Những công nghệ CCS mới, tiên tiến năm 2024 (Kỳ 3)

* DMX

Dựa trên 60 năm kinh nghiệm và không ngừng đổi mới, Axens Group cung cấp các giải pháp thu hồi CO₂ cũng như một bộ toàn diện các quá trình xử lý trước khí thải và trung hòa CO₂. Để giải quyết những thách thức trong việc thu giữ CO₂ từ khí thải, Axens Group và IFPEN đã phát triển quá trình DMX, một quá trình thu hồi CO₂ sau đốt cháy mang tính đột phá dựa trên sự hấp thụ bằng cách sử dụng dung môi khử trộn độc quyền. Dung môi DMX bao gồm hỗn hợp của hai hợp chất hữu cơ trong dung dịch nước, được hòa trộn trong các điều kiện nhất định về nhiệt độ và áp suất riêng phần CO₂ trong phân đoạn tái sinh. Dung môi DMX có thể tái sinh với công suất cao hơn nhiều so với dung môi hiện có, trong khi chỉ cần tái sinh pha giàu CO₂. Công nghệ DMX đã được chứng minh thành công thông qua một nhà máy trình diễn quy mô lớn tại Nhà máy thép của ArcelorMittal S.A. là một tập đoàn thép đa quốc gia ở thành phố Luxembourg (Dunkirk, CH Pháp) và đã đạt mức độ sẵn sàng công nghệ TRL 8.

Lợi ích: Những lợi ích chính của quá trình DMX cụ thể như sau: Quá trình linh hoạt và linh hoạt áp dụng cho nhiều loại nguồn gốc, thành phần và lưu lượng khí thải; tiêu thụ năng lượng thấp; dung môi ổn định nhiệt và độ phân hủy thấp; tỷ lệ thu giữ cao (lên tới 99%) và độ tinh khiết cao của CO₂ được tạo ra (trên 99,5%); CO₂ được sản xuất dễ dàng dưới áp suất lên tới 5 barg giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nén; giảm 30% chi phí thu hồi CO₂ so với công nghệ dựa trên MEA; tùy chỉnh thiết kế phù hợp với địa điểm, các hạn chế về vận hành và tiện ích sẵn có; có sẵn cho nhiều kích cỡ thiết bị khác nhau (dạng thanh hoặc dạng modules); hỗ trợ trên toàn bộ chuỗi giá trị, tiền xử lý, thu hồi, điều hòa và hợp tác chặt chẽ với các EPC và nhà cung cấp máy nén để cung cấp dịch vụ tích hợp; khả năng thử nghiệm và đổi mới liên tục tại các cơ sở của IFPEN.

Mô tả công nghệ

Khu vực điều kiện tiên quyết: Ở thượng nguồn của quá trình thu hồi carbon, một phần điều kiện sơ bộ chuyên dụng sẽ được dự kiến để làm mát khí thải, tối ưu hóa thu hồi nhiệt, khắc phục tình trạng sụt áp trên thiết bị thu hồi carbon và loại bỏ bụi cũng như các tạp chất như SOx và NOx nếu có mặt với số lượng lớn. Axens GRoup cùng với công ty con Flowvision (Vương quốc Đan Mạch), cung cấp các công nghệ để giải quyết tất cả các chất gây ô nhiễm này. Dựa vào bí quyết này và dung môi DMX có khả năng chịu đựng cao đối với các tạp chất trong khí thải, bao gồm O₂, các hạt và khí acid như NOx và SOx, Axens Group có khả năng cung cấp phần tiền điều hòa được tích hợp đầy đủ và tối ưu hóa phù hợp với từng loại ứng dụng cụ thể.

Mô tả quá trình thu hồi carbon: Quá trình DMX ban đầu được phát triển để thu giữ CO₂ trên khí thải của các nhà máy điện than và khí nhà máy thép cũng có thể ứng dụng để thu giữ CO₂ từ các nguồn phát thải công nghiệp như nhà máy lọc dầu, nhà sản xuất vôi, lò đốt chất thải cũng như hóa chất, xi-măng, nhà máy sản xuất kính, giấy hoặc nhôm. Dung môi DMX loại bỏ CO₂ khỏi khí thải trong thiết bị hấp thụ để đạt được tỷ lệ thu hồi CO₂ từ 90% - 99% tùy theo nhu cầu.

