Ocena możliwości wychwytu CO2 metodami post-combustion

• Autorzy: Kuś Tomasz , Subramanian Navaneethan , Madejski Paweł , Karch Michał

Warianty tytułu

EN

Assessment of the potential for CO2 capture using post-combustion methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spalanie paliw kopalnych w procesie wytwarzania energii elektrycznej powoduje emisję dwutlenku węgla, który uważany jest za główną antropogeniczną przyczynę globalnego ocieplenia. Tematem pracy jest ocena możliwości wychwytu CO2 metodami post- -combustion. Scharakteryzowano główne rodzaje metod post-combustion, takie jak: absorpcja chemiczna, separacja fizyczna, separacja membranowa oraz pętla chemiczna. Przeprowadzono termodynamiczną analizę pracy nadkrytycznego bloku energetycznego zasilanego węglem i wyposażonego w instalację wychwytu CO2 metodą rozpuszczalnikową. Bazując na wynikach modelowania, oceniony został wpływ zastosowania technologii aminowej na sprawność elektrowni oraz emisję CO2.

EN

The combustion of fossil fuels in the process of generating electricity causes the emission of carbon dioxide, which is considered the main anthropogenic reason for global warming. The paper’s subject is to assess the potential for CO2 capture using post-combustion methods. Post-combustion methods such as chemical absorption, physical separation, membrane separation, and chemical looping, are described. The thermodynamic modeling of a coal-fired supercritical power plant integrated with a post-combustion carbon capture installation using the solvent method is performed. The results obtained from the model are used to investigate the impact of the power plant when carbon capture is performed.

Słowa kluczowe

PL

emisja CO2; PCCS; technologia aminowa

EN

CO2 emission; PCCS; amine technology

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 61, nr 1
• Strony: 27--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kuś Tomasz

