Szén-dioxid leválasztás aminos és ammóniás abszorpcióval

Tóbel Kitti, Energetikai mérnök BSc hallgató

Témavezető: Dr. Láng Péter, egyetemi tanár, BME ÉPGET

Konzulens: Dr. Hégely László adjunktus, BME ÉPGET

Manapság a globális felmelegedés az egyik legégetőbb kérdés a környezeti problémák terén. A klímaváltozás az üvegházhatású gázok kibocsátásának tulajdonítható, ezek közül is kiemelkedő a légkörbe bocsátott CO2 tartalom. Emiatt egyre szükségesebbé vált a szén-dioxid leválasztási eljárások fejlesztése, illetve elterjesztése a fosszilis tüzelőanyagú erőművek körében.

Napjainkban az egyik legjelentősebb szén-dioxid leválasztó eljárás az abszorpció (fizikai, kémiai), melyről egyre pontosabb modellek készíthetők a különböző folyamatszimulátorokkal. A kémiai abszorpció lényege, hogy a szén-dioxidot, olyan szolvenssel érintkeztetik, amelynek szén-dioxid elnyelő képessége nagy, viszont alacsony kötési energiával kapcsolódik a megkötött gázhoz. Jelenleg az egyik leggyakrabban alkalmazott abszorbens a monoetanolamin (MEA) vizes oldata. Nagy leválasztási hatásfok biztosítható vele, viszont hátránya az oldószerregenerálás magas energiaigénye. A másik jelentősebb, jelenleg is vizsgált eljárás a hűtött ammóniás leválasztás.

Munkám célja e két rendszer tanulmányozása és összehasonlítása. Dolgozatomban először elkészítettem a MEA-s leválasztó rendszer CHEMCAD modelljét, mellyel reprodukáltam egy korábbi tanszéki munka eredményeit, így ezen adatok szolgáltak az összehasonlítás alapjául. A fázisegyensúlyi és entalpiaszámításokra a folyamatszimulátor AMINE csomagját alkalmaztam.

A hűtött ammóniás rendszer modellezésére is a CHEMCAD folyamatszimulátort használtam, melyre a program nem tartalmaz kész egyensúlyszámító csomagot. Az alkalmazott egyensúlyi modellt (Electrolyte NRTL) NH3-CO2-H2O rendszerre közölt irodalmi mérési adatokkal validáltam. Megvizsgáltam a különböző műveleti paraméterek változtatásának hatását, illetve a különböző hővisszanyerési lehetőségeket is a rendszerben.

Felhasznált irodalom:

• Anusha Kothandaraman: Carbon Dioxide Capture by Chemical Absorption: A Solvent Comparison Study, 2010. június, Massachusetts Institute of Technology

• Dr. Gács Iván: Széndioxid leválasztás és eltárolás, 2012, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

• Detlef Stolten, Viktor Scherer: Efficient Carbon Capture for Coal Power Plants,2011. június, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany

• Abhilash Menon and Markus Duss (Sulzer Chemtech Ltd.): Pushing the boundaries in process intensification, Sulzer Technical Review 2/2011 14-17. oldal

• Guojie Qi, Shujuan Wang , Weiyang Lu, Jingwen Yu, Changhe Chen: Vapor–liquid equilibrium of CO2 in NH3–CO2–SO2–H2O system, 2014. november, Fluid Phase Equilibria 386 47-55. oldal

• Henrik Jilvero, Klaus-Joachim Jens, Fredrik Normann, Klas Andersson,

Maths Halstensen, Dag Eimer, Filip Johnsson: Equilibrium measurements of the NH3–CO2–H2O system – measurement and evaluation of vapor–liquid equilibrium data at low temperatures, 2014. november, Fluid Phase Equilibria 385 237-247. oldal

• Ashleigh Cousins, Leigh T. Wardhaugh, Paul H.M. Feron: Preliminary analysis of process flow sheet modifications for energy efficient CO2 capture from flue gases using chemical absorption, 2011, Chemical Engineering Research and Design 89 1237-1251.oldal

szerző

Tóbel Kitti
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

Dr. Láng Péter
Egyetemi tanár, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
Dr. Hégely László
egyetemi docens, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

helyezés

II. helyezett