塑造碳捕集未来的先进材料
发电、化工、钢铁等多个行业都存在碳问题。 世界各地的监管机构都制定了雄心勃勃的目标、时间表和任务，如碳税和排放权交易，以遏制碳排放。与此同时，这些难以消减的行业还需要应对对能源需求的稳步增长，而这种增长依赖于传统的碳排放化石燃料。
碳捕集、利用和封存（CCUS）技术是应对这些挑战的最前沿技术，可在碳排放物释放到空气中之前将其捕获并封存。
在减少碳排放的斗争中，这一重要工具面临的关键挑战之一是升级整个价值链的基础设施和设备。以 CCUS 的重要组成部分碳捕集（CC）为例。它包括一系列处于不同技术就绪水平（TRL）的技术，每种技术都有自己的挑战。主要有四种碳捕集技术：燃烧后、燃烧前、富氧燃烧和直接空气捕获 (DAC)。
四种前景看好的碳捕集技术
要有效应对碳挑战并找到有前途的解决方案，就必须了解四种主要 CC 技术的不同之处：
- 燃烧后技术是四种技术中最成熟的一种，具有最广泛的应用，是碳捕集领域最大的细分市场。它广泛使用化学溶剂（通常为胺基）或物理溶剂（Selexol、Rectisol、Fluor™ 等），其中化学溶剂占主导地位。化学溶剂和二氧化碳都具有腐蚀性，会影响密封件和易损件，导致阀门、泵和热交换器等设备故障。后燃烧技术广泛应用于发电、石化、钢铁和水泥等行业。
- 预燃烧是下一个领先技术，有可能用于天然气联合循环发电厂、整体煤气化联合循环发电厂（IGCC）和天然气重整工艺。目前商业化的预燃烧 CC 技术一般采用吸附工艺1，可以通过变压吸附（PSA）或变温吸附（TSA）来实现。变压吸附（PSA）工艺的商业化程度高于变温吸附（TSA）工艺。在分离碳的同时，变压吸附工艺还可用于回收和提纯氢气，这使其成为氢气需求增长的有利选择。然而，该工艺的运行循环率高（高达每年 200,000 次2 ），工艺压力高，原料气体双向流动。所有这些都会加速设备的磨损并导致可靠性问题。
- 纯氧燃烧通过去除空气中的氮，利用近乎纯净的氧气进行燃烧。这种技术的主要优点是由于不含氮而产生的氮氧化物极少，二氧化碳捕获量高。不过，由于氧气浓度较高，该过程会导致高温（3000-4500°F+）。因此，设备需要能够承受高温以及高浓度二氧化碳腐蚀环境的材料。例如，生物质发电行业使用的是氧燃料燃烧，即 "碳捕集与封存生物能源"（BECCS）。
- 直接空气捕集（DAC） 是公认的负排放技术，因为它能直接捕集大气中的二氧化碳。虽然在 DAC 工艺中主要使用液体溶剂和固体吸附剂，但液体溶剂会对工艺设备造成腐蚀威胁。尽管目前 DAC 还不能投入商业应用，但在美国、加拿大、欧盟和英国等主要市场的政府支持下，它具有快速发展的潜力。最新的发展体现在水泥和食品饮料行业对 DAC 技术所捕获的二氧化碳的使用上。
应对碳捕获挑战
为了应对这些挑战，格瑞特維的材料组合是可靠的解决方案，能够在碳捕集市场最苛刻的环境中发挥出色的性能和持久性。例如，后燃烧或 DAC 工艺需要高温和腐蚀性溶剂。全氟弹性体（FFKM）O 型圈，如我们最近推出的Chemraz® 541，在胺服务中表现出色。使用这些先进材料制成的部件有助于提高机械密封、泵、阀门、吸收器和再生器等设备的可靠性和使用寿命。WR® 600 和 WR 650®是用于泵的轴承和衬套的 PFA 复合材料，在高温下对 DEA 或 MDEA 等胺类具有出色的耐受性。某些材料，如Arlon 3000XT®交联 PEEK，可作为柱填料等应用中机械性能降解问题的替代材料。
在您探索碳捕集应用的过程中，格瑞特維的商业和工程团队随时准备帮助您选择满足您需求的最佳解决方案。请随时与我们联系，了解格瑞特維的材料解决方案如何帮助您实现可持续和高效的碳捕集工艺。
1.https://www.energy.gov/fecm/pre-combustion-carbon-capture-research
2.Flowserve - 提高 PSA 应用中阀门的可靠性和性能