Metoda strumieniowa projektowania reaktywnych układów gaz-ciecz

• Autorzy: bu , Budzianowski W.

Warianty tytułu

EN

A rate-based method for design of reactive gas-liquid systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono metodę strumieniową projektowania reaktywnych układów gaz-ciecz w kontekście energetycznego wykorzystania gazu ziemnego. Szczególną uwagę zwrócono na nową aplikację reaktywnej absorpcji związaną z wychwytem CO2, szczególnie prowadzonym w trybie przed spaleniem gazu (ang. pre-combustion CO2 capture mode). Tryb ten wymaga głębokiego przetwarzania gazu ziemnego przed zupełnym jego spaleniem, ale w zamian oferuje możliwość pro-wadzenia wychwytu CO2 pod korzystnie zwiększonym ciśnieniem, co wydatnie obniża koszty operacyjne. Zaprezentowana w artykule metoda strumieniowa opiera się na wyznaczaniu fizycznych wielkości charakteryzujących proces, t.j. przede wszystkim strumienia absorpcji składników w funkcji wysokości aparatu bez sięgania po parametry o charakterze empirycznym. Dzięki temu przedstawiona metoda jest wystarczająco ogólna i nadaje się do opisu dowolnego procesu reaktywnej absorpcji i desorpcji w tym praktycznego tu układu CO2-H2S-aminy-woda-gaz ziemny. Podstawowe zależności metody opisano równaniami (1-9). Podejście projektowe, które wykorzystuje omówioną metodę strumieniową umożliwia wykonanie dokładnego projektu procesowego nowych instalacji oczyszczania i przetwarzania gazu oraz optymalizację operacyjną tych już funkcjonujących. W nawiązaniu do dyskusji z IX KNT Rynek Gazu 2009 przedstawiono rolę CO2 w powstawaniu globalnego ocieplenia, jego skutki klimatyczno-gospodarcze i aktualne propozycje rozwiązań o charakterze polityczno-gospodarczym i naukowo-innowacyjnym.

EN

The current contribution described the rate-based method for process design of reactive gas-liquid systems in view of natural gas processing in energy technologies. The focus was on a new application of reactive absorption associated with CO2 capture, especially in a pre-combustion mode. This mode required natural gas processing but offered the possibility of CO2 capture under advantageously high pressures which decreased the operational costs. The presented rate-based method was based on physical quantities which characterised the process, i.e. first of all species on the absorption flux as a function of the reactor height without the utilisation of empirical parameters. Therefore, the presented method was enough general and suitable for describing of any reactive absorption and desorption including the practical system CO2-H2S-amines-water-natural gas. The elementary equations of the method were given in Eqs. (1-9). A design approach, which utilized the described rate-based method, allowed precise process design of new purification and processing installations for natural gas and the operative optimization of the existing ones. Referring to the discussions from the IX KNT Rynek Gazu 2009 this paper presented the role of CO2 in the global warming, its climatic and economic consequences and up-to-date proposals for political, economic, scientific and innovative solutions.

Słowa kluczowe

PL

gaz ziemny; projektowanie procesowe; układy gaz-ciecz; globalne ocieplenie; wychwyt CO2

EN

natural gas; process design; gas-liquid systems; CO2 capture

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 4
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

bu

autor

Budzianowski W.

• Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• [1] Barczyński A.: Wprowadzenie biogazu do systemu dystrybucyjnego - szanse i możliwości. W "Rynek Gazu 2009". red. Kaproń H., Kaprint, Lublin 2009.
• [2] Budzianowski W., Koziol A.: Stripping of Ammonia from Aqueous Solutions in the Presence of Carbon Dioxide: Effect of Negative Enhancement of Mass Transfer. Chemical Engineering Research and Design 83(A2), 2005.
• [3] Budzianowski W.M.: Role of Catalytic Technologies in Combustion of Gaseous Fuels. Rynek Energii 2009, nr 3.
• [4] Budzianowski W.M., Miller R.: Auto-thermal Combustion of Lean Gaseous Fuels Utilizing a Recuperative Annular Double-layer Catalytic Converter. Canadian Journal of Chemical Engineering 86, 2008.
• [5] Budzianowski W.M., Miller R.: Catalytic Converters and Processes in Selected Energy Technologies: I. Gas Turbines and II. Radiant Burners in Drying (A review). Recent Patents on Chemical Engineering 2, 2009.
• [6] Budzianowski W.M., Miller R.: Superadiabatic Lean Catalytic Combustion in a High-pressure Reactor. International Journal of Chemical Reactor Engineering 7, 2009.
• [7] Budzianowski W.M., Miller R.: Towards Improvements in Thermal Efficiency and Reduced Harmful Emissions of Combustion Processes by Using Recirculation of Heat and Mass (A review). Recent Patents on Mechanical Engineering 2, 2009.
• [8] Chmielniak T., Kosman G., Łukowicz H.: Integracja instalacji wychwytu CO2 z kondensacyjnymi blokami energetycznymi. Rynek Energii 2008, nr 6.
• [9] Chmielniak T., Sciazko M.: Co-gasification of Biomass and Coal for Methanol Synthesis. Applied Energy 74, 2003.
• [10] Consonni S., Vigano F.: Decarbonized Hydrogen and Electricity from Natural Gas. International Journal of Hydrogen Energy 30, 2005.
• [11] Huttenhuis P.J.G., Agrawal N.J., Hogendoorn N.J., Versteeg G.F.: Gas Solubility of H2S and CO2 in Aqueous Solutions of N-methyldiethanolamine. Journal of Petroleum Science and Engineering 55, 2007.
• [12] Kotowicz J., Sobolewski A., Iluk T., Matuszek K.: Zgazowanie biomasy w reaktorze ze złożem stałym. Rynek Energii 2009, nr 2.
• [13] Mandal B., Bandyopadhyay S.S.: Simultaneous Absorption of CO2 and H2S into Aqueous Blends of N-methyldiethanolamine and Diethanolamine. Environmental Science and Technology 40, 2006.
• [14] Moller B.F., Genrup M., Assadi M.: On the off-design of a natural gas-fired combined cycle with CO2 capture. Energy 32, 2007.
• [15] Ordorica-Garcia G., Douglas P., Croiset E., Zheng L.: Technoeconomic Evaluation of IGCC Power Plants for CO2 Avoidance. Energy Conversion and Management 47, 2006.
• [16] Oyenekan B.A., Rochelle G.T.: Alternative Stripper Configurations for CO2 Capture by Aqueous Amines. AIChE Journal 53, 2007.
• [17] Romero L.M., Bolea I., Escosa J.M.: Integration of Power Plant and Amine Scrubbing to Reduce CO2 Capture Costs. Applied Thermal Engineering 28, 2008.
• [18] Sobolewski A., Kotowicz J., Iluk T., Matuszek K.: Wpływ rodzaju biomasy na parametry pracy generatora gazu ze złożem stałym. Rynek Energii 2009, nr 3.
• [19] Srinivas T., Gupta A.V.S.S.K.S., Reddy B.V.: Carbon Dioxide Emission Reduction from Combined Cycle with Partial Oxidation of Natural Gas. Energy for Sustainable Development 13, 2009.