Khí CO2 Công Nghiệp Được Sản Xuất Như Thế Nào?

Khí CO2 công nghiệp không chỉ được tạo ra bằng cách đốt nhiên liệu. Nhiều nguồn CO2 thương mại được thu hồi từ các dòng khí giàu CO2 phát sinh trong công nghiệp, lên men hoặc nguồn tự nhiên. Khí sau đó được làm sạch, tinh chế và hóa lỏng trước khi lưu trữ hoặc đưa đến trạm nạp.

Khí CO2 công nghiệp được sản xuất như thế nào

Khí CO2 công nghiệp được sản xuất hay thu hồi?

CO2 thương mại thường được thu hồi từ các dòng khí giàu CO2 phát sinh trong quá trình công nghiệp, sinh học hoặc từ nguồn tự nhiên, thay vì xây dựng riêng một dây chuyền chỉ để tạo ra CO2.

Theo EIGA, tại châu Âu, hơn 80% lượng CO2 được ngành khí công nghiệp thu hồi có nguồn gốc từ khí thải của các quá trình hóa học.

Trong thực tế, “sản xuất khí CO2” là cách gọi chung cho quá trình từ thu gom khí thô đến tạo ra CO2 thành phẩm. Việc tách CO2 trực tiếp từ không khí ít phổ biến trong chuỗi cung ứng thông thường vì nồng độ CO2 trong khí quyển thấp.

CO2 công nghiệp chủ yếu được thu hồi

CO2 thô chưa thể nạp trực tiếp vào bình vì có thể chứa hơi nước, hợp chất lưu huỳnh, hydrocarbon hoặc các tạp chất khác. Tùy nguồn phát sinh, nhà sản xuất phải lựa chọn công nghệ làm sạch và kiểm soát chất lượng phù hợp trước khi đưa khí vào sử dụng.

Khí CO2 công nghiệp được thu hồi từ những nguồn nào?

CO2 thương mại có thể được thu hồi từ các quá trình hóa học, sinh học và nguồn khí tự nhiên. Mỗi nguồn có thành phần khác nhau nên cần quy trình thu gom, làm sạch và kiểm soát tạp chất phù hợp.

Theo EIGA, khí quá trình từ sản xuất ammonia, reforming methane bằng hơi nước và sản xuất ethylene oxide là những nguồn thuận lợi cho thu hồi CO2 do có nồng độ CO2 cao.

Trong khi đó, thu hồi CO2 từ khí thải đốt cần bổ sung hệ thống tập trung và làm sạch, nên quy trình thường phức tạp hơn. Tham khảo: EIGA – The Carbon Dioxide Industry and the Environment.

Quy trình sản xuất khí CO2 công nghiệp gồm những bước nào?

Quy trình sản xuất CO2 công nghiệp có thể được tóm tắt thành sáu bước, từ thu gom khí thô đến kiểm tra và lưu trữ thành phẩm. Thiết bị và thứ tự xử lý thực tế có thể thay đổi tùy nồng độ CO2, loại tạp chất và yêu cầu chất lượng của sản phẩm.

Quy trình sản xuất khí CO2 công nghiệp

Bước 1: Thu gom dòng khí giàu CO2

Dòng khí giàu CO2 được dẫn từ nguồn phát sinh đến hệ thống xử lý. Thành phần khí ban đầu cần được theo dõi để xác định mức độ tập trung và phương pháp làm sạch phù hợp.

Nếu hàm lượng CO2 còn thấp, khí thô có thể phải trải qua công đoạn tập trung trước khi đi vào dây chuyền tinh chế. Ở giai đoạn này, dòng khí chưa được xem là CO2 thành phẩm.

Bước 2: Nén và làm nguội dòng khí

Dòng khí thô được nén qua hệ thống phù hợp với thiết kế dây chuyền. Trong quá trình nén và làm nguội trung gian, một phần hơi nước có thể ngưng tụ và được tách ra trước khi khí tiếp tục đi qua các công đoạn tinh chế.

Áp suất, nhiệt độ và số cấp nén sẽ phụ thuộc vào thiết kế của từng nhà máy, không có một thông số chung áp dụng cho mọi dây chuyền.

Bước 3: Loại bỏ tạp chất

Tùy nguồn phát sinh, khí thô có thể chứa bụi, hợp chất lưu huỳnh, hydrocarbon, mùi, Oxy, Nitơ hoặc các khí không ngưng. Nhà sản xuất có thể sử dụng thiết bị rửa khí, vật liệu hấp phụ, than hoạt tính hoặc công nghệ chuyên biệt để xử lý những thành phần này.

Không phải nguồn CO2 nào cũng áp dụng cùng một phương pháp làm sạch. Công nghệ phải được lựa chọn dựa trên loại và hàm lượng tạp chất có trong dòng khí ban đầu.

Bước 4: Sấy khô CO2

Sau khi loại phần lớn nước ngưng, CO2 tiếp tục được đưa qua hệ thống sấy để giảm lượng hơi ẩm còn lại. Công đoạn này giúp bảo vệ thiết bị làm lạnh, hạn chế ảnh hưởng đến chất lượng khí và đáp ứng chỉ tiêu độ ẩm của sản phẩm.

Trong dây chuyền thực tế, công đoạn sấy khô và làm sạch có thể được bố trí hoặc kết hợp khác nhau tùy thiết kế hệ thống.

Bước 5: Hóa lỏng và chưng cất

CO2 đã được làm sạch và sấy khô được làm lạnh để chuyển sang trạng thái lỏng. Sau đó, quá trình chưng cất hoặc tách khí không ngưng giúp loại thêm các thành phần dễ bay hơi, đồng thời nâng chất lượng CO2 thành phẩm.

