсироваться.
  • Соединительные трубки. Соединительные трубки служат для соединения всех элементов конструкции.
  • Электромагнитный клапан. Электромагнитный клапан меняет режимы улавливания топливных паров.

% PDF-1.4
%
235 0 объект
>
endobj

xref
235 96
0000000016 00000 н.
0000002941 00000 н.
0000003100 00000 н.
0000003835 00000 н.
0000003974 00000 н.
0000004575 00000 н.
0000004816 00000 н.
0000005416 00000 н.
0000005443 00000 п.
0000005702 00000 н.
0000006213 00000 н.
0000006568 00000 н.
0000009744 00000 н.
0000009962 00000 н.
0000010513 00000 п.
0000010585 00000 п.
0000010697 00000 п.
0000010811 00000 п.
0000011339 00000 п.
0000012573 00000 п.
0000013730 00000 п.
0000013932 00000 п.
0000015207 00000 п.
0000015580 00000 п.
0000015876 00000 п.
0000016146 00000 п.
0000016695 00000 п.
0000017092 00000 п.
0000017226 00000 п.
0000018514 00000 п.
0000018810 00000 п.
0000022588 00000 п.
0000022708 00000 п.
0000023905 00000 п.
0000024190 00000 п.
0000024552 00000 п.
0000024953 00000 п.
0000025572 00000 п.
0000025789 00000 п.
0000025964 00000 п.
0000026214 00000 п.
0000026440 00000 п.
0000026572 00000 п.
0000026686 00000 п.
0000027917 00000 н.
0000029048 00000 н.
0000029896 00000 н.
0000030575 00000 п.
0000031419 00000 п.
0000031489 00000 п.
0000031569 00000 п.
0000038283 00000 п.
0000038529 00000 п.
0000038690 00000 п.
0000038963 00000 п.
0000055804 00000 п.
0000055874 00000 п.
0000055975 00000 п.
0000056318 00000 п.
0000056722 00000 п.
0000079825 00000 п.
0000080068 00000 п.
0000080151 00000 п.
0000080206 00000 п.
0000080320 00000 п.
0000080347 00000 п.
0000080644 00000 п.
0000080767 00000 п.
0000082405 00000 п.
0000082688 00000 п.
0000083080 00000 п.
0000083181 00000 п.
0000084084 00000 п.
0000084355 00000 п.
0000084698 00000 п.
0000086919 00000 п.
0000087248 00000 п.
0000088523 00000 п.
0000088562 00000 п.
0000129189 00000 н.
0000129228 00000 н.
0000129313 00000 н.
0000129398 00000 н.
0000129519 00000 п.
0000129665 00000 н.
0000129743 00000 н.
0000130010 00000 н.
0000130088 00000 н.
0000130355 00000 н.
0000130433 00000 н.
0000130700 00000 н.
0000130778 00000 н. 1.* _ \ psOL @ # koIy: mFmJNvIex8

Адсорбция / Активный уголь

Адсорбция активированным углем

Адсорбция — это процесс, при котором твердое вещество используется для удаления растворимого вещества из воды. В этом процессе активированный уголь является твердым веществом. Активированный уголь производится специально для достижения очень большой внутренней поверхности (от 500 до 1500 м 2 / г). Эта большая внутренняя поверхность делает активированный уголь идеальным для адсорбции. Активированный уголь бывает двух видов: порошковый активированный уголь (PAC) и гранулированный активированный уголь (GAC).Версия GAC в основном используется для очистки воды, она может адсорбировать следующие растворимые вещества:

Лист данных Активный уголь

  • Адсорбция органических неполярных веществ, таких как:
    • Минеральное масло
    • BTEX
    • Полиароматические углеводороды (ПАУ)
    • (Хлорид) фенол
  • Адсорбция галогенированного вещества: I, Br, Cl, H en F
  • Запах
  • Вкус
  • Дрожжи
  • Различные продукты ферментации
  • Неполярные вещества (Вещества, не растворимые в воде)

Примеры использования активированного угля в различных процессах:

  • Очистка грунтовых вод
  • Дехлорирование технологической воды
  • Очистка воды для плавательных бассейнов
  • Полировка очищенных стоков

Описание процесса:

90 002 Вода перекачивается в колонну, содержащую активированный уголь, эта вода покидает колонну через дренажную систему. Активность колонки с активированным углем зависит от температуры и природы веществ. Вода постоянно проходит через колонку, что приводит к скоплению веществ в фильтре. По этой причине фильтр необходимо периодически заменять. Использованный фильтр можно регенерировать разными способами, гранулированный уголь можно легко регенерировать, окисляя органические вещества. Эффективность активированного угля снижается на 5-10% 1). Небольшая часть активированного угля разрушается в процессе регенерации и подлежит замене.Если вы будете работать с разными колонками последовательно, вы можете быть уверены, что ваша система очистки не исчерпает себя полностью.

Описание адсорбции:

Молекулы из газовой или жидкой фазы будут физически прикрепляться к поверхности, в этом случае поверхность состоит из активированного угля. Процесс адсорбции происходит в три этапа:

  • Макротранспорт: движение органического материала через систему макропор активного угля (макропоры> 50 нм)
  • Микротранспорт: движение органического материала через мезо — система пор и микропор активного угля (микропоры <2 нм; мезопоры 2-50 нм)
  • Сорбция: физическое прикрепление органического материала к поверхности активированного угля в мезопорах и микропорах активного угля

Уровень адсорбционной активности зависит от концентрации вещества в воде, температуры и полярности вещества. Полярное вещество (= вещество, хорошо растворимое в воде) не может или плохо удаляется активированным углем, неполярное вещество может быть полностью удалено активированным углем. У каждого вида углерода есть своя собственная изотерма адсорбции (см. Рис. 1), и в сфере обработки воды эта изотерма определяется функцией Фрейндлиха.
Функция Фрейндлиха:
x / m = адсорбированное вещество на грамм активного угля
Ce = разница концентраций (между до и после)
Kf, n = специфические константы

Вторая кривая для активного угля (см. Рисунок 2) показывает истощение фильтра.Обычно мы устанавливаем установку УФ-дезинфекции после колонны с активированным углем.

В чем разница между адсорбцией и абсорбцией ??

Когда вещество прикрепляется к поверхности, это называется адсорбцией, в этом случае вещество прикрепляется к внутренней поверхности активированного угля. Когда вещество абсорбируется в другой среде, это называется абсорбцией. Когда газ попадает в раствор, это называется абсорбцией.

На Рисунке 1 представлена ​​конкретная изотерма адсорбции для активированного угля.По горизонтальной оси вы можете найти концентрацию, а по вертикальной оси вы можете найти необходимое количество углерода. Вы можете использовать такие цифры для оптимизации столбца.

Исходный рисунок 1: http://www.aapspharmscitech.org/scientificjournals/
pharmscitech / volume2issue1 / 056 / manuscript.htm

На рисунке 2 показано истощение во время использования вы столбец. В точке C3 колонка начинает прорваться, и около точки C4 ваша колонка больше не очищается.Между точками C3 и C4 вам нужно регенерировать столбец.

Исходный рисунок 2: http://www.activated-carbon.com

Факторы, влияющие на характеристики активированного угля в воде:

  • Тип удаляемого соединения. Лучше абсорбируются соединения с высокой молекулярной массой и низкой растворимостью.
  • Концентрация удаляемого соединения. Чем выше концентрация, тем выше расход углерода.
  • Наличие других органических соединений, которые будут конкурировать за доступные участки адсорбции.
  • pH потока сточных вод. Например, кислотные соединения лучше удаляются при более низком pH.

В соответствии с этим мы можем классифицировать некоторые химические вещества по вероятности их эффективной адсорбции активированным углем в воде:

1.- Химические вещества с очень высокой вероятностью адсорбции активированным углем:

Bisyl (2)

9000-хэтил Фталат

46

2 , 4-D

Деизопропилтатразин

Линурон

Алахлор

Дезетилатразин

0002 A0003000200030007

0007

Антрацен

Ди-н-бутилфталат

Мекопроп

Атразин

000246

0007

9000

этил

1,3-дихлорбензол

2-метилбензоламин

бентазон

1,4-дихлорбензол

2,4-дихлоркрезол

2-метилбутан

2,2-бипиридин

2,5-дихлорфенол

Монурон

3,6-Дихлорфенол

Нафталин

Бромацил

2,4-Дихлорфенокси

0003

Дихлорфенокси

Нитромбензол

Нитробензол

Нитромбензол

м-нит офенол

п-Бромфенол

Диэтилфталат

о-нитрофенол

Бутилбензол

resol-

резол

46-дин-

0007

46-дин-

Гипохлорит кальция

2,4-Динитротолуол

Озон

Карбофуран

2,6-Динитротолуол

Хлорсин

Пентахлорфенол

Диоксид хлора

Эндосульфан

Пропазин

Хлорбензол

0002 Симазин

4-Хлор-2-нитротолуол

Этилбензол

Тербутрин

2-Хлорфенол

6 Hezachlor

0007 Хлортолуол

Гезахлорбутадиен

Триклопир

Хризен

Гексан

-мбензол

-метилбензол 46

03

-метилбензол

м-ксилол

Цианазин

Изооктан

о-ксилол

Циклогексан

90

изопротурон 002 п-Ксилол

ДДТ

Линдан

2,4-Ксиленол

2. — Химические вещества с высокой вероятностью адсорбции активированным углем:

030003000

Диброметан

Диброметан

000300030002 -Хлорпропан

Анилин

Дибром-3-хлорпропан

1-пентанол

Фенол

Бензиловый спирт

1,1-дихлорэтилен

Фенилаланин

Бензойная кислота

Цихлоизоэтилен

Dichloroethylene -Фталевая кислота

Бис (2-хлорэтил) эфир

транс-1,2- Дихлорэтилен

Стирол

Бромодихлорметан

9002rop

1,1,2,2 -Тетрахлорэтан

Бромоформ

Этилен

Толуол

Тетрахлорид углерода

Гидрохинон

00030003

Метилизобутилкетон

Трихлорэтилен

Хлортолурон

4-Метилбензоламин

— Химические вещества с умеренной вероятностью адсорбции активированным углем *:

Уксусная кислота

Диметоат

Метионин

000

9002

9002

Метил-трет-бутиловый эфир

Хлорэтан

Этиловый эфир

Метилэтилкетон

Хлороформ

9007

1,1-Дихлорэтан

Фреон 113

1,1,2-Трихлорэтан

1,2-Дихлорэтан

Фреон 12

Винилхлорид 49

1,3-Дихлорпропен

Глифосат

Дикегулак

Imazypur

* (для этих химикатов активный уголь) эффективен только в определенных случаях.

4.- Химические вещества, для которых адсорбция активированным углем вряд ли будет эффективной . Однако в некоторых случаях, например, для низких потоков или концентраций, он может быть применим:

7 900

Ацетон

Метиленхлорид

Ацетонитрил

1-Пропанол

83

Пропионитрил

Диметилформальдегид

Пропилен

1,4-Диоксан

1,4-диоксан

Тетрагидрофуран

07

0003

03

03

U

U

Метилхлорид

Факторы, влияющие на характеристики активного угля в воздухе:

  • Тип удаляемого соединения: Обычно соединения с высокой молекулярной массой, более низким давлением пара / более высокой температурой кипения точка и высокий показатель преломления лучше адсорбируются.
  • Концентрация: чем выше концентрация, тем выше расход углерода.
  • Температура: чем ниже температура, тем лучше адсорбционная способность.
  • Давление: чем выше давление, тем лучше адсорбционная способность.
  • Влажность: чем ниже влажность, тем лучше адсорбционная способность.

Если вы хотите узнать, можно ли эффективно удалить определенное химическое вещество из воздуха с помощью активированного угля, свяжитесь с нами.

Дополнительная информация о регенерации активного углерода

1) источник: канализация; Меткалф и Эдди; Третье издание; 1991; стр. 317

(PDF) ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ L-КЛАПАНА ДЛЯ БЛОКА АДСОРБЦИИ НЕПРЕРЫВНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

206

ССЫЛКИ

Arena, U., Langeli, C. B., & Cammarota, 1998. Поведение L-образного клапана с твердыми частицами разного размера и плотностью

.Порошковая технология, 98 (3), 231–240. http://doi.org/10.1016/S0032-5910(98)00058-8

Chovichien, N., Pipatmanomai, S., & Chungpaibulpatana, S. (2013). Оценка скорости циркуляции твердых частиц

через L-образный клапан в CFB, работающем при повышенной температуре. Порошковая технология, 235, 886–900.

http://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.11.016

Форбс, С. М., Верма, П., Карри, Т. Э., Фридманн, С. Дж., И Уэйд, С. М. (2008). CCS Guidelines

для улавливания, транспортировки и хранения диоксида углерода.Институт мировых ресурсов.

http://doi.org/20113082154

Гелдарт Д. (1973). Виды псевдоожижения газа. Порошковая технология, 7 (5), 285–292.

http://doi.org/10.1016/0032-5910(73)80037-3

Гелдарт, Д., и Джонс, П. (1991). Поведение L-образных клапанов с гранулированными порошками. Порошковая технология,

67 (2), 163–174. http://doi.org/10.1016/0032-5910(91)80153-A

Специальный отчет МГЭИК по улавливанию и хранению диоксида углерода.(2005). Наука об окружающей среде и

Технология (Том 45). Издательство Кембриджского университета, Кембридж. http://doi.org/10.1021/es200619j

Ноултон, Т. М., и Хирсан, И. (1978). L-образные клапаны для потока твердых частиц. Переработка углеводородов,

57 (3), 149–156.

Крутка, Х., Шостром, С., Старнс, Т., Диллон, М., и Сильверман, Р. (2013). Улавливание CO2 после сжигания

Использование твердых сорбентов: экспериментальная оценка 1 МВт. Энергетические процедуры, 37, 73–88.

http://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.05.087

Nelson, TO, Coleman, LJI, Kataria, A., Lail, M., Soukri, M., Quang, DV, & Zahra , МРМА

(2014). Усовершенствованный процесс улавливания CO2 на основе твердых сорбентов. Энергетические процедуры, 63, 2216–2229.

http://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.11.241

Прёлль, Т., Шёни, Г., Шпрахманн, Г., и Хофбауэр, Х. (2016). Внедрение и оценка системы с двойным контуром

с ступенчатым псевдоожиженным слоем для улавливания CO2 после сжигания с использованием твердых сорбентов в непрерывном процессе адсорбции с переменным изменением температуры

. Химическая инженерия, 141, 166–174.

http://doi.org/10.1016/j.ces.2015.11.005

Шёни, Г., Дитрих, Ф., Фукс, Дж., Прёлль, Т., и Хофбауэр, Х. (2016). Многоступенчатая система с псевдоожиженным слоем для непрерывного улавливания

CO2 посредством адсорбции с переменным температурным режимом — первые результаты лабораторных экспериментов

.

