Badania laboratoryjne nad doborem optymalnych warunków pracy instalacji separacji CO₂ ze spalin o podwyższonej zawartości CO₂

CCS, absorpcja aminowa, MEA, MDEA

Zapewnienie dostaw energii elektrycznej i ciepła na potrzeby gospodarki i społeczeństwa jest warunkiem dla utrzymania odpowiedniego tempa rozwoju polskiej gospodarki. Niestety, z klasycznymi procesami wytwarzania energii związana jest emisja gazów cieplarnianych, m.in. CO₂. Dostępne metody ograniczania emisji CO₂ z procesów produkcji energii elektrycznej z paliw kopalnych możemy podzielić na trzy główne grupy: separacja ditlenku węgla przed procesem spalania, spalanie w atmosferze tlenowej bądź separacja ditlenku węgla po procesie spalania. Podczas spalania w atmosferze tlenowej (tzw. oxyspalanie) powstają spaliny składające się w głównej mierze z CO₂ i pary wodnej oraz niewielkich ilości tlenu i azotu. W okresie przejściowym przed opracowaniem i wprowadzeniem komercyjnych rozwiązań technologii oxyspalania należy brać pod uwagę również możliwość spalania w powietrzu wzbogaconym w tlen w wyniku czego otrzymujemy spaliny o podwyższonej zawartości CO₂ i konieczne staje się jego odseparowanie od reszty gazów jedną z metodpost-combustion. W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad doborem optymalnych warunków pracy instalacji separacji CO₂ ze spalin o podwyższonym stężeniu ditlenku węgla w porównaniu ze składem spalin z klasycznych procesów spalania. W ramach prowadzonych badań wykonane zostały testy nad doborem jak najlepszego sorbentu do wychwytu ditlenku węgla oraz testy nad określeniem wpływu parametrów procesowych na sprawność oraz energochłonność procesu. Dla określenia przydatności poszczególnych sorbentów przeprowadzono badania szybkości oraz wyznaczono izotermy absorpcji CO₂ w roztworach aminowych. W ramach tych testów przebadano roztwory MDEA ze zmienną zawartością aktywatora, roztwory poliamin oraz roztwory amin z zawadą steryczną. Badania procesowe obejmowały testy nad wpływem natężenia przepływu sorbentu, natężenia przepływu spalin oraz ilości energii dostarczonej do regeneratora na sprawność usuwania CO₂ oraz ilość energii zużytej na separację 1 kg CO₂. Badania te zostały przeprowadzone na roztworach 30%MEA oraz 30%MDEA + 6%PZ.