Badania absorpcji CO2 w wodnym roztworze amoniaku na potrzeby oczyszczania gazów odlotowych z przemysłu sodowego

• Autorzy: Chwoła T. , Spietz T. , Jastrząb K. , Więcław-Solny L. , Wilk A.

Warianty tytułu

EN

CO2 absorption in aqueous ammonia solution for the purpose of purification of vent gases from soda ash industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań przebiegu i skuteczności procesu absorpcji dwutlenku węgla metodą amoniakalną. Badania przeprowadzono w instalacji laboratoryjnej (o wydajności do 5 m3/h), do której wprowadzano gaz o zawartości CO2 odpowiadającej gazom występującym w przemyśle sodowym. W testach laboratoryjnych zbadano wpływ parametrów procesowych na sprawność i energochłonność procesu absorpcji CO2, takich jak moc grzałki kolumny desorpcyjnej, temperatura absorbentu wpływającego do kolumny absorpcyjnej, stosunek ilości cieczy absorpcyjnej do ilości gazu wlotowego (L/G) oraz ciśnienie panujące w kolumnie absorpcyjnej i kolumnie desorpcyjnej. Przeprowadzone badania pozwoliły na wyznaczenie optymalnych parametrów procesowych separacji CO2 z użyciem wodnego roztworu amoniaku z oczyszczanego gazu o stężeniu CO2 w zakresie 10÷30% (obj.). Najkorzystniejsza wartość stosunku L/G w przypadku oczyszczanego gazu o zawartości 10% CO2 wynosiła 10÷13 kg/kg, gazu o zawartości 20% CO2 – 17÷20 kg/kg oraz gazu o zawartości 30% CO2 – 19÷22 kg/kg. Optymalna temperatura roztworu zregenerowanego kierowanego do kolumny absorpcyjnej wynosiła 25oC, natomiast najkorzystniejsze ciśnienie w kolumnie absorpcyjnej wynosiło 130 kPa. Całkowite straty amoniaku w instalacji laboratoryjnej, związane przede wszystkim z jego emisją z kolumny absorpcyjnej, w temperaturze 25oC wynosiły około 40 gNH3/h.

EN

This paper presents results of studies of carbon dioxide capture process and its efficacy using ammonia aqueous solution. The studies were conducted in a laboratory stand (installation capacity up to 5 m3/h), where CO2 content of the inlet gas corresponded to gas emissions from soda ash manufacturing lines. Influence of the following process parameters on CO2 removal efficiency and energy consumption were investigated: power of the desorption column/stripper heater, temperature of the inlet lean solvent, liquid to gas ratio (L/G) and pressure in both the adsorption and desorption columns. The studies allowed determination of optimal process parameters of CO2 separation from the purified gas using aqueous ammonia at various CO2 concentrations in the range 10–30% (vol.). The most favorable liquid to gas ratio (L/G) for the feed gas with 10% CO2­ content was 10–13 kg/kg, for the gas with 20% CO2 – 17–20 kg/kg while for 30% CO2 – 19–22 kg/kg. The optimum temperature of the lean amine directed to the absorption column was 25oC, while the most favorable pressure there was 130 kPa. Total ammonia losses in the laboratory installation, primarily related to its emission from the absorption column, were about 40 gNH3/h at 25oC.

Słowa kluczowe

PL

dwutlenek węgla; absorpcja; desorpcja; wodny roztwór amoniaku; metoda Solvaya; soda

EN

carbon dioxide; absorption; desorption; aqueous ammonia; Solvay's process; soda ash