Шёни, Г., Цехетнер, Э., Фукс, Дж., Прёлль, Т., Шпрахманн, Г., и Хофбауэр, Х. (2016). Разработка лабораторного шкафа

для непрерывного улавливания СО2 посредством адсорбции при колебаниях температуры — гидродинамическое технико-экономическое обоснование

.Химико-технические исследования и разработки, 106, 155–167.

http://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.12.018

Сим, С., Коул, И.С., Чой, Ю.С., и Бирбилис, Н. (2014). Обзор стратегий защиты от внутренней коррозии

для безопасной транспортировки сверхкритического CO2 по стальным трубопроводам для целей CCS. Международный

Журнал по контролю за парниковыми газами, 29, 185–199. http://doi.org/10.1016/j.ijggc.2014.08.010

Янг В.К. и Ноултон, Т. М. (1993). Уравнения L-клапана. Порошковая технология, 77 (1), 49–54.

http://doi.org/10.1016/0032-5910(93)85006-U

Язданпанах, М. М., Форрет, А., Готье, Т., и Делебар, А. (2012). Экспериментальное исследование работы клапана L-

в системе взаимосвязанного циркулирующего псевдоожиженного слоя. Powder Technology, 221, 236–

244. http://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.01.007

Yazdanpanah IFP, M.-M., Али Хотейт, Ф., Форрет, А., Готье, Т., Делебар, А., Язданпанах, М.-М., &

Хотейт, А. (2013). Исследование газоанализатора в немеханическом L-образном клапане, 7. Получено из

http://dc.engconfintl.org/cfb10

Улавливание и хранение углерода

: почему и как?

Улавливание и хранение углерода (CO 2 ) (CCS) — это серия процессов, направленных на сокращение выбросов CO 2 в результате промышленных процессов, тем самым предотвращая выброс больших количеств CO 2 в атмосферу. Цепочка CCS в последние годы была расширена до утилизации и хранения углерода (CCUS). Это дало крупным отраслевым эмитентам преимущество возможного использования CO 2 для положительного влияния на их денежный поток.

Некоторые из крупных промышленных источников выбросов CO 2 выделены ниже и включают добычу и переработку сырой нефти, добычу и переработку природного газа, установки для сжигания, такие как электростанции, и обрабатывающую промышленность, включая, помимо прочего, производство чугуна и стали. производство, производство алюминия, химическая промышленность, каменная и глиняная промышленность (включая цементную и целлюлозно-бумажную промышленность).Выбросы CO 2 могут происходить как от их технологических / технологических установок, так и от установок по производству тепла.

Доступен CO

2 Capture Technologies

Независимо от источника, улавливание CO 2 может быть достигнуто с помощью нескольких технологий, таких как абсорбция, адсорбция, мембранные, криогенные и биологические процессы.

В процессе абсорбции улавливание CO 2 может быть достигнуто либо с использованием физических растворителей, либо химически активных органических химических растворителей (аминовых растворителей).Физические растворители абсорбируют CO 2 за счет физического сродства с CO 2 . Коммерческие физические растворители включают диметиловые эфиры полиэтиленгликоля (Selexol), пропиленкарбонат (фтористый растворитель), холодный метанол (Rectisol) и N-метил-2-пирролидон (Purisol).

Однако улавливание CO 2 с использованием реактивных химикатов, известных как аминные растворители, является наиболее зрелой и применяемой технологией по сравнению с другими технологиями (адсорбционные, мембранные, криогенные и биологические процессы).Это связано с тем, что он способен улавливать более 90% CO 2 из подаваемого газа низкого и высокого давления и производить CO 2 высокой чистоты (≥ 98%).

Аминные растворители абсорбируют CO 2 за счет химического взаимодействия с CO 2 с образованием ионных частиц. Эта химическая реакция также имеет место, когда в исходном газе присутствуют другие кислые газы, такие как карбонилсульфид (COS), дисульфид углерода (CS2), сероводород (H 2 S), диоксид серы (SO 2 ) и триоксид серы. (SO 3 ), оксид азота (NO) и диоксид азота (NO 2 ).

Рис. 1. Типовая конфигурация технологического процесса улавливания CO2 с использованием химических растворителей

На Рисунке 1, на котором показана технологическая схема типичной установки для улавливания CO 2 , обратите внимание, что исходный газ, содержащий CO 2 (от 25 o ° C до 60 o ° C), из вышестоящей технологической установки составляет подается на дно абсорбера (контактора) с заданным расходом. Исходным газом может быть газ высокого давления (природный газ, сжиженный углеводородный газ и т. Д.).) или дымовой газ (источники сгорания и / или не сгорание), который поступает при атмосферном давлении. Хотя расход подаваемого газа в основном постоянный, эксплуатационные проблемы, такие как пенообразование, могут побудить установку улавливания CO 2 работать с пониженной производительностью газа. В таком сценарии клапан, установленный на линии подачи газа, будет служить цели регулирования расхода газа.

По мере того, как подаваемый газ течет вверх через абсорбционную колонну, он встречно встречает раствор CO 2 — чистого амина, текущий сверху вниз.Абсорбционная колонна оснащена тарелками (ситчатая тарелка, вентильная тарелка и т. Д.) Или насадками (случайные насадки, структурированные насадки), которые обеспечивают эффективную площадь контакта раствора амина и подаваемого газа. Происходит массоперенос, и CO 2 в газовой фазе поглощается раствором амина в результате химической реакции с образованием ионных частиц, таких как карбамат (AmineCOO–) и / или бикарбонат (HCO 3 -) и т. Д.

CO 2 — чистый газ, покидающий верхнюю часть абсорбера, конденсируется для извлечения любых остатков амина или воды (H 2 O).Извлеченная жидкость направляется обратно в верхнюю часть абсорбера (немного выше входной тарелки или набивки для CO 2 — очищенного амина), и регулирующий клапан регулирует скорость потока и уровень жидкости в верхнем сепараторе абсорбера.

Для потока газа под высоким давлением (природный газ, сжиженный нефтяной газ и т. Д.) Очищенный газ направляется на последующую установку осушки газа. Напротив, для подаваемого газа с давлением немного выше атмосферного (дымовой газ и т. Д.) Обработанный газ сжигается.

Раствор амина, насыщенный СО 2 (обогащенный СО 2 раствор амина), выходит из нижней части абсорбера.Регулирующий клапан, расположенный на нижнем выходе абсорбера (рис. 1), регулирует расход обогащенного СО 2 раствора амина, поступающего в испарительный барабан или перекрестный теплообменник. Этот регулирующий клапан также поддерживает уровень жидкости в нижней части абсорбера (жидкостный поддон).

Для подаваемого газа высокого давления раствор амина, обогащенный CO 2 , направляется в испарительный барабан, чтобы снизить давление раствора амина перед подачей в перекрестно-обменник. На нижнем выходе испарительного барабана установлен регулирующий клапан для управления скоростью потока раствора амина, поступающего в перекрестно-обменник, и для контроля уровня жидкости в испарительном барабане. Испарительный барабан также помогает удалить любые абсорбированные углеводороды, тем самым предотвращая их попадание в высокотемпературную отпарную колонну.

Дыхательный газ, образующийся из испарительного барабана, в основном используется в качестве дополнительного топлива для технологического нагревателя. В случае исходного газа низкого давления раствор амина, обогащенный CO 2 , направляется непосредственно в перекрестно-обменный теплообменник с помощью насоса, обеспечивающего необходимое давление для прохождения через теплообменник и в отпарной колонну. Перекрестный теплообменник является сердцем интеграции тепла в установке улавливания CO 2 , потому что раствор амина, обогащенный CO 2 , обменивается теплом с горячим раствором чистого CO 2 из нижней части ребойлера.

Для системы высокого давления клапан, установленный на выходе из перекрестного теплообменника, не только регулирует расход, но также снижает давление раствора амина, обогащенного СО 2 , до давления десорбера.

Стриппер работает при высокой температуре (от 110 o C до 130 900 11 o C), чтобы обратить продукты химической реакции в абсорбере и, следовательно, восстановить раствор амина для повторного использования. Паровая фаза (в основном CO 2 и H 2 O и некоторые аминовые растворители), выходящая из верхней части десорбционной колонны, конденсируется для извлечения всех конденсируемых компонентов.Регулирующий клапан, расположенный в нижней части верхнего сепаратора отпарной колонны, регулирует как уровень в сепараторе (чтобы избежать перелива), так и скорость потока флегмы, поступающей в отпарную колонну. CO 2 из верхнего выхода сепаратора сжимается и сушится либо для хранения в истощенных коллекторах, либо для увеличения добычи нефти и газа.

Ребойлер в нижней части отпарной колонны — это место, где раствор амина нагревают для удаления абсорбированного CO 2 , в то время как испаренная фаза (в основном CO 2 и H 2 O с некоторыми аминными растворителями) отправляется обратно в стриптизерша. Нагрев обычно обеспечивается за счет подачи пара (пар низкого или среднего давления) или запатентованных теплоносителей, и их выбор будет зависеть от доступности и стоимости. Расход и уровень жидкости в отпарной колонне и ребойлере регулируются регулирующими клапанами, расположенными на их нижнем выходе.

Горячий раствор CO 2 -чищенного амина рециркулируют в абсорбер для абсорбции CO 2 , однако добавляют амин (добавка амина) для поддержания расчетной концентрации амина для абсорбции CO 2 .Расход раствора CO 2 -чищенного амина регулируется с помощью регулирующего клапана до охлаждения до требуемой температуры абсорбции.

Для поддержания работоспособности регулирующих клапанов и продления срока эксплуатации (срока службы) установок улавливания CO 2 необходимы надлежащая конструкция клапана, выбор, установка, эксплуатация, осмотр и обслуживание.


Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.является исследователем в Исследовательском институте чистых энергетических технологий (CETRI), Университет Реджайны в Реджайне, Саскачеван.

PSA (адсорбция при переменном давлении) | САМСОН

Адсорбция при переменном давлении (PSA) — это экономичный и надежный метод разделения широкого спектра технологических газов и доведения их до очень высокого уровня чистоты.

Обзор приложения

Адсорбция при переменном давлении — это процесс отделения отдельных газов от газовой смеси.Он в основном используется в химических и нефтехимических процессах, а также в сталелитейной промышленности, например, для извлечения водорода (H 2 ) из коксовых или конверсионных газов или для отделения кислорода (O 2 ) и азота (N 2 ). ) с воздуха.

Процесс адсорбции основан на связывании молекул газа с абсорбирующим материалом. Слой адсорбента специально выбирается в зависимости от поглощаемого газа. В идеале адсорбируется только разделяемый газ, тогда как все остальные газы в смеси проходят через слой адсорбента.Часто используются абсорбенты, содержащие углерод (например, активированный уголь или углеродные молекулярные сита) и оксидные абсорбенты (например, цеолит). Чистота абсорбированного газа зависит не только от используемого адсорбента, но также важны температура и давление во время процесса. В результате используемые регулирующие клапаны также вносят значительный вклад в качество конечного продукта.

Процесс

Блоки

PSA состоят из нескольких сосудов адсорбера, содержащих один или несколько слоев адсорбента.

Давление между сосудами колеблется, и молекулы газа физически связываются с адсорбирующим материалом, вызывая разделение газовой фазы.

Процесс PSA состоит из четырех основных этапов:

  1. Адсорбция — Адсорбер запускается под давлением чистого газа. Исходный газ (нечистый газ) подается в нижнюю часть адсорбера, абсорбция происходит в емкости, а чистый газ удаляется из верхней части емкости ниже по потоку.Это происходит до тех пор, пока адсорбер не достигнет своей адсорбционной способности, затем он отключается от линии и подаваемый газ подается в следующий адсорбер в установке PSA.
  2. Сброс давления — Давление в адсорбере сбрасывается за несколько небольших шагов для извлечения дополнительного чистого газа, все еще находящегося в адсорбере. После извлечения всего чистого газа десорбированные примеси сбрасываются в линию отходящего газа PSA.
  3. Регенерация — Адсорбент продувается газом высокой чистоты при постоянном давлении отходящего газа для дальнейшей регенерации слоя адсорбента.
  4. Повторное давление — Адсорбер повторно герметизируется чистым газом, и теперь он готов к приему большего количества подаваемого газа, чтобы начать процесс заново. Установки PSA используются для нескольких различных применений, таких как извлечение и очистка водорода, удаление и очистка CO2, производство кислорода, производство азота, извлечение гелия, извлечение метана и другие. Установки PSA также можно найти во многих различных отраслях промышленности, включая химическую, нефтехимическую, промышленные газы (разделение воздуха), нефтепереработку и производство чугуна и стали.

САМСОН Решения

Регулирующие клапаны

играют важную роль в процессе PSA и сталкиваются с некоторыми очень уникальными проблемами. SAMSON обладает богатым опытом в области применения PSA и предлагает несколько клапанов, специально разработанных для решения этих уникальных проблем.

Клапаны 3241 и 3251 PSA
Размер: от 1/2 «до 6»
Класс ANSI: От 150 до 600
Класс утечки: Класс VI
Диапазон температур: от -20 до 430 o F (от -10 до 220 o C)

Особенности

  • Отвечает строгим требованиям по неорганизованным выбросам
  • Низкий уровень вибрации при работе
  • Простота обслуживания
Клапан-бабочка PSA 14p
Размер: от 3 до 16 дюймов
Класс ANSI: от 150 до 300
Класс утечки: Класс VIl
Диапазон температур: от от -4 до 356 o F (от -20 до 180 o C )

Особенности

  • Усиленная конструкция с двойным эксцентриком
  • Плотная двунаправленная отсечка для газов
  • Гибкие габаритные размеры
Двунаправленный поток

Как неотъемлемая часть процессов PSA, несколько регулирующих клапанов должны работать в двух направлениях. SAMSON предлагает как поворотные, так и шаровые регулирующие клапаны, специально разработанные для работы с потоком в обоих направлениях.

Плотная отсечка

Внутренняя утечка регулирующего клапана напрямую влияет на эффективность процесса PSA. SAMSON предлагает дополнительное высокоэффективное металлическое уплотнение для соответствия требованиям класса утечки V и варианты мягкого уплотнения, обеспечивающие класс утечки VI.

Быстрое действие

Для бесперебойной работы процесса PSA часто требуется, чтобы регулирующие клапаны работали очень быстро.SAMSON предлагает широкий ассортимент принадлежностей для регулирующих клапанов, чтобы удовлетворить самые строгие требования по времени срабатывания даже для клапанов больших размеров.

Высокий шум клапана

В рамках процесса PSA многие регулирующие клапаны будут испытывать высокие перепады давления, вызывающие высокий уровень шума. SAMSON предлагает специальные технологии трима, предназначенные для снижения уровня шума регулирующих клапанов с двунаправленным потоком.

