Badanie wpływu stężenia CO2 oraz strumienia gazu zasilającego na stopień odzysku i stężenie CO2 w produkcie metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej VPSA

• Autorzy: Kozak M. , Srokosz K. , Wawrzyńczak D. , Majchrzak-Kucęba I.

Warianty tytułu

EN

Investigation of CO2 concentration and feed gas stream impact on the recovery rate and CO2 concentration in the product with the use of VPSA swing adsorbtion method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Emisja gazów cieplarnianych spowodowana działalnością człowieka jest jednym z najbardziej powszechnych problemów współczesnego świata w ostatnich latach. Szczególną uwagę zwraca się na ditlenek węgla, pochodzący ze spalania paliw kopalnych. Dyrektywy wprowadzone przez Parlament Europejski nie pozostawiają złudzeń, iż należy szukać sposobów na ograniczenie emisji tego gazu nie tylko w energetyce, ale i w innych sektorach takich jak przemysł rafineryjny, cementowy, chemiczny itd. Wychodząc naprzeciw wymaganiom dotyczącym redukcji emisji gazów cieplarnianych, Politechnika Częstochowska zaproponowała adsorpcyjną metodę wychwytu CO₂, a konkretnie metodę adsorpcji zmiennociśnieniowej z zastosowaniem próżni – VPSA (Vacuum-Pressure Swing Adsorption). Materiałem separującym ditlenek węgla jest stały sorbent, który w swoich porach adsorbuje CO₂, a ten jest następnie usuwany próżniowo. Pierwsze wyniki badań w sektorze energetycznym okazały się obiecujące, gdyż pozwoliły uzyskać stężenie ditlenku węgla w produkcie na poziomie 95% oraz stopień odzysku dochodzący do 90%. Osiągane wartości zależą od: rodzaju zastosowanego sorbentu (węgiel aktywny, zeolit, sito molekularne itp.), stężenia gazu wlotowego (różne dla każdego sektora przemysłu), strumienia gazu zasilającego oraz innych parametrów procesowych (np. temperatury, ciśnienia) czy też konfiguracji (zastosowanie recyrkulacji, gazu płuczącego). Otrzymane wyniki przedstawiono w postaci wykresów. Badania przeprowadzono przy stałym czasie poszczególnych etapów procesu, przy stałym ciśnieniu adsorpcji oraz różnych wartościach strumienia gazu zasilającego (3 m³/h i 4 m³/h) i różnych stężeniach CO₂. Zawartość ditlenku węgla w gazach spalinowych emitowanych przez różne sektory przemysłowe została ustalona na podstawie danych literaturowych. Badania przeprowadzono w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej przy użyciu czterokolumnowej instalacji VPSA.

EN

Emission of greenhouse gases caused by human activity has been one of the most common problems of today’s world during the last years. Special attention is paid to the carbon dioxide coming from fossil fuels combustion. Directives implemented by the European Parliament leave no doubt that methods of emission reduction of this gas should be searched not only in energy industry but also in industrial sectors like refining, cement, chemical and other industries. In order to meet requirements concerning reduction of greenhouse gases emission Częstochowa Technical University proposed a CO₂ capture adsorbtion method and, more specifically, the Vacuum-Pressure Swing Adsorption (VPSA) method. The CO₂ separating material is a solid sorbent adsorbing CO₂  in its pores and the gas is subsequently removed from the pores with the use of vacuum method. First investigation results in energy sector proved to be promising as they allowed to achieve CO₂ concentration in the product on the level of 95% and the recovery rate of up to 90%. The achieved values depend of course on the type of sorbent used (activated carbon, zeolite, molecular sieve etc.), concentration of incoming gas (different for every industrial sector), stream of the feed gas and other process parameters (e.g. temperature, pressure) or configurations (application of recirculation, rinse gas). The obtained results have been presented in the form of graphs. Investigations were conducted at a fixed time of every process stage, at a constant adsorbion pressure as well as with different values of feed gas stream (3 m³/h and 4 m³/h) and different CO₂ concentrations. CO₂ contents in flue gases emitted by various industrial sectors was established on basis of technical literature data. The research was conducted at Częstochowa Technical University in its Instytut Zaawansowanych Technologii Energetycznych with the use of a 4-column VPSA installation.

Słowa kluczowe

PL

adsorpcyjna metoda wychwytu CO2; metoda adsorpcji zmiennociśnieniowej VPSA

EN

CO2 capture adsorbtion method; VPSA swing adsorbtion method

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 1
• Strony: 46--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Kozak M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

autor

Srokosz K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

autor

Wawrzyńczak D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

autor

Majchrzak-Kucęba I.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

Bibliografia

• [1] Wang L., Yang Y., Shen W., Kong X., Li P., Yu J. Rodrigues A.E., Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 7947-7955.
• [2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego I Rady 2009/29/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w celu usprawnienia i rozszerzenia wspólnotowego sytemu handlu usprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych.
• [3] Decyzja Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/406/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie wysiłków podjętych przez państwa członkowskie, zmierzających do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych w celu realizacji do roku 2020 zobowiązań Wspólnoty dotyczących redukcji emisji gazów cieplarnianych.
• [4] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie stosowania energii ze źródeł odnawialnych.
• [5] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/31 /WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie geologicznego składowania dwutlenku węgla oraz zmieniająca dyrektywę Rady 85/337/EWG, Euratom, dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/60/ WE, 2001/80/WE, 2004/35/WE, 2006/12/WE, 2008//1/WE i rozporządzenie (WE) nr 1013/2006.
• [6] Liu Z., Grande CA., Li P., Yu J., Rodrigues A.E., Separation and Purification Technology 2011, 307-317.
• [7] Maring B.J., Webley P.A., International Journal of Greenhouse Gas Control 2013, 15,16-31.
• [8] Bram M., Brands K., Demeusy Т., Zhao L., Meulenberg W.A., Pauls J., Göttlicher G., Peinemann K.-V, Smart S., Buchkremer H.P., Stöver D., International Journal of Greenhouse Gas Control 2011,5,37-48.
• [9] Vatopoulos K., Tzimas E., Journal of Cleaner Production 2012, 32,251-261.
• [10] Bosoaga A., Masek O., Oakey J.E., Energy Procedia 2009, 1, 133-140.

Uwagi

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