Energy consumption reduction of carbon dioxide removal plants
A. Wilk 1  
,   L. Więcław-Solny 1,   A. Tatarczuk 1,   T. Spietz 1,   D. Śpiewak 1,   A. Krótki 1
 
More details
Hide details
1
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2015;18(4):125–134
 
KEYWORDS
ABSTRACT
An important issue related to the reduction of carbon dioxide emission from flue gases generated in electricity production processes is the reduction of energy consumption of CO2 capture plants, and its negative impact on the overall efficiency of coal-fired units. This can be done by using the appropriate process configuration and integration with power station systems, or by using a suitable sorbent and selection of optimal operating parameters of the installation. The article presents the results of research conducted over the selection of the optimum process parameters of carbon dioxide separation plants. During the research the effects of absorption temperature and pressure and desorption pressure on carbon dioxide removal efficiency and the influence of the carbon dioxide concentration at the inlet gas on purification efficiency were determined. Also compared were the various process configurations a single stream with a split flow. The research was conducted on a solution of activated sterically hindered amine using structural packing in the absorption column. The results showed that appropriate operating parameters can significantly reduce energy consumption of carbon dioxide capture plants.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Obniżanie energochłonności instalacji separacji CO2 ze spalin
CCS, AMP, ditlenek węgla
Istotnym zagadnieniem związanym z ograniczaniem emisji ditlenku węgla ze spalin powstających w procesie produkcji energii elektrycznej jest zmniejszenie energochłonności węzła wychwytu CO2, a więc jego negatywnego wpływu na ogólną sprawność bloku węglowego. Moż- na tego dokonać albo poprzez zastosowanie odpowiednich konfiguracji procesowych i integrację z systemami elektrowni, albo poprzez zastosowanie odpowiedniego sorbentu lub też dobór parametrów procesowych pracy instalacji. W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad doborem optymalnych parametrów procesowych instalacji separacji ditlenku węgla. W ramach badań określono wpływ temperatury i ciśnienia w węźle absorpcji oraz ciśnienia w węźle regeneracji, a także wpływ stężenia ditlenku węgla na wlocie na efektywność oczyszczania spalin. Porównano również różne konfiguracje procesowe – układ klasyczny z układem rozdzielonych strumieni. Badania przeprowadzono na aktywowanym roztworze aminy z zawadą steryczną wykorzystując w kolumnie absorpcyjnej wypełnienie strukturalne. Przedstawione wyniki pokazały, iż przy zastosowaniu odpowiednich parametrów pracy można w istotnym stopniu zredukować zużycie energii instalacji wychwytu ditlenku węgla.
 
REFERENCES (19)
1.
Absorption of Carbon dioxide in Packed Column - ijsrp-p2885.pdf. [Online] Dostępne w: http://www.ijsrp.org/research-... [Dostęp: 28.06.2015].
 
2.
Bailey, D.W. i Feron, P.H.M. 2005. Post-Combustion Decarbonisation Processes. Oil Gas Sci. Technol. Vol. 60, No. 3, s. 461–474.
 
3.
Buzek i in. 1997 – Buzek, J., Podkański, J. i Warmuziński, K. 1997. The enhancement of the rate of absorption of CO2 in amine solutions due to the Marangoni effect. Energy Convers. Manag. Vol. 38, Supplement, s. S69–S74.
 
4.
Cousins i in. 2011a – Cousins, A., Wardhaugh, L.T. i Feron, P.H.M. 2011a. Preliminary analysis of process flow sheet modifications for energy efficient CO2 capture from flue gases using chemical absorption. Chem. Eng. Res. Des. Vol. 89, No. 8, s. 1237–1251.
 
5.
Cousins i in. 2011b – Cousins, A., Wardhaugh, L.T. i Feron, P.H.M. 2011b. A survey of process flow sheet modifications for energy efficient CO2 capture from flue gases using chemical absorption. Int. J. Greenh. Gas Control Vol. 5, No. 4, s. 605–619.
 
6.
Godini, H.R. i Mowla, D. 2008. Selectivity study of H2S and CO2 absorption from gaseous mixtures by MEA in packed beds. Chem. Eng. Res. Des. Vol. 86, No. 4, s. 401–409.
 