ХОТИТЕ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ?

Процесс адсорбции при переменном давлении — Linde Aktiengesellschaft

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.Область изобретения

Это изобретение в целом относится к усовершенствованному способу адсорбции при переменном давлении (PSA) для разделения газовой смеси, содержащей, по меньшей мере, два компонента, имеющих разные адсорбционные способности, и, в частности, к усовершенствованной версии процесса предшествующего уровня техники.

2. Уровень техники

В DOS 26 04 305 газовая смесь, которая должна быть разделена, проводится в фазе адсорбции через адсорбер, и на этой стадии более адсорбируемый компонент связывается с адсорбентом.Менее адсорбируемые компоненты, которые остаются в адсорбере после фазы адсорбции, очищаются путем введения газа, состоящего в основном из более адсорбируемого компонента. Затем более адсорбируемый компонент извлекается путем снижения давления в адсорбере до давления ниже атмосферного. Затем давление в адсорбере повышают до давления адсорбции, чтобы повторить цикл.

В описанном выше процессе желательно получить как адсорбируемые, так и неадсорбируемые компоненты в настолько чистой концентрации, насколько это технически возможно.Для достижения этой цели адсорбция выполняется в двух последовательно соединенных адсорберах, при этом указанные выше этапы процесса проводятся в первом адсорбере для получения адсорбируемого компонента в виде чистого газообразного продукта, а во втором адсорбере, подключенном впоследствии, проводится еще один проводится очистка от неадсорбируемого компонента.

Использование известного процесса выгодно при разделении газовых смесей, из которых должен быть получен адсорбируемый компонент в виде потока продукта, и который, кроме того, содержит относительно большую долю неадсорбируемого компонента, который также должен быть получен в виде продукта. газ.Однако существует недостаток, заключающийся в том, что часть адсорбируемого компонента поступает во второй адсорбер, из которого она не извлекается в виде потока продукта, что приводит к снижению выхода. Экономическое значение этого неблагоприятного эффекта пропорционально концентрации адсорбируемого компонента в разделяемой газовой смеси, т.е. чем выше концентрация, тем выше потери.

Если бы кто-то применил способ предшествующего уровня техники для извлечения только адсорбируемого компонента в виде потока продукта, было бы очевидно, что нужно исключить присоединенный впоследствии адсорбер.Однако это все равно не устранит неудовлетворительный выход адсорбируемого компонента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является обеспечение улучшенного процесса PSA, особенно улучшенного процесса типа, описанного выше, так что потери выхода адсорбируемого компонента будут уменьшены.

После дальнейшего изучения описания и прилагаемой формулы изобретения дальнейшие цели и преимущества этого изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники.

Это изобретение особенно полезно для разделения газовой смеси, имеющей содержание по меньшей мере 40 мол. %, В более общем случае в диапазоне 40-75 мол.%, Предпочтительно 50-70 мол.% Более адсорбируемого компонента.

Усовершенствованный процесс включает создание вакуума в адсорбере, предпочтительно до давления 0,03-0,3 бар, и повторное повышение давления в адсорбере в первой фазе повышения давления с помощью слабо адсорбируемого газа, например посторонний газ или предпочтительно неадсорбированный газ, выходящий из адсорбера во время фазы адсорбции, указанный газ для восстановления давления вводится в адсорбер предпочтительно противотоком к направлению адсорбции, пока не будет достигнуто промежуточное давление, предпочтительно в диапазоне 0.1-1 бар, дополнительно увеличивая давление в адсорбере с помощью газа, отличного от указанного слабоадсорбируемого газа, например расширительный газ из другого адсорбера и / или разделяемая газовая смесь.

В процессах адсорбции с переменным давлением вышеупомянутого типа восстановление давления в адсорбере после вакуумной десорбции до давления адсорбции до сих пор проводилось обычным образом путем введения либо (а) расширительного газа из другого адсорбера, либо (б) газовой смеси, которая должна быть разделены. Не ограничиваясь пояснением данного изобретения, способ данного изобретения основан на предположении, что в обычных процессах формирование зоны массопереноса в адсорбере во время повышения давления пагубно влияет на высокие концентрации адсорбируемого компонента. в газовой смеси.Зона массопереноса, также называемая фронтом адсорбции, действует как разделяющий слой в адсорбере между зоной, не загруженной адсорбируемым компонентом, из зоны, загруженной с равновесной концентрацией адсорбируемого компонента. Чем тоньше этот массообменный слой, тем большую нагрузку можно поместить на адсорбер до того, как адсорбируемый компонент выйдет вместе с неадсорбируемым компонентом из выпускного конца адсорбера. Напротив, более широкий фронт адсорбции приводит к тому, что либо адсорбент не может быть использован удовлетворительно, либо во время фазы адсорбции относительно сильно адсорбируемый компонент выводится из выпускного отверстия адсорбера в увеличивающейся концентрации, что непосредственно приводит к потере выхода. .

Неожиданно было обнаружено, что нежелательная форма зоны массопереноса в адсорбере может быть предотвращена, если перед обычным повышением давления с помощью расширительного газа или газовой смеси, подлежащей разделению, первое повышение давления проводится до промежуточного давления. от 0,1 до 1 бар, предпочтительно от 0,1 до 0,5 бар, с неадсорбированным газом, выходящим из адсорбера. В качестве менее предпочтительной альтернативы использованию неадсорбированного газа в принципе можно использовать любой газ, посторонний для процесса, при условии, что он имеет относительно слабую адсорбирующую способность по сравнению с адсорбируемым компонентом.Например, если монооксид углерода должен быть адсорбирован из газовой смеси и должен быть получен в виде потока продукта, то подходящим посторонним газом является, например, азот или, предпочтительно, если он доступен, газ с еще более слабой адсорбируемой способностью, такой как водорода, аргона и т. д. Для достижения желаемых промежуточных давлений давление в адсорбере повышают на шаг по меньшей мере 0,1, особенно по меньшей мере 0,9 и более предпочтительно по меньшей мере 0,4 бара по сравнению с давлением, преобладающим в адсорбере перед этот шаг.

За счет создания более благоприятной формы зоны массопереноса в адсорбере достигается заметное улучшение выхода адсорбируемого компонента. При извлечении монооксида углерода из отходящих газов выход может быть повышен, например, примерно с 75% до более 90%.

Способ данного изобретения особенно подходит для извлечения адсорбируемого компонента из газовой смеси, в которой этот компонент содержится в определенных концентрациях. Нижний предел в 40 мол.% И предпочтительно 50 мол.% Адсорбируемого компонента в газовой смеси важен, поскольку газы с такой высокой долей адсорбируемых компонентов могут быть отделены только с относительно низким выходом, если имеет место первое повышение давления, а не чем в соответствии с настоящим изобретением, обычным способом путем введения газа расширения или газовой смеси, подлежащей разделению.Тем не менее, способ по настоящему изобретению по-прежнему обеспечивает высокие выходы даже при относительно низких концентрациях, но эти выходы уже не настолько заметно отличаются от выходов, достигаемых в соответствии с обычными процессами, что использование дополнительных мер может быть экономически невыгодным. И наоборот, верхний предел в 75 мол.% И предпочтительно 70 мол.% Важен, потому что в тех газовых смесях, еще в большей степени обогащенных адсорбируемыми компонентами, меры, предусмотренные в соответствии с настоящим изобретением, сами по себе уже недостаточны для обеспечения высокий выход, например, более 80%, предпочтительно более 90%.Таким образом, хотя данное изобретение в нынешних экономических условиях имеет конкретное применение для разделения газовых смесей, имеющих определенные концентрации сильно адсорбируемых газов, изобретение в целом представляет собой неочевидный отход от предшествующего уровня техники и не предназначено для ограничения. разделению таких газовых смесей.

В предпочтительном варианте осуществления процесса адсорбции в соответствии с настоящим изобретением после завершения фазы адсорбции и перед продувкой менее адсорбируемых компонентов, которые остались в адсорбере, предусмотрена еще одна стадия.Эта промежуточная стадия включает расширение адсорбера до промежуточного давления, которое не должно падать ниже парциального давления более адсорбируемого компонента в газовой смеси, подлежащей разделению. Промежуточное давление предпочтительно близко к парциальному давлению более адсорбируемого компонента, особенно в диапазоне от 0,1 до 0,5 бар, особенно на 0,1-0,2 бар выше указанного парциального давления. Если значение давления падает ниже этого диапазона, то во время этой фазы расширения следует ожидать повышенной десорбции более адсорбируемого компонента, что, в конечном итоге, снижает достижимый выход.В этом контексте «парциальное давление» означает парциальное давление сильно адсорбируемого компонента во время адсорбции. Это парциальное давление определяется давлением адсорбции и концентрацией сильно адсорбируемого компонента в газовой смеси.

Расширяющийся газ, выходящий из адсорбера во время промежуточной фазы расширения и состоящий, по существу, из менее адсорбируемых компонентов, может быть успешно использован для повторного повышения давления (т.е. повышения давления) другого, ранее регенерированного адсорбера.Под термином «состоящий по существу из» в данном контексте подразумевается, что расширяющийся газ обычно содержит примерно по меньшей мере 50 мол. %, Предпочтительно по меньшей мере 80 мол.% И особенно по меньшей мере 90 мол.% Менее адсорбируемых компонентов.

В другом предпочтительном варианте осуществления способа данного изобретения газ, покидающий адсорбер во время продувки последнего газом, состоящим по существу из большего количества адсорбируемых компонентов (например, газ, содержащий не менее 95 мол.%, Предпочтительно не менее 99 мол. % более адсорбируемого компонента) вводится в другой, ранее регенерированный адсорбер.Газ, выходящий из адсорбера во время этой фазы продувки, содержит значительную долю, например, примерно от 10 до 90 мол.%, Особенно примерно от 20 до 60 мол.%, Более адсорбируемого компонента, и этот адсорбируемый компонент может быть извлечен путем рециркуляции выходящего газа в другой адсорбер, во время которого одновременно происходит начальная загрузка адсорбера, принимающего этот газ.

Давление адсорбции, которое должно поддерживаться в способе данного изобретения, может варьироваться в широких пределах и зависит, в частности, от типа газовой смеси, которая должна быть разделена, и от используемого адсорбента. Конкретное давление выбирают обычным способом на основе изотермы адсорбции, преобладающей при температуре адсорбции. Во многих случаях, например, при извлечении монооксида углерода из смесей с менее адсорбируемыми компонентами, такими как, например, водород и / или азот, целесообразно проводить адсорбцию под давлением от 1 до 5 бар, предпочтительно от 1,5 до 1,5 бар. 3 бар.

При вакуумной десорбции адсорбера на этом этапе достигается давление, предпочтительно равное 0.1-0,2 бар.

Способ по настоящему изобретению не ограничивается разделением конкретной газовой смеси. Однако он особенно подходит для отделения газа, богатого монооксидом углерода, который получают, например, на металлургических предприятиях, при этом указанные газы содержат, помимо монооксида углерода, азот, водород и диоксид углерода. Однако при разделении такого газа необходимо заранее отделить наиболее адсорбируемый компонент, диоксид углерода; это может быть сделано, например, в восходящей установке PSA. Типичный газ, отделенный от CO 2 , который можно обработать в соответствии с настоящим изобретением, состоит из 10-80 мол.% Монооксида углерода, 90-20 мол.%, Азота и / или 0-90 мол.% Водорода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные детали изобретения будут описаны ниже со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, схематически проиллюстрированный на чертежах, на которых:

Фиг. 1 представляет собой адсорбционное устройство для выполнения способа по настоящему изобретению, а фиг.

.2 представляет собой диаграмму цикла работы адсорбционной установки, показанной на фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Адсорбционная установка, показанная на фиг. 1 состоит из четырех адсорберов 10, 20, 30, 40. Количество используемых адсорберов зависит, прежде всего, от количества газа, подлежащего переработке, причем минимум два адсорбера. В случае очень больших количеств газа можно использовать более четырех адсорберов, например восемь или даже больше адсорберов. Адсорберы соединены на своей входной стороне через клапаны 11, 21, 31 и 41 соответственно с подводящим трубопроводом 1 для разделяемой газовой смеси.Сторона выхода адсорбера через клапаны 12, 22, 32 и, соответственно, 42 соединена с выпускным трубопроводом 2 для неадсорбированного газа. Кроме того, входные концы адсорбера сообщаются через клапаны 13, 23, 33 и 43, соответственно, с трубопроводом 3 продукта для десорбированных компонентов. Трубопровод 3 ведет через клапан 6 и вакуумный насос 4 или в обход к нему через трубопровод 5 с обратным клапаном 56 в резервуар для хранения продукта 7, из которого часть продукта может быть возвращена через нагнетатель 57 и трубопровод 8. к концам входа адсорбера через клапаны 14, 24, 34 и 44.Выходы адсорбера также соединены через клапаны 15, 25, 35 и 45 с трубопроводом 9, используемым для отвода неадсорбируемых компонентов во время начальной фазы загрузки. Кроме того, выходные концы адсорбера дополнительно соединены с помощью клапанов 16, 26, 36 и 46 с трубопроводом 50, ответвляющимся от трубопровода 2. Наконец, выходные концы адсорберов 10 и 20 соединены крест-накрест с входными концами адсорберов. 20 и 10, соответственно, посредством трубопроводов 51 и 52 с клапанами 17 и 27. Соответствующим образом выходные концы адсорберов 30 и 40 соединены поперечно с впускными концами адсорберов 40 и 30 соответственно посредством трубопроводов. 53 и 54 с клапанами 37 и 47.

Работа адсорбционной установки, показанной на фиг. 1 будет объяснено более подробно с использованием диаграммы циклов, показанной на фиг. 2.

Во время фазы адсорбции А, имеющей место, например, в адсорбере 10, разделяемая газовая смесь проходит через трубопровод 1 и открытый клапан 11 в адсорбер 10 и разделяется в нем. Неадсорбированные компоненты покидают адсорбер через открытый клапан 12 и выводятся по трубопроводу 2, по существу, при постоянном адсорбционном давлении, которое соответствует, за исключением потерь давления, давлению разделяемой газовой смеси.Во время фазы адсорбции А клапаны 13, 14, 15, 16 и 17, связанные с адсорбером 10, закрыты.

После завершения фазы адсорбции A клапаны 11 и 12 закрываются, и адсорбер, чтобы удалить часть пустотного газа в адсорбере перед десорбцией, сначала расширяется до промежуточного давления, примерно соответствующего парциальному давлению. компонента газовой смеси, который должен быть адсорбирован. Для этого клапан 17 открывается, и расширительный газ, состоящий в основном из неадсорбируемого компонента, подается через трубопровод 51 к входному концу адсорбера 20, проходящего в настоящее время через вторую фазу R1 повторного повышения давления.Фаза расширения Е адсорбера 10 заканчивается не позднее, чем при достижении парциального давления адсорбируемого компонента, чтобы избежать потерь из-за десорбции адсорбируемого компонента.

