气体处理厂家如何开拓新业务领域
作为气体处理设备供应商，在当前火热的双碳行动中，我们能开拓那些新的业务呢？又需要我们做哪些知识储备呢？
首先我们了解下，双碳行动中有那路线需求。
一、节能减排
这个简单一句话总结就是工艺升级、设备升级，淘汰落后工艺及设备。以石化开采行业来看，根据历年设备使用数据，单单动力气体、仪表气、常规氮气等场景，因设备及设计工艺的更新就可以降低20～30%以上的能耗，此项减碳在油气开采行业减碳总量中占比约8%，为各项减碳指标中比例最大、最易实现的部分。在其它大型用气的工业体系中，空压系统耗电量约占全年工业耗电的10%，以2021年全国规模以上工业发电81122亿千瓦时，在设备功耗每降低1%的耗电量，对于国内整体减少碳排放都是一个巨量的提升。我们需要更多的推进更低功耗的新型设备，比如：
1.在可能的条件下淘汰落后的无热、微热等功耗高的吸干机。
3.多了解用户实际用气条件、生产工艺，为用户设计露点、压力等合理的空压系统，也可节省大量的能耗
二、CO2捕捉、封存及回收利用CCUS
1、CO2捕捉CO2CAPTURE
CO2的捕捉，主要是从各类尾气、高CO2含量的混合气体甚至大气中捕集CO2的技术。目前碳捕集有以下几种方式：
1.1生物捕集，顾名思义，就是利用植物、蓝藻、微生物等方式固定或者消除排放的CO2。现实中我们耳熟能详的蚂蚁森林就是一个巨大的生物捕集CO2项目。
1.2化学捕集/吸收法
根据CO2分离原理的不同，化学法可分为溶剂吸收法、吸附法、膜吸收法、电化学法以及水合物法等，各方法的基本特点如表2所示。其中化学吸收法技术成熟，是应用最为广泛的CO2捕集技术，已成功应用于化肥、水泥以及发电等行业。目前较为成熟的化学吸收法工艺多基于乙醇胺类水溶液，如乙醇胺（MEA）法、二乙醇胺（DEA）法、N-甲基二乙醇胺（MDEA）法等。近几年新发展的化学吸收法包括离子液体、相变溶液、酶吸收法以及高温熔盐碳捕集法等。
此方法一般应用于大流量，富含酸气等场景。但是一般投资很大，且化学药剂的配方基本都有专利保护，这些项目及设备不适合一般干燥机厂家去参与。
1.3物理捕集
1.3.1吸收法
基于亨利定律，CO2在吸收剂中的溶解度会随压力或温度改变。选择性强、吸收量大、操作简单。可应用于排放CO2浓度较高的行业，如IGCC电站、天然气处理、煤化工等。
此方式跟上述化学法类似，具有很强的专利保护性，投资金额及技术壁垒高，不适合一般干燥机厂家去参与。
1.3.2吸附法
利用沸石、分子筛等固体吸附剂对CO2进行选择性吸附，改变温度、压力等实现CO2解吸。工艺流程简单、能耗低、成本可控。可应用于合成氨、制氢、天然气处理等。
此捕集方式，干燥机厂家大有作为。不管是天然气分离CO2、烟道气CO2提纯、还是富集后的CO2脱水，都可以用到PSA/VPSA/TSA等各种设备。
此捕集方式需要用到的知识储备有：各类分子筛的选择性吸附、分子筛的吸附/再生曲线、改性分子筛的利用、各类分子筛及不同吸附剂在不同的温度/组分/环境下的使用特性，根据现场需求设计不同的流程涉及的学科有：热力学、材料力学、金属材料学、流体学、电气控制（防护/防爆/自动控制/过程控制等）、仪表专业、有机化学、无机化学、密封材料等；设备设计制造涉及的内容有：压力容器、压力管道、吸附剂的选择/装填、自动化仪表阀门的选择、电气的防护/防爆选择、金属表面处理、焊接工艺、制冷工艺、密封材料选择、工艺控制、过程控制、CAD/SOLIDWORKS/CATIA/PRO-E/UG/CAXA、UNISIM/ASPEN、excel/VBA、ANSY、吊装/运输规范、生产安全规范等。
同时CO2捕集同时或捕集后，一般会分离出副产品，很多副产品具有较高的经济价值，比如氢气、氦气等，此类气体的提纯、干燥需要丰富的混合气体处理经验。
此处推荐两份流程图，可用于各类混合气体的干燥、提纯、分离等应用。
此方法，大部分气体处理厂家均可参与，但是因为CO2处理与压缩空气的处理在效果上的考核是完全不一样的。压缩空气的处理洁净度绝大部分采用相对测量，而CO2的处理除去有绝对测量的结果，还有一个就是产品产量质量的考核，若CO2未达目标甚至在液化的时候在设计预定温度及压力下，CO2不会液化，工程需要进行重大整改。故在此建议，在未有十足把握时，不要轻易参与CCUS的CO2处理，可以先为此类项目提供仪表气等工作。