Phần khí hoặc sản phẩm không đạt yêu cầu phải được tách khỏi dòng thành phẩm theo hệ thống kiểm soát của nhà sản xuất.

Bước 6: Kiểm tra và lưu trữ

CO2 được lấy mẫu để phân tích thành phần, độ tinh khiết và các tạp chất liên quan theo cấp sản phẩm dự kiến. Chỉ khi đáp ứng tiêu chuẩn hoặc thông số đã công bố, CO2 lỏng mới được chuyển vào bồn thành phẩm phù hợp để lưu trữ, vận chuyển hoặc đưa đến trạm nạp.

Theo EIGA, quy trình xử lý CO2 có thể bao gồm các công đoạn nén, loại nước, làm sạch, tinh chế và hóa lỏng trước khi sản phẩm được lưu trữ.

Với nguồn khí có nồng độ CO2 thấp hoặc thành phần tạp chất phức tạp, dây chuyền có thể cần thêm công đoạn tập trung và xử lý phù hợp trước khi tạo CO2 thành phẩm.

Tham khảo: EIGA – Environmental Impacts of Carbon Dioxide and Dry Ice.

Từ Nhà Máy, CO2 Lỏng Được Đưa Vào Bình Như Thế Nào?

Sau khi đạt yêu cầu chất lượng, CO2 thành phẩm thường được lưu trữ dưới dạng lỏng trong bồn chuyên dụng. Sản phẩm sau đó được vận chuyển đến trạm nạp bằng xe bồn hoặc phương tiện phù hợp, với khách hàng tiêu thụ lớn, CO2 lỏng có thể được cấp bằng bồn chứa tại nơi sử dụng.

Quy trình đưa CO2 vào bình

Tại trạm nạp, quá trình đưa CO2 vào bình được thực hiện theo các bước tổng quát sau:

1. Kiểm tra bình trước khi nạp: Đối chiếu thông tin nhận dạng, thời hạn kiểm định và kiểm tra tình trạng vỏ bình, van cùng các bộ phận liên quan. Bình không đạt yêu cầu phải được tách khỏi dây chuyền.
2. Xác định khối lượng vỏ bình: Khối lượng vỏ và thông tin kỹ thuật được kiểm tra để xác định lượng CO2 được phép nạp.
3. Nạp CO2 lỏng theo khối lượng: Khác với nhiều loại khí nén, bình CO2 chứa khí ở trạng thái hóa lỏng nên được kiểm soát lượng nạp bằng khối lượng, không chỉ dựa vào áp suất.
4. Kiểm tra sau khi nạp: Bình được kiểm tra lại khối lượng, tình trạng van, khả năng rò rỉ và thông tin nhận diện sản phẩm.
5. Lưu kho và giao đến khách hàng: Bình đạt yêu cầu được bảo quản, cố định và vận chuyển theo quy định an toàn trước khi đưa vào sử dụng.

Câu hỏi thường gặp về quy trình sản xuất CO2

Khí CO2 công nghiệp có phải được tạo ra bằng cách đốt than không?

Không. CO2 có thể được thu hồi từ khí thải của quá trình đốt, nhưng nguồn CO2 thương mại còn đến từ nhiều quá trình khác như sản xuất hydro, ammonia, một số hóa chất, lên men và nguồn khí tự nhiên.

CO2 trong bình tồn tại ở dạng khí hay dạng lỏng?

Trong bình CO2 được nạp đúng quy cách và ở điều kiện nhiệt độ phù hợp, CO2 thường tồn tại đồng thời ở pha lỏng và pha hơi. Khi lấy CO2 ra sử dụng, trạng thái của sản phẩm còn phụ thuộc vào cấu tạo bình và hệ thống cấp khí.

CO2 vừa thu hồi có thể nạp ngay vào bình không?

Không. Dòng khí thô có thể chứa hơi nước, hợp chất lưu huỳnh, hydrocarbon và những tạp chất khác. CO2 phải được làm sạch, tinh chế và kiểm tra chất lượng trước khi lưu trữ hoặc nạp vào bình.

Thu hồi CO2 có giúp giảm phát thải không?

Thu hồi CO2 giúp tận dụng dòng khí phát sinh thay vì thải trực tiếp ngay tại nguồn. Tuy nhiên, CO2 có thể được giải phóng trở lại môi trường trong quá trình sử dụng, nên không thể mặc định xem mọi hoạt động thu hồi CO2 thương mại là lưu giữ carbon lâu dài.

CO2 công nghiệp có dùng để tạo gas cho nước uống được không?

Không nên sử dụng nếu sản phẩm chỉ được xác nhận là CO2 công nghiệp. Khí dùng cho nước uống phải đáp ứng yêu cầu dành cho thực phẩm và đồ uống, bao gồm kiểm soát nguồn, tạp chất, chất lượng và hồ sơ sản phẩm phù hợp.

Liên hệ mua, nạp và đổi bình CO2 công nghiệp

Xưởng đang sử dụng CO2 cho hàn MIG có thể tham khảo thêm cách tính định mức tiêu thụ khí CO2 cho xưởng hàn MIG để dự trù lượng khí theo thời gian hồ quang và sản lượng thực tế.

Liên hệ Khí Việt Tâm mua đổi khí CO2 công nghiệp

Xưởng hàn MIG và cơ sở sản xuất cần mua, nạp hoặc đổi bình CO2 có thể gửi dung tích bình, số lượng, địa chỉ và mục đích sử dụng cho Khí Việt Tâm. Thông tin này giúp kiểm tra quy cách khí và phương án cấp phù hợp với nhu cầu thực tế.

Liên hệ Hotline/Zalo 093.818.1959 để kiểm tra lịch giao theo tuyến.