После завершения фазы расширения неадсорбируемые компоненты, все еще содержащиеся в адсорбере 10, продуваются газом-продуктом, который выводится по трубопроводу 8 из резервуара 7 для хранения продукта 7. Во время фазы продувки P газ-продукт поступает через открытый клапан 14 в входной конец адсорбера 10 и вытесняет неадсорбируемые компоненты (пустой газ), остающиеся в адсорбере 10; эти компоненты поступают в адсорбер 20 через трубопровод 51 и еще открытый клапан 17. Рециркуляция газа, выходящего из адсорбера 10 во время фазы Р продувки, в адсорбер 20 происходит с целью извлечения адсорбируемых компонентов, присутствующих в этом газе; это достигается за счет начальной загрузки PR (рециркуляции продувки) адсорбера 20. Во время этой фазы PR клапан 25 на выпускном конце адсорбера 20 открывается после достижения давления продувки, чтобы неадсорбируемые компоненты могли быть выгружены из установки. через трубопровод 9 и открытый клапан 55. После насыщения адсорбера 10 адсорбируемыми компонентами клапаны 14, 17, 25 и 55 закрываются.

После фазы PR адсорбируемый компонент может быть получен в чистом виде из адсорбера 10. Для этой цели давление в адсорбере сначала снижается примерно до атмосферного. Во время этой фазы десорбции D газообразный продукт поступает в резервуар 7 для хранения продукта через открытый клапан 13 через трубопровод 3, обратный клапан 56 и трубопровод 5, при этом клапан 6 закрыт. После того, как давление в адсорбере 10 упадет примерно до атмосферного, клапан 6 открывается, и адсорбер 10 откачивается с помощью вакуумного насоса 4. Эта фаза вакуумной десорбции V продолжается до тех пор, пока адсорбер 10 не будет должным образом регенерирован, обычно завершаясь при давлении от 0,03 до 0,3 бар, предпочтительно при давлении от 0,1 до 0,2 бар.

После прекращения вакуумной десорбции V клапан 13 закрывается, и в регенерированном адсорбере 10 может быть повышено давление до давления адсорбции перед выполнением другой фазы адсорбции А. Для этого в фазе RN неадсорбированный газ из трубопровода 2 (или, в качестве альтернативы, неадсорбируемый чужеродный газ через другой трубопровод, как показано на чертеже приоритетной заявки Германии P 35 16 981.1) сначала вводится через трубопровод 50 и открытый клапан 16, соединенный с выпускным концом адсорбера 10, для восстановления давления адсорбента до промежуточного давления от 0,1 до 1 бар.

После завершения фазы RN клапан 16 закрывается, и дополнительное повышение давления R1 осуществляется через открытый клапан 27 и трубопровод 52 с расширительным газом из адсорбера 20, который ранее завершил фазу адсорбции. Эта фаза повышения давления R1 прекращается, когда адсорбер 20, производящий расширительный газ, используемый для повышения давления, падает до давления, приблизительно равного парциальному давлению адсорбируемого компонента в газовой смеси.Затем клапан 24 открывается, и адсорбер 10 первоначально загружается газом, выходящим из адсорбера 20 во время фазы продувки P. Это происходит через трубопровод 52 и открытый клапан 27. Газ, выходящий из адсорбера 10 во время фазы начальной загрузки PR, выпускается. через открытый клапан 15, трубопровод 9 и клапан 55, который также открывается в этой фазе. Фаза начальной загрузки PR завершается после того, как неадсорбируемые компоненты были удалены из адсорбера 20 во время фазы продувки P. Затем клапаны 27 и 15 закрываются, и в адсорбере 10 создается давление от промежуточного давления, при котором происходит первоначальная загрузка PR, до адсорбции. давление во время фазы повышения давления RO.Фаза повышения давления RO происходит за счет введения газовой смеси, которая должна быть разделена через открытый клапан 11. После того, как давление адсорбции достигнуто, выпускной клапан 12 открывается, и начинается новая фаза адсорбции A, таким образом, начинается новый цикл.

Остальные адсорберы работают соответствующим образом, взаимное смещение циклов переключения видно из диаграммы циклов, показанной на фиг. 2.

Без дальнейшего уточнения считается, что специалист в данной области может, используя предыдущее описание, использовать настоящее изобретение в его самом полном объеме.Следующий пример следует рассматривать как просто иллюстративный и никоим образом не ограничивающий остальную часть раскрытия.

ПРИМЕР 1

Согласно процессу, описанному на чертежах, была разделена газовая смесь, состоящая из 70 об.% СО и 30 об.% N 2 . После вакуумирования давление в адсорбере составляло 0,1 бар. На этапе RN давление 0,1 бара было увеличено до 0,25 бара. При чистоте продукта 98 мол.% CO в способе данного изобретения был получен выход CO 97,5%.Без стадии RN по сравнению с ней достигается выход всего 89%, причем первое повышение давления происходит за счет выравнивания давления с другим адсорбером. При чистоте продукта 95 мол.% CO в способе данного изобретения был достигнут выход CO 98,2%, тогда как без стадии RN в качестве продукта можно было получить только 91,4% CO, содержащегося в неочищенном газе.

В этом особом варианте осуществления мы использовали давление адсорбции 3,05 бар с соответствующим парциальным давлением сильно адсорбируемого компонента во время адсорбции, равным 2.1 бар. Давление в конце каждого шага было следующим:

Шаг A: 3,05 бар

E: 2,1 бар

P: 2,1 бар

D: 1,0 бар

V: 0,1 бар

RF: 0,25 бар

R1: 0,65 бар

RO: 3,05 бар

Все патенты, заявки на патенты и публикации, упомянутые выше, включены в настоящий документ посредством ссылки.

Предыдущий пример можно повторить с аналогичным успехом, заменив описанные в общем или конкретном виде газы и / или рабочие условия настоящего изобретения на те, которые использовались в предыдущем примере.

Из вышеприведенного описания специалист в данной области техники может легко установить существенные характеристики этого изобретения и, не отступая от его сущности и объема, может внести различные изменения и модификации изобретения, чтобы адаптировать его к различным применениям и условиям.

Пилотные испытания улавливания СО2 угольной электростанцией — Часть 2: Результаты пилотных испытаний мощностью 1 МВт | Чистая энергия

Аннотация

С использованием пилотной установки с отводным потоком мощностью 1 МВт (эл.), Улавливание CO 2 на основе твердого сорбента было испытано на угольной электростанции.Результаты пилотных испытаний были использованы для разработки предварительного полномасштабного коммерческого проекта. Сорбент, выбранный для экспериментальной оценки во время этого проекта, состоял из ионообменной смолы, которая включала амины, ковалентно связанные с подложкой. Был разработан уникальный процесс абсорбции при колебаниях температуры (TSA), включающий трехступенчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем, интегрированный с одноступенчатым регенератором с псевдоожиженным слоем. В целом, после проблем, связанных с запуском и вводом в эксплуатацию, которые часто связаны с первыми в своем роде пилотными проектами, пилотная установка работала, как и предполагалось, за некоторыми ключевыми исключениями. Два основных исключения были связаны с: (i) характеристиками обращения с сорбентом, которые существенно отличались при рабочей температуре от температуры окружающей среды, когда технические требования к конструкции устанавливались с помощью лабораторных испытаний; и (ii) адсорбция CO 2 в транспортной линии между регенератором и адсорбером, которая предварительно загружала сорбент CO 2 перед подачей в адсорбер. Результаты пилотной программы показывают, что улавливание дожигания на основе твердых сорбентов может быть использовано для достижения 90% улавливания CO 2 угольных электростанций.

Абстрактное графическое изображение

Абстрактное графическое изображение

Введение

Улавливание и геологическое хранение двуокиси углерода от точечных источников выбросов может быть одним из лучших вариантов контроля антропогенных выбросов CO. 2 . В коммерчески доступных процессах дожигания для улавливания CO 2 из дымовых газов используется водный аминный растворитель, часто моноэтаноламин (MEA), для реакции с CO 2 при низкой температуре и последующего высвобождения его в очищенной форме при более высокой температуре. .Поскольку растворитель находится в водной среде, существуют потери энергии, связанные с основанными на растворителе процессами изменения температуры. Например, исследования показали, что водный MEA для улавливания 90% CO 2 из модернизированной угольной электростанции может снизить тепловой КПД примерно на 20% и стоить 60 долларов за тонну удаленного CO 2 [1]. Большая часть этих затрат связана с теплотой испарения воды, которая возникает при выделении очищенного CO 2 на стадии нагревания / регенерации.Большая часть потерь энергии, связанных с нагревом и охлаждением раствора, может быть восстановлена ​​в системе на основе растворителя через теплообменник, но теплота испарения не восстанавливается.

Помимо потенциальной экономии затрат, интерес к твердым сорбентам еще больше мотивирован экологическими проблемами, связанными с технологиями на основе растворителей. В частности, серьезную озабоченность вызывают выбросы летучих аминов. При ожидаемой температуре регенерации давление пара 3,5 М водного МЭБ составляет примерно 0.5 кПа [2]. Выбросы аминов могут быть серьезной проблемой для окружающей среды для водных систем улавливания CO 2 . Еще одно экологическое соображение связано с потенциальными разливами. Если сорбент, используемый в процессе на основе твердого сорбента, разольется на транспорте или на электростанции, ни сорбент, ни амин не попадут в почву, и сорбент можно будет легко очистить без серьезных последствий для окружающей среды. Непреднамеренные утечки из систем, в которых используются водные растворы, сложнее локализовать, и они представляют большую опасность для окружающей среды.Наконец, существуют опасения, что водные растворы, которые регенерируются и повторно используются в системе улавливания CO 2 , могут концентрировать тяжелые металлы, такие как селен или ртуть, потенциально приводя к проблеме с опасными отходами или дополнительными затратами на очистку сточных вод. Используя твердый сорбент, а не растворители на водной основе, можно избежать концентрации водорастворимых загрязнителей.

Твердые сорбенты можно использовать в процессе, в котором используется колебание температуры, называемом процессом адсорбции при колебании температуры (TSA).Процесс с изменением температуры, в котором используются твердые частицы, может снизить потери энергии, связанные с процессом улавливания CO 2 после сжигания.

В этой статье и в части 1 [3] представлены результаты проекта, спонсируемого Министерством энергетики США (DOE) и поддерживаемого промышленными группами, в котором оценивалась жизнеспособность твердых сорбентов для улавливания CO 2 [4 ]. В рамках проекта исследовалось использование твердых сорбентов в процессе с изменением температуры для улавливания CO 2 как средства значительного снижения затрат, связанных с улавливанием CO 2 после сжигания.Предварительный технико-экономический анализ показал, что приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) твердого сорбента находится в пределах 10% от затрат, обычно связанных с системами MEA [5]. Были предприняты комплексные усилия по разработке, в которых свойства сорбента были разработаны совместно с подходящим процессом.

В Части 1 этой работы [3] свойства сорбента, который будет использоваться в пилотной валидации мощностью 1 МВт (эл.), Были измерены с использованием лабораторного или лабораторного оборудования в условиях моделирования процесса.Адсорбционно-десорбционный цикл сорбентов в лаборатории с использованием моделированного технологического газа обеспечил уверенность в том, что сорбент может быть использован в пилотных испытаниях мощностью 1 МВт для подтверждения правильности концепции. Результаты лабораторного реактора с проточной струей, а также лабораторных термогравиметрических анализов (ТГА) показали, что кинетика адсорбции была очень быстрой. В типичных условиях циклирования скорость десорбции была выше скорости адсорбции, что имеет значение для конструкции стадий адсорбции и регенерации.На измеренное влагопоглощение сорбента влияют как концентрация влаги в газе, так и температура. На основе этой информации была оценена дельта-влажность в технологических условиях пилотной установки. Лабораторные испытания показали, что воздействие на сорбент воздуха или газа с 6% O 2 при повышенных температурах снижает работоспособность сорбента по CO 2 . Таким образом, использование CO 2 -чистого топочного газа, который содержит остаточный O 2 , в качестве газа-носителя между регенерационным сосудом и адсорбционным сосудом может привести к потере емкости сорбента.Коэффициент теплопередачи сорбента, измеренный в лабораторном псевдоожиженном слое, был выше первоначального расчетного значения. Это позволило уменьшить общую высоту пилотного адсорбера мощностью 1 МВт, что снизило затраты на материалы, изготовление и установку.

Чтобы оптимизировать капитальные и эксплуатационные затраты на процесс, который обеспечивает улавливание 90% CO 2 после сжигания, процесс должен быть разработан с учетом свойств сорбента. В начале проекта был проведен обзор вариантов конструкции реактора [6]. Рассмотренные типы реакторов и результаты рассмотрения проекта показаны в таблице 1. Краткое изложение процесса выбора включено после таблицы.

Таблица 1: Проекты реакторов

, рассматриваемые для пилотной программы

Проекты реакторов
.
Описание
.
Вовлеченный поток Сорбент одновременно реагирует и транспортируется с использованием дымовых газов в адсорбере и (наиболее вероятно) смеси CO 2 и H 2 O в регенераторе
Тонкая струйка -down Сорбент со значительной подвижностью (т.е.е. без упаковки) течет противотоком к газу
Подвижный слой Плотно упакованный сорбент движется в направлении, противоположном газу, в то время как газ может течь либо противотоком, либо поперек сорбента
Неподвижный слой Стационарные системы с внутренним теплом трансфер
Псевдоожиженный слой Серия псевдоожиженных слоев в барботажном режиме, где газ движется вверх, в то время как сорбент входит в верхний слой и покидает адсорбер в нижнем слое. Эта конструкция была выбрана из-за оптимальных условий равновесной нагрузки и более низких требований к площади поверхности теплообмена, как описано ниже.
Конструкция реактора
.
Описание
.
Вовлеченный поток Сорбент одновременно реагирует и транспортируется с использованием дымовых газов в адсорбере и (наиболее вероятно) смеси CO 2 и H 2 O в регенераторе
Тонкая струйка -down Сорбент со значительной подвижностью (т.е.е. без упаковки) течет противотоком к газу
Подвижный слой Плотно упакованный сорбент движется в направлении, противоположном газу, в то время как газ может течь либо противотоком, либо поперек сорбента
Неподвижный слой Стационарные системы с внутренним теплом трансфер
Псевдоожиженный слой Серия псевдоожиженных слоев в барботажном режиме, где газ движется вверх, в то время как сорбент входит в верхний слой и покидает адсорбер в нижнем слое. Эта конструкция была выбрана из-за оптимальных условий равновесной нагрузки и более низких требований к площади поверхности теплообмена, как описано ниже.