1.3.3膜分离法
利用膜材料对不同气体渗透速率的差异。工艺简单、能耗低、投资小。CO2纯度较低、膜材料持久性较差。可应用于制氢、天然气处理等。
膜分离法具有设备体积小，工艺简单，能耗低，模块化组装等优点，但是气体分离膜绝大部分专利及生产技术都在少数国际巨头手中，膜组又需要根据气体组分进行定制，价格巨贵。且膜对入口杂质敏感，与重烃、硫醇、硫化氢甚至液态水易出现损坏，故在国内推广更多在对设备体积有要求或移动便携式等场景出现较多。膜组的特点就是，体积小，工艺简单，结构件几乎没有，但是贵，娇贵，且专利几乎都在国外，除少数必须场景之外，技术推广暂时并不适合大面积铺开。且膜分离后CO2纯度一般达不到液化要求，需要进一步提纯。
此方式也不适合普通干燥机厂家去推广，只是在某些必须的场景作为选择使用。
1.3.4深冷精馏法
经压缩和冷却，将CO2液化或固化，以蒸馏方式分离CO2。简单易行，避免了化学或物理吸收剂的使用。排放CO2浓度较高的行业，如IGCC电站、油田伴生气中CO2的回收等。
深冷精馏法的基本原理就是利用在不同的压力及温度下，不同物质具有不同的沸点，我们通过控制压力及温度，在某一个工序只使一种物质沸腾，就可以得到高纯度的该物质了。此方式除了需要较高的软件要求，还需要具有相应的工程建设及现场调试经验。适合广大深冷空分厂家去操作，普通干燥机厂家可提供气体预处理设备。
此方式需要注意CO2与有机挥发物或天然气不同比例混合的时候，有比较严重的共沸现象，若不采取措施，液化点与单一或简单组分相比出现大幅度的漂移。某些情况浓度40%的CO2与甲烷、乙烷、丙烷混合，CO2液化点会漂移至-70℃以下甚至更低，容易出现要么无法液化，要么液化后理解固化造成精馏塔冰堵等后果。故不推荐没有经验及专业能力的厂家去轻易尝试。此外此类设计的盗版工艺软件往往物性会与正版的略有偏移，使用盗版软件可能会出现能耗略高、性能略差的情况。
1.4另外根据在同一工艺路线内，在不同的工艺段捕集CO2，可分为以下几个不同的捕集路线。这些路线都需要用到前面几种捕集方式的一种或者组合技术。
CO2的排放主要来自于发电和工业过程中化石燃料的使用。对于电力行业，根据碳捕集与燃烧过程的先后顺序，传统碳捕获方式主要包括燃烧前捕获、富氧燃烧和燃烧后捕获等。煤化工、天然气处理、钢铁、水泥等行业中CO2的工业分离过程属于燃烧前捕获方式。各种碳捕获方式的技术路线如下图所示。
燃烧前捕获是利用煤气化和重整反应，在燃烧前将燃料中的含碳组分分离出来，转化为以H2、CO和CO2为主的水煤气，然后利用相应的分离技术将CO2从中分离，剩余H2作为清洁燃料使用。该技术捕获的CO2浓度较高，分离难度低，相应能耗和成本也会降低，但投资成本高，可靠性有待提高。目前此技术只局限于以煤气化为核心的整体煤气化联合循环电站（IntegratedGasificationCombinedCycle，IGCC）。富氧燃烧则是指通过分离空气制取纯氧，以纯氧作为氧化剂进入燃烧系统，同时辅以烟气循环的燃烧技术，可视为燃烧中捕获技术。该技术捕获的CO2浓度可达90%以上，只需简单冷凝便可实现CO2的完全分离，因此CO2捕获能耗和成本相对较低，但额外增加制氧系统的能耗，提高了系统的总投资。燃烧后捕获是指直接从燃烧后烟气中分离CO2，虽然投资较少，但烟气中CO2分压较低，使得CO2捕获能耗和成本较高。由于燃烧后捕获技术不改变原有燃烧方式，仅需要在现有燃烧系统后增设CO2捕集装置，对原有系统变动较少，是当前应用较为广泛且成熟的技术。在传统碳捕获技术的基础上，也发展出一些仍处于研究和完善当中的捕集CO2的系统。如煤气化过程直接影响后续流程中CO2富集程度与捕集能耗。有研究开发了煤炭碳氢组分分级转化的碳捕集动力系统，分离前CO2浓度能到达50%左右，为实现CO2低能耗捕集提供了可能。化学链技术借助载氧体将传统的化学转化过程解耦为两个或多个反应过程，可作为富氧燃烧和煤气化的供氧单元技术，实现CO2低耗捕集的同时抑制NOx产生。
