The characteristics of the possibility of the use of polymer membranes in production of oxygen for energy processes

• Autorzy: Kotowicz J. , Berdowska S.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka możliwości wykorzystania membran polimerowych do produkcji tlenu dla procesów energetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, different methods of oxygen production are characterized. The main attention is focused on the use of polymer membranes. Hybrid method is proposed in the process of oxygen production. Membrane is used in the first stage of this method, while in the second one, the cryogenic process is chosen. The calculations of the membrane parameters have been made in Aspen software. The characteristic values for the membrane separation process such as oxygen recovery rate and permeate purity have been determined. Various systems have been analyzed. It has been calculated that energy consumption in the process of cryogenic oxygen production reaches 0.2 kWh/kgO2 or even 0.19 kWh/kgO2 in the membrane process using a vacuum pump, and in the near future, with the improvement of the membrane properties it will be limited to 0.15 kWh/kgO2.

PL

W artykule scharakteryzowano różne metody produkcji tlenu. Główną uwagę skupiono na wykorzystaniu membran polimerowych. W procesie produkcji tlenu zaproponowano metodę hybrydową, w której w pierwszym stopniu stosuje się membranę, zaś w drugim proces kriogeniczny. Obliczenia membran wykonano przy wykorzystaniu programu Aspen. Wyznaczono charakterystyczne wielkości dla procesu separacji membranowej takie jak stopień odzysku tlenu i czystość permeatu. Analizowano różne układy. Obliczono, że przy zastosowaniu pompy próżniowej w procesie membranowym energochłonność kriogenicznego procesu wytwarzania tlenu może wynieść 0,2 kWh/kgO2 lub nawet 0,19 kWh/kgO2, zaś w najbliższej przyszłości wraz z polepszeniem się właściwości membran może być ograniczona do 0,15 kWh/kgO2.

Słowa kluczowe

EN

polymeric membrane; oxygen production; cryogenic process; hybrid method; Aspen

PL

membrana polimerowa; produkcja tlenu; proces kriogeniczny; metoda hybrydowa; Aspen

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 42, nr 3/4
• Strony: 57--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Silesian University of Technology. Institute of Power Engineering and Turbomachinery. Gliwice

autor

Berdowska S.

• Silesian University of Technology. Institute of Power Engineering and Turbomachinery. Gliwice

Bibliografia

• [1] Bodzek M., Konieczny K.: The use of membrane processes for water treatment. Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz 2005 (in Polish).
• [2] Burdyny T., Struchtrup H.: Hybrid membrane/cryogenic separation of oxygen from air use in the oxy-fuel process. Energy 35(2010), 1884–1897.
• [3] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Carbon dioxide capture system integration with condensing power units. Rynek Energii 6(2008), 75–81 (in Polish).
• [4] Chorowski M.: Cryogenics. Fundamentals and applications. IPPU MASTA 2007 (in Polish).
• [5] Dillon D.J., White V., Allam R.J., Wall R.A., Gibbins J.: Oxy-combustion processes for CO2 capture from power plant. IEA Greenhouse Gas R&D Programme, Report 2005/9.
• [6] Gąsiorowska E., Surma T., Legal and economic aspects of implementation CCS technology in Poland. Rynek Energii 2(2010), 43–48 (in Polish).
• [7] Kotowicz J., Janusz-Szymańska K.: Energy requirement of a two-stage membrane separation unit of CO2 from flue gases of the power unit. Rynek Energii 6(2010), 56–61 (in Polish).
• [8] Kujawski W.: Pervaporation and separation of vapor – separation of liquid mixtures using membranes. Membrany Teoria i Praktyka, 3, 2009, 110–122 (in Polish).
• [9] Li N., Fane G.: Advanced Membrane Technology and Applications, John Wiley & Sons, Inc. 2008.
• [10] Smith A., Klosek J.: A review of air separation technologies and their integration with energy conversion processes. Fuel Processing Technology 70(2001), 115–134.
• [11] Sowiński J.: Influence analysis of the current ETS directive to electricity prices. Rynek Energii 2(2010), 144–148 (in Polish).
• [12] www.airsepcpd.com
• [13] AspenPlus. Aspen Technology, Inc., 200 Wheeler Road, Burlington, Massachusetts 01803.