Таблица 1:

Проекты реакторов, рассматриваемые в пилотной программе

Конструкция реактора
.
Описание
.
Вовлеченный поток Сорбент одновременно реагирует и транспортируется с использованием дымовых газов в адсорбере и (наиболее вероятно) смеси CO 2 и H 2 O в регенераторе
Тонкая струйка -down Сорбент со значительной подвижностью (т.е.е. без упаковки) течет противотоком к газу
Подвижный слой Плотно упакованный сорбент движется в направлении, противоположном газу, в то время как газ может течь либо противотоком, либо поперек сорбента
Неподвижный слой Стационарные системы с внутренним теплом трансфер
Псевдоожиженный слой Серия псевдоожиженных слоев в барботажном режиме, где газ движется вверх, в то время как сорбент входит в верхний слой и покидает адсорбер в нижнем слое. Эта конструкция была выбрана из-за оптимальных условий равновесной нагрузки и более низких требований к площади поверхности теплообмена, как описано ниже.
Конструкция реактора
.
Описание
.
Вовлеченный поток Сорбент одновременно реагирует и транспортируется с использованием дымовых газов в адсорбере и (наиболее вероятно) смеси CO 2 и H 2 O в регенераторе
Тонкая струйка -down Сорбент со значительной подвижностью (т.е.е. без упаковки) течет противотоком к газу
Подвижный слой Плотно упакованный сорбент движется в направлении, противоположном газу, в то время как газ может течь либо противотоком, либо поперек сорбента
Неподвижный слой Стационарные системы с внутренним теплом трансфер
Псевдоожиженный слой Серия псевдоожиженных слоев в барботажном режиме, где газ движется вверх, в то время как сорбент входит в верхний слой и покидает адсорбер в нижнем слое. Эта конструкция была выбрана из-за оптимальных условий равновесной нагрузки и более низких требований к площади поверхности теплообмена, как описано ниже.

Некоторые конструкции реакторов были быстро и легко исключены из рассмотрения. Например, реактор с уносом был исключен, потому что загрузка CO 2 будет ограничена из-за парциального давления CO 2 на выходе из реактора при проектной цели захвата 90% CO 2 . В частности, при улавливании 90% для установки с 15% CO 2 в дымовых газах, работающей на уровне моря, парциальное давление CO 2 будет 15 кПа на входе в реактор и 1.5 кПа на выходе из реактора. Поскольку газ захватывает сорбент, загрузка CO 2 будет ограничена условиями равновесия на выходе из реактора или парциальным давлением CO 2 1,5 кПа. Предполагая температуру адсорбции 40 ° C, температуру регенерации 120 ° C и лабораторные изотермы, указанные для выбранного сорбента в Части 1 этой статьи [3], рабочая емкость в реакторе с уносом будет примерно 1,5 г CO 2 /100 г свежего сорбента, что ниже заявленной работоспособности водного МЭА [7, 9].

Истинный противоточный поток, такой как реактор с просачиванием вниз, в который твердые частицы вводятся вверху колонны, а газ вводится внизу, приведет к выходу загруженного сорбента из реактора в условиях входящего газа. Хотя равновесная нагрузка в идеальных условиях могла бы быть максимальной, эта конструкция реактора также была исключена как вариант при рассмотрении сложностей, связанных с масштабированием до полномасштабной электростанции. Новые структуры набивки потребуются для поддержания хорошего распределения сорбента и эффективного перемешивания газа / твердых веществ и площади поверхности теплопередачи для поддержания надлежащих рабочих температур, поскольку сорбент экзотермически реагирует с CO 2 .

В реакторе с псевдоожиженным слоем можно использовать многослойную конструкцию для достижения противоточных условий равновесия и увеличения нагрузки на сорбент. Из-за экзотермической реакции между сорбентом и CO 2 в газе требуется значительная площадь поверхности теплопередачи для работы процесса захвата CO 2 на основе TSA, чтобы предотвратить быстрое гашение реакции из-за повышения температуры. . Точная величина площади поверхности теплопередачи зависит от типа реактора.В ходе этого проекта использовались широко известные эмпирические корреляции для оценки коэффициентов теплопередачи для подвижных и псевдоожиженных слоев. Поскольку это оценка порядка величины, предполагалось, что оценка применима как к неподвижным слоям, так и к плотно упакованным движущимся слоям, поскольку механизмы теплопередачи в значительной степени схожи. Отношение общего коэффициента теплопередачи для неподвижных / подвижных слоев и псевдоожиженных слоев можно наблюдать из данных, собранных Xavier et al. [8, 9].По мере увеличения скорости газа коэффициент теплопередачи в неподвижном слое медленно увеличивается. В системе, работающей с более высоким коэффициентом теплопередачи, потребуется большая площадь поверхности для охлаждения. Общий коэффициент теплопередачи в барботажном псевдоожиженном слое превосходит другие типы реакторов, что означает меньшую площадь поверхности. Из-за оптимальных условий равновесной нагрузки и более низких требований к площади поверхности теплопередачи в качестве оптимального типа реактора для этого проекта был выбран барботажный псевдоожиженный слой.

В концептуальном проекте выбранного процесса использовался трехступенчатый псевдоожиженный слой для адсорбции и один псевдоожиженный слой для регенерации. В отдельной статье описаны характеристики сорбента, выбранного для испытаний [3]. В этой статье мы представляем и обсуждаем детальный проект пилотного реактора мощностью 1 МВт (эл.) И результаты пилотных испытаний на угольной электростанции.

1 Методы и материалы

Дизайн пилотного проекта был разработан на основе результатов лабораторных исследований высокого уровня, включая физическое моделирование и характеристики единственного сорбента на основе ионообменной смолы, выбранного для этого проекта.Более подробно сорбент описан в предыдущей статье [3].

Основная электростанция сжигала полубитуминозный уголь и имела типичное оборудование для борьбы с загрязнением воздуха: селективное каталитическое восстановление, электрофильтр (ESP) на холодной стороне и влажную десульфуризацию дымовых газов (FGD). Пилотная установка была спроектирована для обработки отходящего газа с расходом 51 м 3 / мин (фактические условия), извлекаемого из основной установки, расположенной ниже по потоку от установки FGD, при средней температуре 57 ° C. Расчетный расход газа соответствует выработке примерно 1 МВтэ из угля.Концептуальный эскиз пилота, показывающий основные компоненты и места проведения измерений, показан на рис. 1.

Рис. 1:

Эскиз лоцмана мощностью 1 МВт (эл.). Основные суда и точки отбора проб, обозначенные цифрами 1–5

Рис. 1:

Эскиз пилота мощностью 1 МВт.

Поступающий поток дымового газа из выпускного отверстия мокрой ДДГ основной установки прошел через полирующий скруббер, который снизил концентрацию диоксида серы (SO 2 ) в поступающем дымовом газе до проектной спецификации <1 ppmv, чтобы минимизировать образование тепла -стабильные соли, которые могут привести к потере функциональности амина.Температура дымовых газов в скруббере повысилась из-за тепла реакции SO 2 с 20% щелочным раствором скруббера. Встроенный охладитель воды / шлама с пластинчатым теплообменником снижает температуру газа на выходе из скруббера до 40 ° C.

Воздуходувка была установлена ​​после скруббера, чтобы обеспечить давление, достаточное для преодоления перепада давления в системе улавливания, и позволить дымовым газам проходить через оборудование для улавливания углерода и возвращать его по воздуховодам обратно в исходную дымовую трубу.Пилот был разработан для работы с противодавлением нагнетателя и перепадом давления 50 и 53 кПа соответственно. Падение давления в системе частично связано с плотностью слоя, глубиной слоя, падением давления на распределительных пластинах на каждой ступени и падением давления в циклонах и корпусах с мешками. В результате сжатия дымовых газов температура дымовых газов повысилась. Поскольку дымовой газ сжимался внутри воздуходувки, температура повышалась примерно на 50 ° C. Сразу после нагнетателя находился кожухотрубный теплообменник с водяным охлаждением для снижения температуры дымовых газов до температуры на входе в реактор 40 ° C.

Дымовой газ попал в основание трехступенчатого псевдоожиженного слоя после выхода из охладителя дымовых газов. Дымовой газ поступал на дно нижнего слоя и поднимался вверх с достаточной скоростью для псевдоожижения сорбента. Над каждым слоем имелась зона разъединения, позволяющая гравитации переносить большую часть сорбента обратно в слой непосредственно под зоной. Дымовой газ проходил через распределительную пластину на следующую ступень псевдоожижения, пока газ с низким содержанием CO 2 не выходил из верхней части адсорбера.

Рабочие параметры адсорбера можно изменять, чтобы влиять на общую производительность системы. Ключевые переменные включают:

  • температуру адсорбции;

  • высота слоя в каждом из ступенчатых псевдоожиженных слоев;

  • Объем дымовых газов в адсорбер;

  • Скорость циркуляции сорбента.

Плотно набитый СО 2 сорбент, наполненный , выходил из нижней части пилотного адсорбера через опорную штангу и задвижку и перемещался в верхнюю часть регенератора за ~ 2. 2 м 3 / мин (стандартные условия) CO 2 из потока продукта CO 2 . Поступление дымовых газов в регенератор было сведено к минимуму за счет поддержания условий плотной фазы в погружной опоре на выходе адсорбера. Сорбент выходит из регенератора через переливную трубу, таким образом, выпускной клапан адсорбера регулирует скорость, с которой сорбент циркулирует в системе. Диапазон массового расхода сорбента составлял от 0 до 15 000 кг / ч.

CO 2 -дефицитный дымовой газ вышел из адсорбера через двухступенчатый циклон.Когда дымовой газ поступал в циклоны по касательной, любые захваченные частицы сорбента переносились к стенкам и выходили из нижней части циклонов через опорные стойки, а затем возвращались в адсорбер. Эта пара циклонов была разработана для удаления твердых частиц из газового потока с эффективностью 99,99% в пределах указанного распределения сорбента по размерам. Дымовой газ выходит через верхнюю часть циклонов в тканевый фильтр с импульсной струей для удаления очень тонкого сорбента, который мог быть поврежден из-за истирания, а также любого сорбента, который может проходить через циклоны во время нарушения работы.

Регенератор состоял из одноступенчатого псевдоожиженного слоя. Конденсационный теплообменник с паром внутри регенератора использовался для нагрева сорбента до требуемой температуры регенерации 120 ° C. Непрямое нагревание позволило лучше контролировать систему, чтобы предотвратить появление горячих точек и возможное повреждение сорбента в результате воздействия высоких температур. Температуру регенератора можно регулировать, влияя на равновесную нагрузку CO 2 на регенерированный сорбент.При нагревании CO 2 выделялся из сорбента и выходил из регенератора через двухступенчатый циклон и небольшой тканевый фильтр, аналогичный схеме на выходе дымовых газов адсорбера, описанной ранее. Часть CO 2 была переработана для использования в качестве газа псевдоожижения в регенераторе. В коммерческом применении остаток CO 2 должен быть переведен в компрессорную установку, в то время как в пилотной установке отходящий газ возвращался в дымовую трубу установки.

Уровень сорбента в регенераторе не изменялся, так как конструкция включала переливную трубу для удаления сорбента.Регенератор был спроектирован таким образом, что сорбент, проходящий через перелив, направлялся в циклон в верхней части адсорбера с расходом приблизительно 8,3 стандартных м 3 / мин при 120 ° C CO 2 . Этот циклон должен эффективно отделять нагретый регенерированный сорбент от транспортирующего CO 2 . Сорбент, выходящий из циклона, затем будет входить в верхнюю часть адсорбера через плотно набитую опорную трубу, чтобы минимизировать количество CO 2 , вводимого в поток очищенного газа.Как будет отмечено в разделе «Результаты», характеристики обращения с материалом нагретого сорбента достаточно изменились по сравнению с ненагретым сорбентом, чтобы фактические операции отклонялись от проектных. Транспортирующий CO 2 был направлен на вход пары циклонов на выходе из регенератора.

Пилотная установка мощностью 1 МВт (эл. ) Была оснащена приборами, позволяющими проводить подробный анализ температуры, давления, расхода газа, концентрации CO 2 и уровней влажности по всей системе. Газоанализаторы использовались для измерения газа на входе, выходе адсорбера и выходе из регенератора; эти точки отбора проб позволяли рассчитать баланс массы.Эти места отбора проб показаны на рис. 1. Отбор проб CO 2 , O 2, SO 2, CO, NO и NO 2 проводился во всех отмеченных местах. Прерывистые измерения H 2 O были проведены в точках 2, 3, 4 и 5.

Процент удаления CO 2 по всей системе был рассчитан как

Масса СО2 in — Масса выброса CO2 Масса CO2 в

Масса CO 2 в дюймах была рассчитана на основе CO 2 , измеренного на входе дымовых газов в точке 1.Масса CO 2 на выходе была рассчитана на основании измерений дымовых газов в точке 4, на выходе адсорбера. Работоспособность сорбента рассчитывалась исходя из расчетной скорости циркуляции сорбента по массе сорбента и массы CO 2 , удаленной из газа.

Скорость циркуляции сорбента не измерялась напрямую из-за проблем с измерением потока твердых частиц в системе. Циркуляция сорбента была рассчитана во время испытаний с использованием двух отводов давления, расположенных в вертикальной трубе на выходе из регенератора, с использованием уравнения Дарси – Вайсбаха [10]:

, где Δ p / L — падение давления на единицу длины в емкости, λ — коэффициент трения Дарси, ρ — плотность жидкости, v — средняя скорость потока и D — гидравлический диаметр емкости.

Уравнение можно переформулировать для определения плотности выхода, и, поскольку плотность сорбента намного больше, чем плотность газа, это значение можно использовать вместе с измеренным потоком газа для определения скорости потока сорбента.

Пробы сорбента были отобраны в течение всего периода пилотных испытаний мощностью 1 МВт. Образцы сорбента из разных мест периодически анализировались и тестировались в лаборатории, чтобы оценить, произошло ли какое-либо разложение, и контролировать любое поглощение восьми металлов (мышьяк, барий, кадмий, хром, свинец, ртуть, селен, серебро), классифицированных как один из отходы, внесенные в список D Агентством по охране окружающей среды США в соответствии с Законом о ресурсах и рекуперации (RCRA). Сорбент собирали из адсорбера и регенератора.

2 Результаты

Целью параметрических испытаний было определение оптимальных рабочих условий для удаления 90% CO 2 . Пилотное тестирование, описанное в настоящем документе, было определено как параметрическое тестирование 1 и 2 раундов. Были запланированы периоды параметрических испытаний, чтобы определить чувствительность к потоку и температуре и собрать детали конструкции, критичные для масштабирования. Большая часть периодов параметрических испытаний проводилась с операторами, работающими над поддержанием стабильной работы и борющимися с проблемами, связанными с характеристиками обработки материала горячим сорбентом в системе, разработанной с использованием характеристик обращения с холодным сорбентом.В частности, сорбент не проходил через систему также при более высоких рабочих температурах.

