Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metan z procesów Power to Gas – ekologiczne paliwo do zasilania silników spalinowych

Dobras S., Więcław-Solny L., Wilk A., Tatarczuk A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 104

97--105

PL

W artykule przedstawiono stan rynku sprężonego gazu ziemnego jako alternatywnego paliwa do zasilania silników w transporcie, zwrócono uwagę na wymagania dyrektyw Unii Europejskiej oraz obecny stan spełnienia złożonych deklaracji. Zwrócono uwagę na aspekt ekonomiczny i przedstawiono orientacyjne koszty przejechania 10 tys. km na różnych paliwach. Omówiono proces PtG (Power to Gas) wykorzystujący energię elektryczną (produkcja wodoru) oraz ditlenek węgla wychwycony ze spalin bloku węglowego do produkcji syntetycznego metanu. Zaprezentowano schemat instalacji ze wskazaniem jego najistotniejszych składowych, oraz zwrócono uwagę na wzajemne uzupełnianie się technologii PtG z technologią wychwytu ditlenku węgla. Przedstawiono korzyści płynące z produkcji syntetycznego metanu. Opisane zostało zastosowanie sprężonego gazu ziemnego do zasilania silników w pojazdach. Skupiono się na drodze jednopaliwowego zasilania CNG (Compressed Natural Gas) w silnikach autobusów i samochodów ciężarowych, zwracając szczególną uwagę na aspekt ekologiczny zastosowanych rozwiązań. Pokazano, iż stosowanie sprężonego gazu ziemnego pozwoli ograniczyć niemalże o 100% emisję cząstek stałych z procesu spalania. Podano wady i zalety zasilania alternatywnym paliwem. Następnie przeanalizowano aspekt dwupaliwowego zasilania silników wysokoprężnych na przykładzie mniejszego silnika. Pokazano stopień ograniczenia emisji szkodliwych związków z procesu spalania. Na koniec zwrócono uwagę na możliwy efekt skali, powołując się na ilość pojazdów silnikowych w Polsce.

EN

The article presents the current state of the CNG market used as an alternative fuel for car engines. Attention was paid to European Union directives requirements and the current state of the directives’ fulfillment. The economic aspect of CNG usage was analyzed and the approximate costs of driving 10,000 km on different fuels in the last four years were presented. The PtG process which uses electric energy (hydrogen production) and carbon dioxide captured from the flue gas for the production of synthetic methane were discussed. The scheme of the SNG plant with the indication of its most important components was presented, and attention was paid to the mutual complementation of PtG technologies with carbon dioxide capture technology. The benefits of synthetic methane production are presented and the use of compressed natural gas to power engines in vehicles has been described. First, the focus was on the single-fuel use of CNG in bus and truck engines, paying particular attention to the ecological aspect of the implemented solutions. It has been shown that the use of compressed natural gas will reduce almost 100% of the particulates emission from the combustion process. The advantages and disadvantages of the alternative fuel supply are given. Next, the aspect of dual-fuel use in diesel engines was analyzed on the example of a smaller engine. The degree of reduction of harmful compounds emission from the combustion process is shown. Finally, attention was paid to the possible scale effect, referring to the number of motor vehicles in Poland.

2

Badania eksperymentalne absorbentów do pozyskiwania CO2 z gazów odlotowych w procesie Solvaya

Chwoła T., Spietz T., Tatarczuk A., Krótki A., Stec M.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 6

979--984

PL

Przedstawiono wyniki badań absorpcji chemicznej ditlenku węgla w 30-proc. monoetanoloaminie, 30-proc. 2-amino-2-metylopropanolu + 10-proc. piperazynie i 6-proc. roztworze amoniaku. Badania przeprowadzono w instalacji laboratoryjnej (o wydajności do 5 m3/h) dla komponowanych strumieni gazowych, które zawartością CO2 odpowiadały gazom występującym w przemyśle sodowym. Zbadano wpływ różnych parametrów procesowych na efektywność i energochłonność procesu absorpcji CO2 (strumień ciepła do regeneracji, temperatura absorbentu wpływającego do kolumny absorpcyjnej, stosunek przepływu cieczy absorpcyjnej do gazu wlotowego (L/G), ciśnienie w kolumnie absorpcyjnej i desorpcyjnej). Przeprowadzone badania pozwoliły na porównanie skuteczności przebadanych absorbentów zastosowanych do wychwytu CO2 z gazów zawierających 10 i 30% obj. CO2.

EN

Aq. solns. of NH2CH2CH2OH (30%), NH2Me2CH2OH (30%) + piperazine (10%) or NH3 (6%) were used for removal of CO2 by absorption from CO2-contg. air (10 or 20% by vol.) under lab. conditions (gas flow 5 m3/h, temp. 20-45°C, pressure 100–130 kPa). The solvents were recovered by stripping CO2 for recycling. The lowest energy demand was found for NH3 at 10% CO2 concn. (6.2 MJ/kg CO2) and for amine mixt. at 30% CO2 concn. (8.2 MJ/kg CO2).