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 39, nr 4
• Strony: 41--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chwoła T.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

autor

Spietz T.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

autor

Jastrząb K.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

autor

Więcław-Solny L.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

autor

Wilk A.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

Bibliografia

• 1. A. TATARCZUK, K. JASTRZĄB, A. KRÓTKI, M. STEC, L. WIĘCŁAW-SOLNY, A. WILK, S. SZAJKOWSKA-KOBUS, D. ŻÓRAWSKI, K. SKOWRON, Ł. KIEDZIK: Zastosowanie wychwytu CO2 w procesie produkcji sody. Przemysł Chemiczny 2017, vol. 96, nr 7, ss. 1572–1577.
• 2. M. MAZURKIEWICZ, A. ULIASZ-BOCHEŃCZYK, E. MOKRZYCKI, Z. PIOTROWSKI, R. POMYKAŁA: Metody separacji i wychwytywania CO2. Polityka Energetyczna 2005, vol. 8, ss. 527–538.
• 3. G. GÖTTLICHER, R. PRUSCHEK: Comparison of CO2 removal systems for fossil-fuelled power plant processes. Energy Conversion and Management 1997, Vol. 38, pp. S173–S178.
• 4. L. WIĘCŁAW-SOLNY, A. TATARCZUK, A. KRÓTKI, A. WILK: Przegląd technologii ograniczenia emisji CO2 z sektora energetycznego. Karbo 2012, vol. 57, ss. 62–67.
• 5. R. IDEM, T. SUPAP, H. SHI, D. GELOWITZ, M. BALL, C. CAMPBELL, P. TONTIWACHWUTHIKUL: Practical experience in post-combustion CO2 capture using reactive solvents in large pilot and demonstration plants. International Journal of Greenhouse Gas Control 2015, Vol. 40, pp. 6–25.
• 6. V. TELIKAPALLI, F. KOZAK, J. FRANCOIS, B. SHERRICK, J. BLACK, D. MURASKIN, M. CAGE, M. HAMMOND, G. SPITZNOGLE: CCS with the Alstom chilled ammonia process development program – field pilot results. Energy Procedia 2011, Vol. 4, pp. 273–281.
• 7. A. L. KOHL, R. NIELSEN: Gas Purification. 5th Edition. Gulf Professional Publishing, Houston1997.
• 8. G. T. ROCHELLE: Amine scrubbing for CO2 capture. Science 2009, Vol. 325, pp. 1652–1654.
• 9. A. KRÓTKI L. WIĘCŁAW-SOLNY, A. TATARCZUK, M. STEC, A. WILK, D. ŚPIEWAK, T. SPIETZ: Laboratory studies of post-combustion CO2 capture by absorption with MEA and AMP solvents. Arabian Journal for Science and Engineering 2016, Vol. 41, No. 2, pp. 371–379.
• 10. J. YU, S. WANG: Development of a novel process for aqueous ammonia based CO2 capture. International Journal of Greenhouse Gas Control 2015, Vol. 39, pp. 129–138.
• 11. H. JILVERO: Ammonia as an absorbent of carbon dioxide in post-combustion capture: An experimental, technical and economic process evaluation. Chalmers University of Technology, Göteborg 2014.
• 12. J. YU, S. WANG, H. YU, L. WARDHAUGH, P. FERON: Rate-based modelling of CO2 regeneration in ammonia based CO2 capture process. International Journal of Greenhouse Gas Control 2014, Vol. 28, pp. 203–215.
• 13. J. YU, S. WANG, H. YU: Modelling analysis of solid precipitation in an ammonia-based CO2 capture process. International Journal of Greenhouse Gas Control 2014, Vol. 30, pp. 133–139.
• 14. A. A. OLAJIRE: CO2 capture by aqueous ammonia process in the clean development mechanism for Nigerian oil industry. Frontiers of Chemical Science and Engineering 2013, Vol. 7, No. 3, pp. 366–380.
• 15. H. YU G. QI, S. WANG, S. MORGAN, A. ALLPORT, A. COTTRELL, T. DO, J. MCGREGOR, L. WARDHAUGH, P. FERON: Results from trialling aqueous ammonia-based post-combustion capture in a pilot plant at Munmorah Power Station: Gas purity and solid precipitation in the stripper. International Journal of Greenhouse Gas Control 2012, Vol. 10, pp. 15–25.
• 16. K. HAN, C. K. AHN, M. S. LEE, C. H. RHEE, J. Y. KIM, H. D. CHUN: Current status and challenges of the ammoniabased CO2 capture technologies toward commercialization. International Journal of Greenhouse Gas Control 2013, Vol. 14, pp. 270–281.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).