Во время раунда 1 параметрического тестирования удаление CO 2 было намного ниже, чем ожидалось, исходя из рассчитанной скорости циркуляции сорбента. Однако операторы на объекте отметили несколько индикаторов того, что во время некоторых периодов работы циклон, предназначенный для отделения горячего регенерированного сорбента от транспортирующего газа CO 2 , частично забивался, в результате чего сорбент выходил из циклона с газом и возвращался обратно. в регенератор, а не в адсорбер.Этот сценарий приведет к более низкому, чем ожидалось, удалению CO 2 , поскольку часть сорбента не участвует в улавливании CO 2 . Это создало неопределенность в анализе данных, потому что доля сорбента, рециркулирующего в регенератор, не могла быть измерена. Дальнейшее обсуждение этого вопроса включено ниже.

2.1 Обеспечение стабильной работы

Система с псевдоожиженным слоем — это динамическая система, которая требует тщательного контроля для бесперебойной работы.До начала параметрических испытаний стабильная циркуляция сорбента была достигнута в присутствии дымовых газов, но без нагрева регенератора. При повышении температуры сорбента в регенераторе изменялись его характеристики обращения с сорбентом. Эти изменения не были предусмотрены или тщательно оцениваться в ходе опытно-конструкторские работ и вызвали значительные проблемы с подогревом сорбента обработки материала, связанные с регенератором сорбента выходом циклоном и погружной ногой. Поскольку узлы циклона и опускных колен были спроектированы без учета надлежащего обращения с материалами, пилотные операции были затруднены.

Схема компонентов регенератора, включая транспортную линию, подающую CO 2 -чистый сорбент в циклон разделения газа / твердых частиц, сбрасывающий CO 2 -чистый сорбент в верхний слой адсорбера и выход газа CO 2 пара циклонов на регенераторе и СО 2 -сорбирующая мелочь показана на рис. 2 для справки. Для ясности отметим, что транспортная линия, доставляющая сорбент, обогащенный CO 2 , от нижнего слоя адсорбера в регенератор не была показана. Пожалуйста, обратитесь к Рис. 1 для всей сборки.

Рис.2:

Сорбент регенератора и соединительные элементы выхода CO 2 (см. Всю компоновку на рис.1)

Рисунок 2:

Сорбент

регенератора и компоненты соединения выхода CO 2 (см. Рис. 1 для всей системы)

Во время нормальной работы сорбент должен выходить из регенератора через переливную трубу и подниматься вверх в циклон с использованием чистого CO 2 , взятого на выходе из рукавного фильтра CO 2 .Этот циклон был разработан для отделения регенерированного сорбента от газа-носителя, позволяя CO 2 — очищенный сорбент выходить из нижней части циклона и падать в адсорбер, и очищать CO 2 , выходящий из верхней части циклона, для объединения с CO 2 на выходе из регенератора. Однако, когда сорбент был горячим, сорбент на выходе из циклона может агломерироваться, в результате чего выход частично забивается и сорбент выходит из верхней части циклона с газом-носителем, а не падает в адсорбер. Этот сорбент затем может упасть обратно в верхнюю часть регенератора или быть перенесен в пару циклонов, предназначенную для отделения мелких фракций сорбента от относительно чистого газа CO 2 .

Расход сорбента в адсорбер измерялся с помощью отводов давления, расположенных в вертикальной трубе на выходе сорбента из регенератора и перед циклоном СО 2 -обедненный сорбент (см. Рис. 2). Если сорбент выходил из циклона возврата СО 2 -обедненного сорбента (показан слева на рис.2), измеренный поток сорбента не будет отражать фактический поток сорбента в адсорбер. В частности, приборы будут указывать на больший поток сорбента в адсорбер, чем на самом деле.

Хотя никакие прямые измерения не могли подтвердить, что сорбент периодически подавался из циклона отделения чистого сорбента CO 2 с газом-носителем, косвенное свидетельство было предоставлено наличием большого количества сорбента, периодически забивающего CO 2 — пара циклонов тонкой очистки и последующий обратный поток сорбента в рукавный фильтр CO 2 , показанный ранее на рис. 1.

2.2 Анализ и обсуждение пилотных результатов

Во время 2-го раунда параметрических испытаний для достижения CO 2 потребовались точная настройка клапанов флюидизации на выходе из регенератора CO 2 и тщательная работа для предотвращения закупоривания сорбента в циклоне возврата очищенного сорбента CO 2 — уровни удаления выше примерно 40%. Анализ необработанных данных для двух различных периодов времени и наборов данных, регулировка до и после клапана (см. Таблицу S1 в интерактивных дополнительных данных) выявляет значительные изменения в некоторых результатах, которые подтверждают гипотезу уноса сорбента с газом-носителем из циклона очистки CO 2 и связанного с этим снижения поступления сорбента в адсорбер в течение периодов до рабочих настроек.

Рабочие условия по сравнению с расчетными во время второго раунда параметрических испытаний представлены в таблице S2 в интерактивных дополнительных данных. Регенератор поддерживался при номинальной температуре 120 ° C, в расчетных условиях эксплуатации, но периодически опускался ниже этой точки. Расход дымовых газов через адсорбер в течение всего периода изменялся от 10,2 до 45,3 фактических м 3 / мин. Расчетное условие для пилота было 51,2 фактических м 3 / мин.Скорость циркуляции сорбента в системе в течение всего периода изменялась от 4500 до 11 800 кг / ч, тогда как при расчетных условиях расход сорбента составлял 14 110 кг / ч. Из-за изменений в характеристиках обращения с материалом сорбента в горячем состоянии было трудно поддерживать поток сорбента выше примерно 9100 кг / ч.

Результаты показывают, что> 90% удаления CO 2 было достижимо в некоторых условиях испытаний, особенно при низких скоростях потока дымовых газов (адсорбера).При фактических расходах газа 22,7 м 3 / мин или выше удаление CO 2 обычно было ниже 50%.

Результаты испытаний показали, что общая производительность пилотного проекта и расчетная емкость сорбента были намного ниже ожидаемых. Данные, собранные в ходе параметрического тестирования 2 раунда, были дополнительно проанализированы для определения тенденций. Из-за периодов нестабильной работы набор данных был очищен для анализа, чтобы удалить данные, соответствующие условиям ниже.

График улавливания CO 2 по сравнению с отношением скорости циркуляции сорбента / массового расхода CO 2 для диапазона скоростей потока дымовых газов через адсорбер представлен на рис.3. Для иллюстрации на рисунке показана линия, показывающая улавливание CO 2 сорбентом с дельта-нагрузкой CO 2 через адсорбер 5,4 г CO 2 /100 г сорбента. Обратите внимание, что, поскольку единицы на оси x на рисунке представляют массовое отношение сорбента к CO 2 , ожидается захват 100% CO 2 при отношении сорбента к CO 2 18,5 при дельта-загрузке 5,4 г СО 2 /100 г сорбента рабочая емкость.Результаты, показывающие> 5,4 г CO 2 /100 г (5,4%) рабочей емкости сорбента, будут находиться слева от линии, показанной на графике. Таким образом, из представленных данных ясно, что рабочая емкость 5,4 г CO 2 /100 г сорбента представляет собой эффективную максимальную дельта-нагрузку CO 2 через адсорбер, которую сорбент продемонстрировал во время пилотной эксплуатации.

Рис. 3:

График удаленного CO 2 % в зависимости от массового отношения сорбент / CO 2 в адсорбере во время параметрических испытаний 2 раунда

Рис.3:

График удаления CO 2 % в зависимости от массового отношения сорбент / CO 2 в адсорбере во время параметрических испытаний 2 раунда

Был проведен анализ результатов пилотных испытаний для определения ключевых факторов, ограничивающих дельта CO 2 нагрузка на сорбент через адсорбер и CO 2 — потенциал удаления пилота. Некоторые факторы обсуждаются в следующих параграфах.

2.2.1 Устойчивость сорбента

Измерения ТГА, проведенные на образцах сорбента, взятых у пилотного проекта после тестирования 1 раунда для оценки характеристик улавливания CO 2 , показали, что не произошло значительного изменения емкости CO 2 из-за воздействия дымового газа и работы системы. Во время 1-го раунда пилот столкнулся с нарушением условий, когда температура регенератора была первоначально повышена до расчетной. Однако система работала с дымовым газом в течение нескольких дней при 40 ° C, чтобы до этого установить стабильную работу.

Для измерения ТГА сорбент подвергался воздействию 100% CO 2 сначала при 120 ° C, а затем адсорбция CO 2 оценивалась при температурах в диапазоне 120–40 ° C при 15% CO 2 в N 2 .Детали этих результатов показаны на рис. 4.

Рис. 4:

Результаты ТГА для новых и использованных образцов сорбента: сорбент A (в исходном состоянии), сорбент B (образец, взятый из первоначального пилотного испытания) и сорбент C (образец, взятый у пилотного проекта через 2 месяца после сорбента B)

Рис.4:

Результаты ТГА для новых и использованных образцов сорбента: сорбент A (в исходном состоянии), сорбент B (образец, взятый из первоначального пилотного тестирования) и сорбент C (образец, взятый у пилотного проекта через 2 месяца после сорбента B)

Три Образцы сорбента были проанализированы с помощью ТГА, чтобы определить, имело ли место какое-либо разложение сорбента после воздействия дымовых газов в пилотном проекте. Образцы представляли собой: сорбент A (как получено), сорбент B (образец, взятый из первоначального пилотного тестирования) и сорбент C (образец, взятый из пилотного тестирования через 2 месяца после сорбента B). Результаты показали, что образцы, собранные во время раунда 1 тестирования, не показали существенного снижения рабочей емкости CO 2 между регенерацией (120 ° C, 100% CO 2 ) и адсорбцией (40 ° C, 15% CO ). 2 ) по сравнению с сорбентом в исходном состоянии. Результаты гранулометрического анализа также не показали изменения гранулометрического состава неиспользованного материала.

ТГА-анализ был снова проведен на сорбенте, взятом у пилотного проекта после 23 дней непрерывной работы, в дополнение к циклическому изменению дымовых газов без регенерации в течение номинальных 2 недель во время параметрических испытаний 1 раунда. Этот анализ ТГА также показал, что не было значительного изменения рабочей емкости CO 2 по сравнению с сорбентом в исходном состоянии. Во время испытания ТГА сорбент снова подвергался воздействию 100% CO 2 при 120 ° C, а затем адсорбция CO 2 оценивалась при температурах в диапазоне 120–40 ° C при 15% CO 2 в № 2 .График изменения массы ТГА во времени для ступенчатого температурного теста показан на рис. 5.

Рис. 5:

Результаты ТГА сорбента, отобранного у пилота после 23 дней непрерывной работы

Рис. 5:

Результаты ТГА сорбента, отобранного у пилота после 23 дней непрерывной работы

Лабораторные данные ТГА тестирования Предполагается, что равновесная рабочая емкость сорбента в условиях, присутствующих на входе и выходе адсорбера в пилотной установке, должна приближаться к 7 г CO 2 /100 г сорбента.Дельта-загрузка сорбента CO 2 на основе измерений CO 2 на входе и выходе адсорбера по сравнению с массовым расходом сорбента показала, что рабочая емкость в этой части системы составляла 5,4 г CO 2 / 100 г сорбента (5,4%). Поскольку лабораторные данные о сорбенте, удаленном из системы, показали, что равновесная рабочая емкость сорбента между условиями на выходе из регенератора и условиями на выходе из адсорбера была относительно неизменной по сравнению с сорбентом до полевых испытаний, вероятно, имелось другое объяснение этому. ограниченная работоспособность СО 2 , рассчитанная по результатам пилотных испытаний.Два возможных объяснения — это неравновесные условия на выходе из адсорбера и загрузка сорбента CO 2 перед входом в адсорбер. Эти две возможные причины обсуждаются далее в следующих разделах.

2.2.2 Предварительная загрузка CO2 перед адсорбером

Наиболее вероятная причина ограниченной работоспособности связана с транспортирующим газом, используемым для транспортировки сорбента от регенератора к адсорберу. Концептуальный подход к проектированию заключался в использовании CO 2 -чистого топочного газа для минимизации адсорбции CO 2 на регенерированном сорбенте. Из-за риска окисления аминов при повышенных температурах в присутствии кислорода, в последнюю минуту перед пилотными испытаниями были внесены изменения в конструкцию с целью использования бескислородного газа. Вместо использования азота, что потребовало бы добавления большого генератора азота и других конструктивных изменений пилотного проекта, которые могут оказаться невозможными в полном объеме, было принято решение использовать газ, обогащенный CO 2 , из выпускного отверстия воздуходувки регенератора. на выходе из рукавного фильтра СО 2 в качестве транспортирующего газа.См. Рисунки 1 и 2 для получения подробной информации о расположении компонентов. Хотя риск поглощения CO 2 был отмечен, этот риск изначально не учитывали из-за неправильного представления о том, что номинальное время пребывания в 2 секунды во время транспортировки сорбента было недостаточно, чтобы привести к значительной адсорбции CO 2 в транспортной линии.

Температура на выходе из воздуходувки регенератора в местах псевдоожижения и подъемного газа из регенератора была номинально 75 ° C, что значительно ниже температуры регенерации 120 ° C. Охлажденный СО 2 на выходе из воздуходувки использовался в качестве газа-носителя для транспортировки регенерированного сорбента от выхода регенератора к адсорберу. Средний расход газа-носителя составил 8,2 м 3 / мин. Поток содержал 80–90% CO 2 , в результате чего в газе-носителе было номинально 816 кг / ч CO 2 . Основываясь на изотермах сорбента, представленных в Части 1 этой статьи [3], при 75 ° C и парциальном давлении 80 кПа загрузка сорбента находится в равновесии и составляет около 8,5 г CO 2 /100 г сорбента (обратите внимание, что это общая загрузка, не работоспособность).

Несмотря на то, что времени транспортировки сорбента из регенератора в адсорбер для достижения равновесия было недостаточно, лабораторные результаты показывают, что даже несколько секунд могут привести к значительному поглощению CO 2 . Результаты лабораторных испытаний проточного реактора [3] показали, что <2 секунд достаточно для сорбента, чтобы адсорбировать 2,6 г CO 2 /100 г сорбента при 40 ° C из газового потока с 12,5% CO 2 . Кроме того, термопара, которая была установлена ​​в опоре для погружения ниже циклона, предназначенная для отделения возвращающегося сорбента от газа-носителя, показала, что сорбент охладился до 63 ° C перед входом в адсорбер.