Dung môi giàu CO₂ được làm nóng trước trong bộ trao đổi dung môi nghèo/giàu để đạt được điều kiện tại đó dung môi tạo thành hai pha: Một pha giàu CO₂ và pha còn lại là giai đoạn pha nghèo CO₂. Pha nghèo CO₂ (lean) được tách ra trong bình chứa và được dẫn trực tiếp trở lại thiết bị hấp thụ, trong khi chỉ có pha giàu CO₂ mới được tái sinh. Mức tiêu thụ hơi nước trong nồi hơi lại cần thiết giảm đi đáng kể nhờ tính năng này, liên quan đến công suất cao của dung môi. Quá trình tái tạo pha giàu CO₂ được thực hiện dưới áp suất lên tới 5 barg, nhờ tính ổn định nhiệt của nó, điều này cho phép quá trình đạt được mức tiết kiệm chi phí đáng kể liên quan đến việc nén CO₂ xét về khả năng cô lập hoặc hóa lỏng của nó.

Tuy vậy, vẫn có thể đạt được mức tiêu thụ năng lượng hơi nước thấp ở lò đun lại, thường dao động trong khoảng từ 2,0 GJ/tCO₂ - 2,7 GJ/tCO₂, tùy thuộc vào nồng độ CO₂ của ống khói khí thải và tỷ lệ thu giữ mục tiêu. Năng lượng cần thiết để chạy quá trình thu giữ CO₂ được gọi là năng lượng phạt với mức phạt năng lượng cho biết lượng năng lượng cần tiêu tốn để thu hồi carbon so với năng lượng do nhà máy tạo ra. Mức phạt năng lượng này có thể được giảm bớt hơn nữa bằng cách điện khí hóa quá trình, bình ổn nhiệt thải và tích hợp nhiệt tối ưu với môi trường tại cơ sở.

Phát triển và mức độ sẵn sàng công nghệ TRL: Quá trình DMX đã trải qua hơn 10 năm phát triển từ quy mô phòng thí nghiệm cho đến cấp độ trình diễn. Hiện công nghệ này đã được chứng minh thành công thông qua một cơ sở thí điểm lớn đặt tại nhà máy thép ArcelorMittal ở Dunkirk, với việc thu giữ CO₂ từ khí lò cao với công suất 0,5 tấn CO₂/h. Thiết bị trình diễn DMX được xây dựng và vận hành 24/7 kể từ tháng 4/2023 nằm trong dự án “3D” H2020 của châu Âu quy tụ 11 đối tác châu Âu, bao gồm các hãng sản xuất thép ArcelorMittal, Axens Group, IFPEN và TotalEnergies.

Thiết bị dự án 3D trên đã chứng minh một số khía cạnh chính của công nghệ DMX, chẳng hạn như khả năng vận hành quá trình, độ ổn định dung môi tốt (không quan sát thấy sự xuống cấp), mức tiêu thụ năng lượng thấp và độ tinh khiết lượng CO₂ thu được đối với nhiều nồng độ CO₂ khác nhau. Dựa trên những kết quả đó, công nghệ DMX hiện đã đạt mức TRL 8. IFPEN và Axens Group tiếp tục nỗ lực phát triển các thế hệ dung môi DMX ngày càng hiệu quả trong tương lai cũng như các giải pháp thu giữ CO₂ cải tiến khác.

Điều kiện CO₂: Việc tinh chế CO₂ thu được đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép vận chuyển, sử dụng hoặc lưu trữ lâu dài an toàn và hiệu quả. Các tạp chất phổ biến nhất là hợp chất lưu huỳnh, oxygen và nước song cũng có thể gặp các chất gây ô nhiễm khác như thủy ngân hoặc chloride. Axens Group cung cấp một danh mục hoàn chỉnh dựa trên các sản phẩm (chất xúc tác và chất hấp phụ) và công nghệ của riêng mình để loại bỏ các chất gây ô nhiễm có trong CO₂ và đảm bảo đáp ứng các thông số kỹ thuật với các giải pháp đa dạng, bí quyết thiết kế quá trình và khả năng cộng tác chặt chẽ với các nhà cung cấp máy nén đảm bảo thiết kế tối ưu dây chuyền điều hòa CO₂ cho từng dự án.

Link nguồn:

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2024/08/Report-CCS-Technology-Compendium-2024-1.pdf

Tuấn Hùng

Global CCS Institute