جمع آوری گاز CO2 از گاز خروجی کوره های شفت کلسینیشن آهک و دولومیت
گاز CO2 (دی اکسید کربن) عمدتاً از احتراق انواع سوخت حاصل می گردد. در سوخت های تمیز مانند گاز متان (CH4)، گاز CO2 خالص به همراه بخار آب طبق واکنش زیر تولید می گردد:
CH4 +2(O2) → CO2 +2(H2O)
در واکنش فوق به ازای هر مول گاز متان، یک مول گاز CO2 ایجاد می شود. در اکثر واحد های تولید گاز کربنیک طبق واکنش فوق با سوزاندن گاز متان شیرین، گاز CO2 تولید شده و در فرآیند جذب و یا خالص سازی به روش تبریدی، خلوص گاز از حدود 7% الی10% در گازهای خروجی از مشعل، به نزدیک 100% رسیده و به صورت مایع ذخیره می گردد.
گاز CO2 به صورت خالص به شکل مایع در کپسول های 40 و 60 لیتری و در حجم بیشتر در تانکر تا بیش از20 تن نیز قابل ذخیره می باشد.
این گاز مصارف عمده ای در تولید انواع نوشابه های گاز دار، صنایع جوش و برش، صنایع شیمیایی (تولید جوش شیرین و …)، تولید یخ خشک، سیستم های اطفاء حریق، تزریق در چاه های نفت و … دارد.
هرچه غلظت گاز CO2 در مرحله تولید بیشتر باشد، جمع آوری و تغلیظ آن راحت تر و کم هزینه تر خواهد بود. هزینه های اصلی تولید گاز CO2 برای واحد های تولیدی شامل هزینه خرید گاز متان و هزینه های مربوط به مصرف برق در واحد تغلیظ و مایع سازی می باشد.
هزینه های مصرف برق رابطه مستقیمی با غلظت گاز CO2 ورودی به سیستم دارد.
در کوره های شفت کلسینیشن آهک و دولومیت، غلظت گاز CO2 حدود 24% می باشد. 9% از این مقدار حاصل از سوختن گاز متان و حدود 15% نیز حاصل از واکنش کلسینیشن آهک و یا دولومیت مطابق با واکنش زیر می باشد:
CaCO3 → CO2 + CaO
در واقع به ازای هر مول CaO یک مول CO2 نیز تولید می گردد؛ این بدان معنی است که به ازای هر تن آهک اکتیو حدود 780 کیلوگرم گاز CO2 تولید می شود.
اگر به این میزان، گاز CO2 حاصل از سوختن گاز متان را نیز اضافه کنیم به عدد حدود 1200 کیلوگرم گاز CO2 به ازای هر تن محصول آهک اکتیو می رسیم.
در یک کوره شفت با ظرفیت 100 تن آهک اکتیو در روز، بیش از 120تن گاز CO2 نیز تولید می گردد.
در بررسی قیمت محصولات در شرایط فعلی، قیمت هر تن آهک اکتیو صنعتی در حدود 15 تا 20 دلار می باشد (بسته به مناطق مختلف متغییر است) و قیمت CO2 مایع درب کارخانه بیش از 200 دلار به ازای هر تن است؛ قیمت محصول جانبی بیش از 10 برابر محصول اصلی می باشد. این قیمت در تابستان به علت افزایش مصرف گاز CO2 در صنایع نوشابه سازی افزایش چشمگیری نیز دارد.
با توجه به غلظت حدود 24% گاز CO2 در استاک کوره های شفت، جمع آوری و تغلیظ و مایع سازی گاز کربنیک بسیار اقتصادی تر از واحدهای تولید گاز CO2 متعارف می باشد که گاز کربنیک با غلظت 7 تا 10 درصد را تغلیظ و مایع سازی مینمایند. مضافاً اینکه این گاز به صورت کاملاً رایگان در اختیار است، در نتیجه تولید CO2 مایع با استفاده از گاز استاک کوره های شفت آهک و دولومیت نه تنها دارای توجیه اقتصادی بسیار مطلوبی میباشد بلکه به اجرای الزامات زیست محیطی و کاهش انتشار گاز کربنیک که گریبان گیر اکثر واحدهای تولیدی میباشد نیز کمک شایانی میکند.