Если снова обратиться к изотермам сорбента, то можно получить информацию, представленную в Таблице 2. Если сорбент не адсорбировал CO 2 из транспортной линии до входа в емкость адсорбента, эти лабораторные результаты показывают, что сорбент может поглотить дополнительно 7,02 г. CO 2 /100 г сорбент дымовых газов. Однако, если бы сорбент удалил некоторое количество CO 2 из газа-носителя между регенератором и адсорбером, количество CO 2 , которое можно было бы удалить из дымового газа в адсорбере, было бы ниже.Напомним, что из рис. 3 максимальная дельта-загрузка сорбента в адсорбере, рассчитанная по результатам пилотных испытаний, была ограничена 5,4 г CO 2 /100 г сорбента. Общая рабочая емкость между выходом регенератора и выходом адсорбера соответствует прогнозируемым в лаборатории 7,0 г CO 2 /100 г сорбента, когда сорбент достигает 1,6 г CO 2 /100 г сорбента на выходе из транспортного средства линия и дополнительные 5,4 г CO 2 /100 г сорбента в адсорбере.

Таблица 2:

Равновесная нагрузка CO 2 на основе измеренных изотерм и экспериментальных проектных условий

Местоположение
.
Температура ( o C)
.
Равновесная загрузка CO 2 (г CO 2 /100 г сорбента)
.
Выход регенератора 120 3,45
Выход адсорбера 40 10.47
Дельта-нагрузка (адсорбер — регенерация) 7,02
Местоположение
.
Температура ( o C)
.
Равновесная загрузка CO 2 (г CO 2 /100 г сорбента)
.
Выход регенератора 120 3,45
Выход адсорбера 40 10.47
Дельта-нагрузка (адсорбер — регенерация) 7,02

Таблица 2:

Равновесная нагрузка CO 2 нагрузка на основе измеренных изотерм и условий пилотного проекта

Местоположение
.
Температура ( o C)
.
Равновесная загрузка CO 2 (г CO 2 /100 г сорбента)
.
Выход регенератора 120 3.45
Выход адсорбера 40 10,47
Дельта-нагрузка (адсорбер — регенерация) 7,02
Расположение
.
Температура ( o C)
.
Равновесная загрузка CO 2 (г CO 2 /100 г сорбента)
.
Выход регенератора 120 3.45
Выход адсорбера 40 10,47
Дельта-загрузка (адсорбер — регенерация) 7,02

Использование нагретого CO 2 или бескислородного дымового газа для транспортировки сорбента из регенератор адсорбера должен уменьшать адсорбцию в конвейерной линии, поскольку адсорбция CO 2 уменьшается с повышением температуры, как показано на рис. 5. К сожалению, проблемы с пилотной эксплуатацией и последующие ограничения в финансировании помешали проверке этой гипотезы.

2.2.3 Вычислительное моделирование

Модель была разработана, чтобы лучше понять потенциальное влияние адсорбции CO 2 в транспортной линии между регенератором и адсорбером и, как следствие, влияние на пилотные характеристики. Эскиз трехступенчатого реактора, показывающий основные входные данные модели (синим цветом) и выбранные расчетные параметры, показан на рис. 6. В упрощенной модели предполагались изотермические условия в адсорбере при 40 ° C и давления в системе, которые соответствовали обоим параметрам. расчетные условия и эксплуатация.Подгонка кривой изотерм сорбента 40 ° C из лабораторных испытаний для диапазона парциального давления, ожидаемого в адсорбере, была включена в модель, где

Рис. 6:

Рис. 6:

Загрузка CO2 = 0,57 лн (P, МПа) + 15,56, R2 = 0,99

(3)

Расход дымовых газов, концентрация CO на входе 2 и сорбент- Скорость рециркуляции были независимыми переменными в модели. Данные пилотных испытаний были использованы для калибровки модели на количество CO 2 , которое поступило в адсорбер с обратным сорбентом.Как отмечалось ранее, равновесная нагрузка была основана на анализе ТГА при условиях в транспортной линии между регенератором и адсорбером, номинально составляющих 75 ° C и от 80% до 90% CO 2 . При 75 ° C и парциальном давлении 80 кПа загрузка составляет 8,5 г CO 2 /100 г сорбента (обратите внимание, что это полная загрузка, а не рабочая емкость).

Выходные данные модели по сравнению с результатами пилотного проекта представлены в таблице 3. Как показано в таблице, если загрузка сорбента, поступающего в адсорбер, одинакова для всех условий при 6.3 г CO 2 /100 г сорбента, что ниже равновесной нагрузки для условий в транспортной линии, выход модели для удаления CO 2 через адсорбер хорошо согласуется с фактическими результатами пилотных испытаний (см. Случаи 2 –4 в таблице). Для случая 1 скорость циркуляции сорбента была близка к пределу стабильной пилотной эксплуатации. Низкий уровень удаления CO 2 в пилотном проекте по сравнению с результатами модели предполагает, что часть сорбента рециркулировала обратно в регенератор через циклон CO 2 -обедненный сорбент, как обсуждалось ранее.

18

286

. Корпус 1
.
Корпус 2
.
Корпус 3
.
Корпус 4
.
Корпус 5
.
Корпус 5b
.
Результаты пилотного проекта
Расход газа (am 3 / мин) 45.3 24,1 11,3 10,8 51,2 51,2
Рециркуляция сорбента (кг / ч) 8165 4536 4536 8165 14 11018 8165 14 11018 % CO 2 удаление 15% 40% 80% 88%
Результаты модели

0

46
мас. % CO 2 на сорбенте, транспорт (75 o C, 100 кПа) 6.3% 6,3% 6,3% 6,3% 6,3% 3,5%
% CO 2 удаление 42% 43% 78% 83% 66% 93%
кг / ч CO 2 на твердых телах:
Внутри ступени 314 286 514 889 489
Этап 3 — этап 2 78 425 318 525 1143 562
Этап 2

881 488 381 552 1404 893
Ступень 1 к регенератору 921 51 0 463 691 1554 1377
мас. % CO 2 загрузка сорбента 11.3% 11,3% 10,2% 8,5% 11,0% 9,8%
кг / ч CO 2 в дымовых газах:
В этап 1 818 435 205 194 924 924
В этап 2 778 411 775 441
На этап 3 665 348 59 29 513 110
Выход из адсорбера 423 221 423 221 271 49
90

286

. Корпус 1
.
Корпус 2
.
Корпус 3
.
Корпус 4
.
Корпус 5
.
Корпус 5b
.
Результаты пилотного проекта
Расход газа (am 3 / мин) 45,3 24,1 11.3 10,8 51,2 51,2
Рециркуляция сорбента (кг / ч) 8165 4536 4536 8165 14 110 14 110
90% CO удаление 15% 40% 80% 88%
Результаты модели
2% CO на сорбенте, транспортном (75 o C, 100 кПа) 6.3% 6,3% 6,3% 6,3% 6,3% 3,5%
% CO 2 удаление 42% 43% 78% 83% 66% 93%
кг / ч CO 2 на твердых телах:
Внутри ступени 314 286 514 889 489
Этап 3 — этап 2 78 425 318 525 1143 562
Этап 2

881 488 381 552 1404 893
Ступень 1 к регенератору 921 51 0 463 691 1554 1377
мас. % CO 2 загрузка сорбента 11.3% 11,3% 10,2% 8,5% 11,0% 9,8%
кг / ч CO 2 в дымовых газах:
В этап 1 818 435 205 194 924 924
В этап 2 778 411 775 441
На этап 3 665 348 59 29 513 110
Выход из адсорбера 423 221 423 221 271 49
90

286

. Корпус 1
.
Корпус 2
.
Корпус 3
.
Корпус 4
.
Корпус 5
.
Корпус 5b
.
Результаты пилотного проекта
Расход газа (am 3 / мин) 45,3 24,1 11.3 10,8 51,2 51,2
Рециркуляция сорбента (кг / ч) 8165 4536 4536 8165 14 110 14 110
90% CO удаление 15% 40% 80% 88%
Результаты модели
2% CO на сорбенте, транспортном (75 o C, 100 кПа) 6.3% 6,3% 6,3% 6,3% 6,3% 3,5%
% CO 2 удаление 42% 43% 78% 83% 66% 93%
кг / ч CO 2 на твердых телах:
Внутри ступени 314 286 514 889 489
Этап 3 — этап 2 78 425 318 525 1143 562
Этап 2

881 488 381 552 1404 893
Ступень 1 к регенератору 921 51 0 463 691 1554 1377
мас. % CO 2 загрузка сорбента 11.3% 11,3% 10,2% 8,5% 11,0% 9,8%
кг / ч CO 2 в дымовых газах:
В этап 1 818 435 205 194 924 924
В этап 2 778 411 775 441
На этап 3 665 348 59 29 513 110
Выход из адсорбера 423 221 423 221 271 49
90

286

. Корпус 1
.
Корпус 2
.
Корпус 3
.
Корпус 4
.
Корпус 5
.
Корпус 5b
.
Результаты пилотного проекта
Расход газа (am 3 / мин) 45,3 24,1 11.3 10,8 51,2 51,2
Рециркуляция сорбента (кг / ч) 8165 4536 4536 8165 14 110 14 110
90% CO удаление 15% 40% 80% 88%
Результаты модели
2% CO на сорбенте, транспортном (75 o C, 100 кПа) 6.3% 6,3% 6,3% 6,3% 6,3% 3,5%
% CO 2 удаление 42% 43% 78% 83% 66% 93%
кг / ч CO 2 на твердых телах:
Внутри ступени 314 286 514 889 489
Этап 3 — этап 2 78 425 318 525 1143 562
Этап 2

881 488 381 552 1404 893
Ступень 1 к регенератору 921 51 0 463 691 1554 1377
мас. % CO 2 загрузка сорбента 11.3% 11,3% 10,2% 8,5% 11,0% 9,8%
кг / ч CO 2 в дымовых газах:
На этапе 1 818 435 205 194 924 924
На этапе 2 778 411 778 411 775 441
В этап 3 665 348 59 29 513 110
Выход адсорбера 423 221 423 221 221 423 221 271 49

Две дополнительные модели показаны в таблице 3.Случай 5 показывает экспериментальные условия для скорости потока адсорбера и скорости циркуляции сорбента с дополнительным CO 2 , добавленным к транспортному газу. Случай 5b показывает расчетные условия без дополнительного CO 2 , собранного на транспортной линии. Модель прогнозирует удаление> 90% CO 2 в условиях пилотного проекта с сорбентом, если исключить добавление CO 2 в транспортную линию. Эти данные показаны вместе с результатами пилотного проекта графически на рис.7. Пилотные результаты для случая 5 отсутствуют, поскольку, как обсуждалось ранее, возникали проблемы обращения с сорбентом при повышенных температурах, которые препятствовали работе при проектных расходах. Для решения проблем, связанных с обращением с горячим сорбентом, потребуются физические модификации циклона с чистым сорбентом CO 2 и погружной стойки на выходе из регенератора.

Рис. 7:

Результаты модели по сравнению с результатами пилотного проекта, с и без CO 2 адсорбция в транспортной линии

Рис.7:

Результаты модели по сравнению с экспериментальными результатами, с и без CO. 2 адсорбция в транспортной линии

Полная характеристика каждого слоя в адсорбере с использованием полевых измерений была невозможна из-за проблем с отбором проб. Периодические выборочные проверки можно проводить с помощью портативного анализатора CO 2 в пространстве отсоединения между нижним и средним слоями и между средним и верхним слоями. Эти выборочные проверки показали, что ≤80% уловов произошло в верхнем слое; однако данные сомнительны, поскольку анализаторы отбирали пробы через систему экстракции, которая могла иметь давление немного выше, чем окружающее, и которая не охлаждала пробу газа.Учитывая сомнительный характер этих показаний и тот факт, что они не были непрерывными, было нецелесообразно определять баланс массы вокруг каждого слоя на основе фактических измерений. Однако разработанная модель дает понимание.

Когда скорость рециркуляции сорбента по сравнению с CO 2 , поступающим в систему, низкая, больше CO 2 улавливается в верхнем слое, потому что сорбент приближается к производительности перед каскадом в нижние слои. По мере увеличения соотношения сорбент / CO 2 доля CO 2 , захваченная в верхнем слое, приближается к нулю, поскольку CO 2 , захваченный в газе, адсорбируется избыточным сорбентом до того, как достигнет верхнего слоя. Кроме того, модель предполагает, что по мере увеличения удаления CO 2 преимущество трех стадий по сравнению с двумя стадиями уменьшается, потому что большая часть удаления происходит в двух нижних слоях. Эти результаты показаны на рис. 8 как для случая с CO 2 в транспортном газе из регенератора в адсорбер, вносящего вклад в нагрузку на сорбент, так и для случая, когда дополнительный CO 2 из транспортного газа не поступает. адсорбируется сорбентом.

Рис.8:

Результаты модели: фракция CO 2 , удаленная на каждой стадии: (а) с адсорбцией CO 2 в транспортной линии и (b) без адсорбции CO 2 в транспортной линии

Рис. :

Результаты модели: фракция CO 2 , удаленная на каждой стадии: (a) с адсорбцией CO 2 в транспортной линии и (b) без адсорбции CO 2 в транспортной линии

Был проведен дополнительный анализ использование модели в сочетании с пилотными данными для оценки влияния времени пребывания сорбента в адсорбере или кинетики сорбента на адсорбционную способность сорбента. На рис. 9 представлена ​​дельта-емкость CO 2 через адсорбер как функция времени пребывания в адсорбере для нескольких модельных случаев и соответствующих экспериментальных результатов. Значения CO 2 / Sorb, показанные в легенде, представляют собой отношение CO 2 в дымовых газах, поступающих в систему, к скорости циркуляции сорбента в г CO 2 /100 г сорбента. Это величина, обратная скорости циркуляции сорбента, представленной ранее как Сорбент / CO 2 (кг / кг), умноженной на 100 для облегчения сравнения с дельта-производительностью на этом рисунке.Для экспериментальных результатов количество CO 2 , захваченное в адсорбере, или дельта-емкость абсорбера, было оценено с использованием общего улавливания по всей системе и расчетного количества CO 2 , повторно захваченного в транспортной линии сорбента между регенератором. и ступень 3 адсорбера.