2、CO2封存CO2STORAGE
CO2的封存现在主要是海水深层封存、陆地废气油气田井口封存。因此类封存一般需将CO2压缩至超临界状态，而国内对于CO2对地质的影响经验尚且不足，目前CO2封存在国内处于试点试验状态。此类技术在加拿大、美国有陆地封存应用，在挪威、日本有海水封存应用。应用场景还需大量的试验去探明。
3、CO2回收利用CO2RECYCLINGANDUTILIZATION
CO2本身在工业生产及现实生活中是一种重要的资源。比如啤酒、可乐、食品加工等需要用到食品级的高纯度CO2或干冰；而在化工行业，CO2又是一种非常重要的化工原料；石油开采行业，CO2驱油又能提供采用效率等。故CO2的捕集提纯本来具有非常广阔的实际应用产品，只是CO2的经济价值在很多情况下不能覆盖CO2捕集能耗成本，故在碳税未能提高到一定水平时，普通企业推广对CO2尾气的处理并没有什么意愿。下图为CO2利用的一些简单介绍。
因回收的后再利用的CO2已经具有很高的纯度了，普通干燥机厂家在这里能做的基本只有CO2的深度脱水了。
三、CCUS实际操作案例及所需的设备
例1：白酒厂、啤酒长发酵后的CO2，纯度超过99%，在简单的脱除CO2中的有机杂质后，可直接深度脱水提纯、液化，然后注入生产端，用于啤酒的生产。
实际需要的设备及部件：气柜、水洗塔、CO2压缩机、各类换热器、活性炭/分子筛干燥塔、冰机、液罐、增压机、冷却塔、风机、冷水机、自动化/监控系统等。
例2：水泥厂的回转窑尾气中CO2的回收，也可用于前端生产，可用TSA/VPSA组合脱水提纯，再利用，此工艺对CO2浓度要求不高，只需富集。
实际需要的设备及部件：气柜、水洗塔、CO2压缩机、各类换热器、分子筛干燥塔/提纯塔、真空泵、增压机、冷水机、自动化/监控系统等。
例3：天然气分离CH4/CO2，因天然气中CO2的浓度变化比较大，且很多时候是煤层气或者油田伴生气，气体中C3/C4以上的烃类含量也变化较大，此时处理这类气体需要前面多种技术的组合或者重复组合。分离出来的CH4可并网，CO2可液化送至工业区、加压作为驱油气体或加压至超临界态封存。此类设备因油气井口位置等原因，流量可由几百几千方/天到几百万方/天，需要采取的工艺及设备各不相同。
实际需要的设备及部件：气柜、水洗塔、CO2压缩机、各类换热器、活性炭/分子筛干燥塔、PAS/VPSA提纯、冰机、液罐、增压机、冷却塔、风机、冷水机、膜分离、精馏塔、真空泵、液体增压泵，超高压输送管道、车载制氮、设备撬装集装箱、自动化/监控系统等。
例4：烟道气分离回收CO2
烟气的排放一般具有高温高湿度的特点，若仅仅采用加氧燃烧（非纯氧燃烧），烟气中的CO2含量一般较低，而且若是燃油（LNG燃烧硫化物等含量低）燃烧还存在大量的硫化物/氮化物等，这些物质对吸附剂、膜、换热器等都具有不可逆的损坏，故还需合理的进行降温、脱硫脱硝等前序工作。烟气捕集的CO2，若是在厂区，可液化运输售卖、甚至管道输送，最近齐鲁石化百万吨级CO2捕集项目管线贯通，可直接输送至胜利油田CO2-EOR驱油封存使用；若烟气捕集的CO2来自野外作业区，可提纯液化，当做施工的原料气，比如CO2保护焊。
实际需要的设备及部件：冷却塔、脱硫脱硝塔、气柜、水洗塔、CO2压缩机、各类换热器、活性炭/分子筛干燥塔、PAS/VPSA提纯、冰机、液罐、增压机、冷却塔、风机、冷水机、膜分离、精馏塔、真空泵、液体增压泵、超高压输送管道、车载制氮、设备撬装集装箱、自动化/监控系统等。
例5：工业尾气/VOCS等其他高价值分离，此类应用在精细化工、医药发酵等行业有较多的应用。比如回收如二氯甲烷等价值较高的气体。
实际需要的设备及部件：气柜、增压压缩机、各类换热器、活性炭/分子筛/树脂分离干燥塔、PAS/VPSA提纯、冰机、液罐、增压机、冷却塔、风机、冷水机、膜分离、精馏塔、真空泵、设备撬装集装箱、自动化/监控系统等。
以上为正文!
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