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Subramanian Navaneethan

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/subraman%40agh.edu.pl

autor

Madejski Paweł

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/madejski%40agh.edu.pl

autor

Karch Michał

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/karch%40agh.edu.pl

Bibliografia

• [1] Parlament Europejski, Dyrekcja Generalna ds. Komunikacji: Czym jest neutralność emisyjna i jak możemy ją osiągnąć do 2050 r.? 14.04.2023. https://www.europarl.europa.eu/news/pl/headlines/society/20190926STO62270/czym-jestneutralnosc-emisyjna-i-jak-mozemy-ja-osiagnac-do-2050-r.
• [2] International Energy Agency: The role of CCUS in low-carbon power systems. IEA, Paris 2020. https://www.iea.org/reports/therole-of-ccus-in-low-carbon-power-systems.
• [3] International Energy Agency: CO2 emissions in 2022. IEA, Paris 2023. https://www.iea.org/reports/co2-emissions-in-2022.
• [4] Crippa M., Guizzardi D., Banja M., Solazzo E., Muntean M., Schaaf E., Pagani F., Monforti-Ferrario F., Olivier J., Quadrelli R., Risquez Martin A., Taghavi-Moharamli P., Grassi G., Rossi S., Oom D., Branco A., San-Miguel J., Vignati E.: CO2 emissions of all world countries – JRC/IEA/PBL 2022 Report. Publications Office of the European Union, Luxembourg 2022. https://doi.org/10.2760/730164.
• [5] International Energy Agency: Energy Technology Perspectives 2020. IEA, Paris 2021. https://www.iea.org/reports/energytechnology-perspectives-2020.
• [6] Madejski P., Chmiel K., Subramanian N., Kuś T.: Współczesne metody i technologie wychwytu CO2. W: Mechanizacja, automatyzacja i robotyzacja w górnictwie 2021: monografia: praca zbiorowa, K. Krauze (red. nauk.). Wydawnictwa AGH, Kraków 2022: 29–36.
• [7] Madejski P., Chmiel K., Subramanian N., Kuś T.: Methods and techniques for CO2 capture: Review of potential solutions and applications in modern energy technologies. Energies 2022, 15, 3: 887. https://doi.org/10.3390/en15030887.
• [8] Ministerstwo Gospodarki: Polityka energetyczna Polski do 2030 roku. Warszawa 2009.
• [9] Olajire A.A.: CO2 capture and separation technologies for endof-pipe applications – A review. Energy 2010, 35, 6: 2610–2628. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.02.030.
• [10] Więcław-Solny L., Ściążko M., Tatarczuk A., Krótki A., Wilk A.: Czy CCS może być tańszy? W poszukiwaniu nowych sorbentów CO2. Polityka Energetyczna 2011, 14, 2: 441–453.
• [11] Porter R., Fairweather M., Pourkashanian M., Woolley R.: The range and level of impurities in CO2 streams from different carbon capture sources. International Journal of Greenhouse Gas Control 2015, 36: 161–174. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2015.02.016.
• [12] Pandey S.N., Gupta S.K., Tomar A., Kumar A.: Post combustion carbon capture technology. In: National Conference on Eco friendly Manufacturing for Sustainable Development: November 19–21, 2010, GLA University, Mathura, U.P., India, 2010, paper no. 56.
• [13] Li J.-R., Ma Y., McCarthy M.C., Sculley J., Yu J., Jeong H.-K., Balbuena P.B., Zhou H.-C.: Carbon dioxide capture-related gas adsorption and separation in metal-organic frameworks. Coordination Chemistry Reviews 2011, 255, 15–16: 1791–1823. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2011.02.012.
• [14] Vakharia V., Salim W., Wu D., Han Y., Chen Y., Zhao L., Winston Ho W.: Scale-up of amine-containing thin-film composite membranes for CO2 capture from flue gas. Journal of Membrane Science 2018, 555: 379–387. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.03.074.
• [15] Rakowski J., Bocian P., Celińska A., Świątkowski B., Golec T.: Zastosowanie pętli chemicznych w energetyce. Energetyka 2016, 4: 208–213.
• [16] Kárászová M., Zach B., Petrusová Z., Červenka V., Bobák M., Šyc M., Izák P.: Post-combustion carbon capture by membrane separation, Review. Separation and Purification Technology 2020, 238: 116448. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116448.
• [17] Zanco S.E., Pérez-Calvo J.-F., Gasós A., Cordiano B., Becattini V., Mazzotti M.: Postcombustion CO2 capture: A comparative techno-economic assessment of three technologies using a solvent, an adsorbent, and a membrane. ACS Engineering Au 2021, 1, 1: 50–72. https://doi.org/10.1021/acsengineeringau.1c00002.
• [18] Patil M., Vaidya P., Kenig E.: Bench-scale study for CO2 capture using AMP/PZ/water mixtures. Chemical Engineering Transactions 2018, 69: 163–168. https://doi.org/10.3303/CET1869028.
• [19] Feron P.H.M., Cousins A., Jiang K., Zhai R., Garcia M.: An update of the benchmark post-combustion CO2-capture technology. Fuel 2020, 273: 117776. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117776.
• [20] Spietz T., Dobras S., Chwoła T., Wilk A., Krótki A., Więcław-Solny L.: Experimental results of amine emission from the CO2 capture process using 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) with piperazine (PZ). International Journal of Greenhouse Gas Control 2020, 102: 103155. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2020.103155.
• [21] Xue B., Yu Y., Chen J., Luo X., Wang M.: A comparative study of MEA and DEA for post-combustion CO2 capture with different process configurations. International Journal of Coal Science & Technology 2017, 4: 15–24. https://doi.org/10.1007/s40789-016-0149-7.
• [22] Mazurkiewicz M., Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomykała R.: Metody separacji i wychwytywania CO2. Polityka Energetyczna 2005, 8 (spec.): 527–538.
• [23] Ávila S.G. de, Logli M.A., Silva L.C.C., Fantini M.C.A., Matos J.R.: Incorporation of monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyldiethanolamine (MDEA) in mesoporous silica: An alternative to CO2 capture. Journal of Environmental Chemical Engineering 2016, 4, 4, part A: 4514–4524. https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.10.015.
• [24] Pinto D.D.D., Knuutila H., Fytianos G., Haugen G., Mejdell T., Svendsen H.F.: CO2 post combustion capture with a phase change solvent. Pilot plant campaign. International Journal of Greenhouse Gas Control 2014, 31: 153–164. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2014.10.007.
• [25] Bernhardsen I.M., Knuutila H.K.: A review of potential amine solvents for CO2 absorption process: Absorption capacity, cyclic capacity and pKa. International Journal of Greenhouse Gas Control 2017, 61: 27–48. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2017.03.021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)