Рис. 9:

Результаты моделирования емкости сорбента в зависимости от времени пребывания сорбента в адсорбере и CO 2 / Sorb (показан в легенде), последний представляет собой соотношение CO 2 в поступающем дымовом газе система к скорости циркуляции сорбента в г CO 2 /100 г сорбента

Рис. 9:

Результаты моделирования емкости сорбента в зависимости от времени пребывания сорбента в адсорбере и CO 2 / Sorb (показан в легенде), последний представляет отношение CO 2 в дымовом газе, поступающем в систему, к скорость циркуляции сорбента в г CO 2 /100 г сорбента

Во всех случаях не наблюдается корреляции между временем пребывания сорбента и дельта-емкостью сорбента. В частности, когда соотношение CO 2 / Sorb в дымовых газах (значения в легенде) превышало 5.4 г CO 2 /100 г сорбента, максимальная дельта-нагрузка от пилотных испытаний, как показано на рис. 3, дельта-емкость сорбента была относительно высокой. Когда соотношение CO 2 / сорб было ниже, дельта-загрузка ограничивалась избытком сорбента. Следует отметить, что для случая с наименьшим содержанием CO 2 / Sorb (CO 2 / Sorb = 2,4) улавливание CO 2 , измеренное в пилотной фазе, составило 88% при 15 минутах пребывания в адсорбере. Это подтверждает гипотезу о том, что адсорбция не ограничивается временем пребывания в адсорбере.

2.3 Анализ твердых и жидких веществ

Произведенный сорбент, выбранный для использования в этом проекте, считается неопасным согласно стандарту OSHA по информированию об опасностях. В ходе операции пилотные образцы были извлечены из системы и проанализированы на восемь металлов RCRA (мышьяк, барий, кадмий, хром, свинец, ртуть, селен и серебро) для отслеживания любого накопления металлов, которое может привести к реклассификации использованный материал. Результаты этого тестирования показывают, что не произошло значительного накопления металлов и что большинство контролируемых компонентов были ниже регистрируемого предела метода тестирования.

Полный жидкий сток системы контролировался на предмет содержания взвешенных твердых частиц, HEM (масла и смазки), а также металлов RCRA. Общий сброс представлял собой комбинированный сброс продувки скруббера SO 2 , конденсата охладителя дымовых газов, конденсата охладителя CO 2 , а также конденсата пара. Результаты этого тестирования также показали, что не произошло значительного накопления и что большинство отслеживаемых компонентов были ниже регистрируемого предела метода тестирования.Пилотные испытания показывают, что не требуется особого внимания к технологическим отходам.

2,4 Технико-экономический анализ

Были выполнены две высокоуровневые технико-экономические оценки (ТЭО): одна до пилотного тестирования с использованием проектных условий и одна после пилотного тестирования с использованием данных, собранных в течение 20-часового теста на улавливание 90% CO 2 . Читателю отсылаем к [4, 5] для получения подробных результатов TEA. Основываясь на результатах пилотных испытаний и экстраполяций с использованием вычислительной рабочей модели для условий, в которых адсорбция CO 2 в транспортной линии между регенератором и адсорбером была уменьшена, TEA с использованием параметров пилотной конструкции, проведенной до тестирования, является действительным. В этом случае улавливание CO 2 на основе сорбента привело к меньшему увеличению затрат на электроэнергию (по сравнению с базовым случаем), чем улавливание эталонного CO 2 на основе Econamine. В частности, предварительные оценки показывают, что установка ПК с технологией твердого сорбента, оцененная в ходе этого проекта, может привести к повышению экономической жизнеспособности, а также к более высоким техническим характеристикам, чем у процесса MEA, опубликованного в Базовом плане затрат и производительности Министерства энергетики для ископаемых источников энергии. Заводы Том 1: Битуминозный уголь и природный газ в электричество, Rev.2 [2]. Стоимость электроэнергии (COE) снижается на 3%, а чистый КПД станции увеличивается на 13% для первоначального исследования [5].

И наоборот, если данные 20-часового теста захвата 90% используются для TEA, твердые сорбенты не могут конкурировать с Econamine, потому что во время этих тестов емкость сорбента была частично использована CO 2 в газе. перенос регенерированного сорбента в адсорбционный модуль, как обсуждалось ранее. Таким образом, количество сорбента, необходимое для улавливания 90% выделенного CO 2 , было нерепрезентативным.

Сравнение ключевых экономических соображений между процессом на основе Econamine и процессом на основе твердого сорбента показывает, что:

  • Капитальные затраты, затраты на топливо и CO 2 Затраты на транспортировку, хранение и мониторинг (TS&M) процесс на основе сорбента был ниже, чем в случае MEA, соответственно. В частности, для выработки 550 МВт нетто с улавливанием 90% CO 2 , общая мощность электростанции была меньше, когда использовалось улавливание CO 2 на основе сорбента из-за более низкого теплового ввода, необходимого для работы установки для улавливания CO 2 .

  • Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) процесса улавливания CO 2 на основе сорбента были оценены выше, чем у процесса MEA, в основном из-за высокой стоимости сорбента и его потребления на начальном этапе. заполнить.

  • Потребность в электроэнергии для сжатия CO 2 является значительной для улавливания как водного амина, так и CO 2 на основе сорбента. Однако, поскольку общая мощность электростанции с улавливанием на основе сорбента меньше, необходимо сжимать меньше CO 2 и соответствующие затраты номинально ниже.

  • COE и LCOE процесса на основе сорбента были ниже, чем у водной системы MEA, из-за более низких капитальных затрат, затрат на топливо и затрат CO 2 TS&M, компенсируя более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Помимо затрат, улавливание CO 2 на основе сорбента дает также экологические преимущества. Например:

  • Подача угля на электростанцию ​​линейно связана с валовой тепловой мощностью электростанции. Поскольку общая тепловая мощность электростанции с улавливанием CO 2 на основе сорбента оценивается номинально на 11% меньше, чем для процесса Econamine, сжигается меньше угля и, следовательно, меньше Hg, SO 2 , SO 3 , NOx и т. Д.созданы.

  • Точно так же потребление сырой воды на электростанции с твердым процессом на 20% ниже, чем у процесса Econamine. Это можно объяснить тем фактом, что общая мощность электростанции меньше при использовании процесса улавливания CO 2 на основе сорбента. Поскольку в будущем вода, вероятно, станет все более дефицитным ресурсом, более низкое потребление воды может сыграть важную роль в процессе выбора технологии улавливания CO 2 .

  • Значительная экологическая проблема связана с летучими выбросами аминов. При температуре регенерации 120 ° C давление пара 3,5 М водного МЭБ составляет примерно 0,5 кПа; Выбросы аминов могут быть серьезной проблемой для окружающей среды для водных систем улавливания CO 2 . Хотя сорбент разлагался в лаборатории с использованием чрезмерно высоких температур, никаких измеримых выбросов летучих не было зарегистрировано с помощью масс-спектрометра, а также не было отмечено разложения сорбента, подвергшегося воздействию дымовых газов и температурных циклов, в образцах сорбента, взятых из пилотного проекта. Возможно, что амин на выбранном сорбенте остается ковалентно прикрепленным к поверхности субстрата, даже когда он превращается в мочевину, термостойкие соли или разлагается иным образом.

  • Удаление твердых отходов в процессе на основе сорбента было определено как неопасное в результате проверки по методу 1311 Агентства по охране окружающей среды, которая показала, что тяжелые металлы, включая ртуть и селен, не концентрировались в сорбенте. В результате не было определено, что для утилизации сорбента потребуются какие-либо специальные операции или дополнительные расходы или оборудование.Таким образом, в случае разлива Сорбента БН на транспорте или на электростанции, в отличие от водного раствора, сорбент не просочится в почву. Сорбент легче очистить без серьезных последствий для окружающей среды. Сорбент не считается опасным согласно стандарту OSHA по оповещению об опасности; таким образом, удаление отходов должно производиться в соответствии с местными экологическими нормативами предприятия.

3 Выводы

В целом, после проблем, связанных с запуском и вводом в эксплуатацию, которые часто связаны с первыми в своем роде пилотными проектами, пилотная установка работала так, как было задумано и ожидаемо, за несколькими ключевыми исключениями.Два основных исключения были связаны с характеристиками обращения с горячим сорбентом, которые выходили за рамки проектных спецификаций, которые собирались при температуре окружающей среды, и адсорбцией CO 2 в транспортной линии между регенератором и адсорбером, которая предварительно загружала сорбент CO . 2 до входа в адсорбер. Пилотная программа показывает, что улавливание дожигания на основе твердых сорбентов может быть использовано для достижения 90% улавливания CO 2 из угольных электростанций.Конкретные выводы относительно пилотной системы мощностью 1 МВт, работающей с тестовым сорбентом, включают:

  • Пилотная установка не могла работать с расчетной скоростью циркуляции сорбента с регенератором при расчетной температуре. Технические характеристики были установлены в результате лабораторных испытаний при температуре окружающей среды, но сорбент не протекал также при рабочей температуре по сравнению с температурой окружающей среды, что привело к закупорке выхода сорбента регенератора, регенератора CO 2 — выходного циклона и линии транспортировки сорбента между регенератором и адсорбером.Во время испытаний циркуляции с регенератором, работающим при более низкой температуре адсорбции, циркуляция сорбента могла сохраняться. Таким образом, эксплуатационные проблемы были связаны с очевидными изменениями характеристик обработки сорбента при нагревании сорбента. Проведение дополнительных испытаний для определения физических характеристик сорбента при фактических рабочих температурах, особенно в выявленных проблемных областях, а затем изменение конструкции системы в соответствии с фактическими требованиями к обращению должно смягчить эту проблему.

  • Пилотные результаты в сочетании с лабораторными исследованиями кинетики сорбента и рабочей моделью адсорбера позволяют предположить, что сорбент адсорбировал CO 2 из газа, обогащенного CO 2 , который использовался для транспортировки сорбента между регенератором и адсорбером. Также возможно, что незначительные неизотермические условия (на 5 ° C ниже расчетных) в регенераторе могли способствовать более высокой, чем ожидалось, нагрузке CO 2 на сорбент, поступающий в адсорбер.Операционная модель показала, что проектные характеристики могут быть достигнуты, если может быть достигнута регенерация при 120 ° C, предварительная загрузка CO 2 на сорбент может быть устранена и операции не будут ограничены проблемами обращения с сорбентом.

Эффективность пилотного проекта может быть подтверждена посредством дополнительных пилотных испытаний с целевым планом и небольшими модификациями пилотного проекта для решения проблем, связанных с обращением с сорбентом. К сожалению, финансирование программы и график не позволили провести дополнительную проверку.

4 Номенклатура

Символ
.
Значение
.
D Гидравлический диаметр реакционного сосуда, м
Λ Коэффициент трения Дарси
L Длина реакционного сосуда, м
Ρ Плотность дымового газа , кг / м 3
P Давление, бар
V Средняя скорость газового потока, м / с
Символ
.
Значение
.
D Гидравлический диаметр реакционного сосуда, м
Λ Коэффициент трения Дарси
L Длина реакционного сосуда, м
Ρ Плотность дымового газа , кг / м 3
P Давление, бар
V Средняя скорость газового потока, м / с
Символ
.
Значение
.
D Гидравлический диаметр реакционного сосуда, м
Λ Коэффициент трения Дарси
L Длина реакционного сосуда, м
Ρ Плотность дымового газа , кг / м 3
P Давление, бар
V Средняя скорость газового потока, м / с
Символ
.
Значение
.
D Гидравлический диаметр реакционного сосуда, м
Λ Коэффициент трения Дарси
L Длина реакционного сосуда, м
Ρ Плотность дымовых газов , кг / м 3
P Давление, бар
V Средняя скорость газового потока, м / с

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальной лабораторией энергетических технологий Министерства энергетики США (DE-FE0004343) при дополнительной поддержке со стороны ADA-ES, Inc. , EPRI и Южная компания. Проект не может быть проведена без упорного труда и самоотверженности многих людей, в том числе Джейсон Денни, Тодд Харт, Холли Krutka, Чарльз Линдси, Meghan Линдсей, Уильям Моррис, Марьям Сайях, Travis Starns, Омар Сайед, Остин Вальянкур и Коди Уилсон.

Конфликт интересов

Не объявлено.

Номер ссылки

[2]

NETL

.

Базовый план затрат и производительности для электростанций, работающих на ископаемом топливе, Том 1: Битуминозный уголь и природный газ для электроэнергии

, Редакция 2, ноябрь 2010 г.www.netl.doe.gov (дата последнего доступа) [3]

Sjostrom

S

,

Senior

C

.

Пилотные испытания улавливания CO 2 на угольной электростанции — Часть 1: Характеристика сорбента

.

Чистая энергия

2019

;

3

:

144

62

. [4]

Sjostrom

S

,

Denney

J

,

Senior

C

,

Morris

W.

Оценка твердых сорбентов в качестве усовершенствованной технологии для улавливания CO2

.

ADA-ES, Highlands Ranch, CO

:

Тематический отчет Министерства энергетики США: Заключительный технический отчет Министерства энергетики США

. DOE DE-FE004343.

июня 2016 г.

. https://www.osti.gov/servlets/purl/1261627 (дата последнего доступа). [5]

Крутка

H

,

Старнс

T

,

Ричард

M

,

Thitakamol

B.

Оценка твердых сорбентов в качестве технологии модернизации для CO 2 Capture: предварительная технико-экономическая оценка твердых сорбентов для дожигания CO 2 Capture

.

ADA-ES, Highlands Ranch, CO

:

Тематический отчет Министерства энергетики США

,

2011

. [6]

Krutka

H

,

Sjostrom

S

,

Starns

T

T

Диллон

М

,

Сильверман

Р

.

Улавливание CO 2 после сжигания с использованием твердых сорбентов: пилотная оценка 1 МВтэ

.

Энергетические процедуры

2013

;

37

:

73

88

. [7]

Серый

ML

,

Hoffman

JS

,

Hreha

DC

и др.

Параметрическое исследование твердых аминных сорбентов для улавливания диоксида углерода

.

Energy Fuels

2009

;

23

:

4840

4

.[8]

Xavier

AM

,

King

DF

,

Davidson

JF

,

Harrison

D

.

Теплообмен с поверхностным слоем представляет собой псевдоожиженный слой под высоким давлением.

In:

Grace

JR

,

Matsen

JM

(ред.).

Флюидизация

,

Нью-Йорк

:

Пленум

,

209

. [9]

Davidson

JF

,

Clift

R

,

Harrison

D.

Флюидизация

, 2-е изд.

Орландо, Флорида

:

Academic Press

,

1985

. [10]

Brown

GO

.

История уравнения Дарси-Вейсбаха для гидравлического сопротивления трубы.

В:

Сессии по истории окружающей среды и водных ресурсов на конференции и выставке ASCE по гражданскому строительству 2002

,

Вашингтон, округ Колумбия

,

2002

,

3–7

, DOI: 10.1061 / 40650 (2003) 4.

© Автор (ы) 2020.Опубликовано Oxford University Press от имени Национального института экологически чистой и низкоуглеродной энергетики

. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/) by-nc / 4.0 /), что разрешает некоммерческое повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. По вопросам коммерческого повторного использования обращайтесь по адресу [email protected]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *