A szén-dioxid kibocsátás csökkentése vizes ammónia oldatban történő elnyeletéssel

Készítette: Erdős Máté

Témavezető: Dr. Láng Péter egyetemi tanár

Konzulens: Hégely László doktorandusz

BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Napjainkban a növekvő energiaigény miatt a fosszilis energiahordozók tüzeléséből származó szén-dioxid mennyiség jelentősen megnövekedett a légkörben. A troposzférában felhalmozódó gáz elnyeli a földről visszaverődő nagy hullámhosszú sugárzást, ezáltal növelve a Föld átlaghőmérsékletét. Ez a mesterségesen előidézett folyamat klímaváltozáshoz vezethet, amely kártékony hatással van az egész élővilágra. A szén-dioxid kibocsátás csökkentésének problémája korunk egy égető kérdésévé nőtte ki magát. A problémára számos megoldási módszer született.

Eddig a legszélesebb körben vizsgált módszer a kémiai abszorpcióval történő elnyeletés. A kémiai abszorpció lényege, hogy egy oldat (abszorbens) segítségével elnyeletjük a szén-dioxidot, majd később a sztrippelés folyamán a folyadék hőmérsékletének emelésével kihajtjuk a gázt az oldatból. Az abszorbensek közül a legelterjedtebbek a vizes amin oldatok. Ezek alkalmazásának legnagyobb hátránya, hogy a sztrippelés energiaigénye magas. A másik, manapság egyre több helyen alkalmazott abszorbens a vizes ammónia oldat [1].Ennek az eljárásnak a várható előnye, hogy a sztrippelés energiaigénye kisebb az aminos oldatokéhoz képest.

A vizes ammóniás oldattal történő szén-dioxid abszorpció modellezésére a ChemCAD professzionális folyamatszimulátort használtam. A fázisegyensúlyok leírására az elektrolit NRTL modellt alkalmaztam. A töltött oszlopok működésének leírására az elméleti tányér modell szolgált. A modell validálásához egy meglévő üzem adatait vettem alapul [2]. Az ausztráliai kísérleti üzem egy feketeszén tüzelésű erőműből kilépő füstgáz szén-dioxid tartalmát csökkenti ammóniás abszorpcióval. A számítással kapott adatok jó egyezést mutattak a kísérleti üzeméivel. Megvizsgáltam, hogy a különböző műveleti paraméterek (pl.: hőmérséklet, nyomás) változtatása hogyan befolyásolja az üzem energiaigényét. Az aminos módszerhez képest az ammóniával történő abszorpciós folyamat energiaigénye kisebbnek adódott. Ugyanakkor az utóbbinak jelentős hűtőenergiaigénye is van, és problémát okozhat a tornyokban a szilárd anyag kiválása is.

Irodalom:

[1] Mathias Paul M., Satish Reddy and John P. O’Connell, International Journal of Greenhouse Gas Control4 174–179(2010)

[2] Yu Hai, Scott Morgan, Andrew Allport, Aaron Cottrell, Thong Do, James McGregor,Leigh Wardhaugh, Paul ChemicalEngineering Research and Design89 1204–1215(2011)

szerző

Erdős Máté
gépészmérnöki
nappali alapszak

konzulensek

Dr. Láng Péter
Egyetemi tanár, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
Hégely László
Doktorandusz, (külső)

helyezés

Jutalom