塑造碳捕集未來的先進材料
發電、化工、鋼鐵等多個行業都存在碳問題。 隨著世界各地的監管機構設定 了雄心勃勃的目標、時程表和授權，例如碳稅和排放交易，以遏制碳排放，減少碳排放的緊迫性比以往任何時候都更加緊迫。與此同時，這些難以減排的行業需要努力應對穩步增長的能源需求，而這種需求取決於傳統的碳排放化石燃料。
應對這些挑戰的最前沿是碳捕集、利用和封存 （CCUS） 技術，這些技術可以在碳排放釋放到空氣中之前捕獲和儲存碳排放。
在減少碳排放的鬥爭中，這一重要工具面臨的關鍵挑戰之一是 升級整個價值鏈的基礎設施和設備。例如，碳捕集（CC）是CCUS的一個關鍵組成部分。它包含一系列處於不同技術就緒級別 （TRL） 的技術，每種技術都提出了自己的一系列挑戰。有四種主要的碳捕獲技術：燃燒后、燃燒前、富氧燃燒和直接空氣捕獲 （DAC）。
四大有前途的碳捕集技術
為了有效應對碳挑戰並找到有前途的解決方案，必須瞭解四種主要CC技術的差異：
- 后燃燒 是四種技術中最成熟的技術，具有最廣泛的應用通用性，代表了碳捕集領域最大的市場區隔。它廣泛使用化學（通常是胺基）或物理（Selexol、Rectisol、Fluor™ 等）溶劑，其中化學溶劑佔主導地位。化學溶劑與 CO2 一起具有腐蝕性，會影響密封件和易損件，並導致閥門、泵和熱交換器等設備故障。后燃燒技術應用於各種行業，包括發電、石化、鋼鐵和水泥。
- 預燃燒 是下一個領先技術，可用於天然氣聯合循環工廠、綜合氣化聯合迴圈 （IGCC） 工廠和天然氣重整工藝。當今市售的預燃CC技術通常使用吸附過程1 ，該過程可以通過擺動壓力（PSA）或溫度（TSA）來完成。變壓吸附 （PSA） 工藝比 TSA 更商業化。PSA工藝還用於在碳分離時回收和純化氫氣，隨著氫氣需求的增長，PSA工藝使其成為有利的選擇。然而，該工藝在高迴圈速率（每年高達 200,000 次2）、高工藝壓力和雙向原料氣流動下運行。所有這些加在一起會加速磨損並導致設備的可靠性問題。
- 富氧燃燒 通過去除空氣中的氮氣，利用近乎純的氧氣進行燃燒。該技術的主要優點是，由於沒有氮，氮氧化物的產生量最小，並且捕獲的CO2 產量很高。然而，由於氧氣濃度較高，該過程會導致高溫（3000-4500°F+）。因此，設備需要能夠承受高溫以及高濃度CO2腐蝕性環境的材料。例如，生物質發電行業利用富氧燃燒，稱為具有碳捕獲和封存的生物能源 （BECCS）。
- 直接空氣捕獲 （DAC） 被認為是一種負排放技術，因為它直接從大氣中捕獲CO2 。雖然液體溶劑和固體吸附劑主要用於DAC工藝，但液體溶劑對工藝設備構成腐蝕威脅。儘管DAC目前尚未準備好進行商業部署，但在美國、加拿大、歐盟和英國等主要市場的政府支援下，它具有快速增長的潛力。在水泥和食品飲料行業使用從DAC技術中捕獲的CO2 方面發現了最新的發展。
迎接碳捕集挑戰
為了應對這些挑戰，格林-特威德的材料組合是可靠的解決方案，可以在碳捕集市場最苛刻的環境中表現出色，經久耐用。例如，考慮需要高溫和腐蝕性溶劑的后燃燒或DAC工藝。全氟彈性體 （FFKM） O 形圈，例如我們最近推出的 Chemraz® 541 ，在胺服務中表現非常出色。由這些先進材料製成的元件有助於提高機械密封、泵、閥門、吸收器和蓄熱器等設備的可靠性和使用壽命。 ® WR 600 和 WR 650® 是用於泵軸承和襯套的 PFA 複合材料，在高溫下還表現出對 DEA 或 MDEA 等胺類藥物的優異抵抗力。一些材料，如 Arlon 3000XT® 交聯PEEK，在色譜柱填料等應用中機械性能下降時提供了一種替代方案。
當您流覽碳捕獲應用時，格林-特威德的商業和工程團隊隨時準備協助您選擇滿足您需求的最佳解決方案。請隨時與我們聯繫，瞭解格林-特威德的材料解決方案如何助力您實現可持續和高效的碳捕集過程。
1. https://www.energy.gov/fecm/pre-combustion-carbon-capture-research
2. Flowserve – 提高 PSA 應用中的閥門可靠性和性能