7.
Spietz i in. 2014 – Spietz, T., Więcław-Solny, L., Tatarczuk, A., Krótki, A. i Stec, M. 2014. Technological modifications in pilot research on CO2 capture process. Chemik Vol. 68, No. 10, s. 884–892.
 
8.
Sprawozdanie... 2015 – Sprawozdanie z wykonania pracy pt.: Etap 43: Badania laboratoryjne optymalnych warunków pracy instalacji separacji CO2. Zabrze 2015.
 
9.
Szczypiński i in. 2013 – Szczypiński, T., Tatarczuk, A. i Grudnik, K. 2013. Optimization of amine-based CO2 capture from flue gas by flowsheet modification. Przem. Chem. Vol. 92, No. 1, s. 106–110.
 
10.
Wang i in. 2011 – Wang, M., Lawal, A., Stephenson, P., Sidders, J. i Ramshaw, C. 2011. Post-combustion CO2 capture with chemical absorption: A state-of-the-art review. Chem. Eng. Res. Des. Vol. 89, No. 9, s. 1609–1624.
 
11.
Warudkar i in. 2013a – Warudkar, S.S., Cox, K.R., Wong, M.S. i Hirasaki, G.J. 2013a. Influence of stripper operating parameters on the performance of amine absorption systems for post-combustion carbon capture: Part I. High pressure strippers. Int. J. Greenh. Gas Control Vol. 16, s. 342–350.
 
12.
Warudkar i in. 2013b – Warudkar, S.S., Cox, K.R., Wong, M.S. i Hirasaki, G.J. 2013b. Influence of stripper operating parameters on the performance of amine absorption systems for post-combustion carbon capture: Part II. Vacuum strippers. Int. J. Greenh. Gas Control Vol. 16, s. 351–360.
 
13.
Więcław-Solny i in. 2011 – Więcław-Solny, L., Ściążko, M., Tatarczuk, A., Krótki, A. i Wilk, A. 2011. Will CCS be cheaper? – New CO2 sorbents wanted. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 14, z. 2, s. 441–453.
 
14.
Wilk i in. 2013 – Wilk, A., Więcław-Solny, L., Tatarczuk, A., Śpiewak, D. i Krótki, A. 2013. Effect of composition of absorption solution on carbon dioxide removal efficiency. Przem. Chem. Vol. 92, No. 1, s.120–125.
 
15.
Wilk i in. 2014a – Wilk, A., Więcław-Solny, L., Kierzkowska-Pawlak, H., Stec, M., Śpiewak, D. i Spietz, T. 2014a. Effect of the solvent composition on the heat of absorption in the CO2 capture from flue gases. Przem. Chem. Vol. 93, No. 12, s. 2237–2240.
 
16.
Wilk i in. 2014b – Wilk, A., Więcław-Solny, L., Śpiewak, D. i Spietz, T., 2014b. Badania laboratoryjne nad doborem optymalnych warunków pracy instalacji separacji CO2 – postęp prac. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 17, z. 4, s. 339–349.
 
17.
Wilk i in. 2015 – Wilk, A., Więcław-Solny, L., Śpiewak, D., Spietz, T. i Kierzkowska-Pawlak, H. 2015. A Selection of Amine Sorbents for CO2 Capture from Flue Gases. Chem. Process Eng. Vol. 36, No. 1, s. 49–57.
 
18.
Tan i in. 2012 – Tan, L.S., Shariff, A.M., Lau, K.K. i Bustam, M.A. 2012. Factors affecting CO2 absorption efficiency in packed column: A review. J. Ind. Eng. Chem. Vol. 18, No. 6, s. 1874–1883.
 
19.
Zhang i in. 2003 – Zhang, X., Wang, J., Zhang, C., Yang, Y. i Xu, J. 2003. Absorption Rate into a MDEA Aqueous Solution Blended with Piperazine under a High CO2 Partial Pressure. Ind. Eng. Chem. Res. Vol. 42, No. 1, s. 118–122.
 
ISSN:1429-6675