3

Odnawialny metanol jako paliwo oraz substrat w przemyśle chemicznym

Dobras S., Więcław-Solny L., Chwoła T., Krótki A., Wilk A., Tatarczuk A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 98

27--37

PL

W artykule przeanalizowano udział odnawialnych źródeł energii w światowej produkcji energii elektrycznej. Zwrócono uwagę na skalę rozwoju i wzrost znaczenia OZE w światowej gospodarce, jak również na problemy i wyzwania wiążące się ze zmienną wydajnością dobową jak i godzinową tych źródeł. Zaprezentowano sposób chemicznej konwersji nadwyżek energii do odnawialnego paliwa w postaci metanolu. Odniesiono się do wymogów Unii Europejskiej na rok 2020 oraz 2030 w sprawie ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, co wiąże się z dalszą koniecznością rozwoju odnawialnych źródeł energii, w szczególności z poprawą ich wydajności. Opisano magazynowanie energii jako jeden ze sposobów, który może doprowadzić do poprawienia konkurencyjności energii uzyskiwanej z odnawialnych źródeł do tej uzyskiwanej w sposób konwencjonalny. Przedstawiono sposób, pozwalający na konwersje ditlenku węgla z wodorem otrzymywanym z wykorzystaniem nadprodukcji energii odnawialnej. Dokonano przeglądu zastosowania metanolu w przemyśle chemicznym oraz przedstawiono udziały w różnych gałęziach światowego rynku, jak również zwrócono uwagę na dynamiczny wzrost jego zużycia. W artykule opisano wykorzystanie odnawialnego metanolu jako surowca do produkcji paliw w postaci czystej oraz po konwersji do eteru dimetylowego (DME), jak również estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAMEs). Zwrócono uwagę na wyzwania i konieczność modyfikacji silników spalinowych związanych ze stosowaniem czystego metanolu jak i jego mieszanin z benzyną.

EN

In this article, the contribution of renewable energy sources (RES) to the worldwide electricity production was analyzed. The scale of development and the importance of RES in the global economy as well as the issues and challenges related to variability of these sources were studied. In addition, the chemical conversion of excess energy to renewable methanol has been presented. The European Union regulations and targets for the years 2020 and 2030 concerning greenhouse gases reduction were taken into consideration. These EU restrictions exact the further development of renewable energy sources, in particular, the improvement of their efficiency which is closely related to economics. Moreover, as a part of this work, energy storage were described as one of the ways to increase the competitiveness of renewable energy sources with respect to conventional energy. A method for the conversion of carbon dioxide separated from high-carbon industries with hydrogen obtained by the over-production of green energy were described. The use of methanol in the chemical industry and global market have been reviewed and thus an increasing demand was observed. Additionally, the application of renewable methanol as fuels, in pure form and after a conversion of methanol to dimethyl ether and fatty acid methyl esters has been discussed. Hence, the necessity of modifying car engines in order to use pure methanol and its combination with petrol also was analyzed.

4

Zastosowanie wychwytu ditlenku węgla w procesie produkcji sody

Tatarczuk A., Jastrząb K., Krótki A., Stec M., Więcław-Solny L., Wilk A., Szajkowska-Kobus S., Żórawski D., Skowron K., Kiedzik Ł.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 7

1572--1578

PL

Omówiono koncepcję modyfikacji procesu wytwarzania węglanu sodu metodą Solvaya. Rozpatrzono możliwość zastosowania procesów absorpcji chemicznej do pozyskiwania ditlenku węgla z gazów procesowych oraz jego powtórnego wykorzystania do produkcji sody. Przeanalizowano absorpcję CO₂ w roztworach amin i amoniakalną absorpcję CO₂. Absorpcja w roztworze amoniaku, pomimo niższego stopnia zaawansowania technologicznego, jest bardziej predysponowana dla przemysłu sodowego, gdyż amoniak jest surowcem pomocniczym w technologii sody. Wdrożenie omawianych rozwiązań pozwoli na ograniczenie emisji CO₂ oraz zmniejszy zużycie surowców wejściowych w procesie produkcyjnym Solvaya.

EN

Gas streams from coal combustion and lime burning were considered as CO₂ sources for Na₂CO₃ and NaHCO₃ prodn. after sepn. by chem. absorption. A recycling of CO₂ from the process waste gases was also assumed. As results, a reduction of CO₂ emission and an improvement in economy of the soda prodn. were expected.

5

Rozwój technologii usuwania CO₂ ze spalin bloków węglowych

Więcław-Solny L., Krótki A., Tatarczuk A., Stec M., Wilk A., Spietz T.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 1

224--229

PL

Przedstawiono wyniki prac realizowanych w latach 2010-2015 w ramach Strategicznego Programu Badawczego „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii” nad rozwojem technologii usuwania CO₂ ze spalin bloków węglowych, poprzez proces jego chemicznej absorpcji w roztworach amin. Opracowane rozwiązania obniżające energochłonność procesu wychwytu ditlenku węgla zweryfikowano w instalacji pilotowej aminowego usuwania CO₂ ze spalin rzeczywistych bloków węglowych Grupy Tauron (ponad 2000 h pracy). W efekcie obniżono zapotrzebowanie cieplne procesu regeneracji absorbentu z 4,26 MJ/kg do 3,16 MJ/kg usuniętego CO₂.

EN

CO₂ was removed from gaseous mixts. (including flue gases from an industrial power plant) by absorption in aq. solns. of amines under lab. and pilot plant conditions. As amines, HO(CH₂)NH₂, (HOCH₂CH₂)₂MeN and Me₂ (NH₂) CCH₂OH were used. The CO₂ removal efficiency was up to 98%. The use of amines after pilot plant modernization resulted in a decrease in the absorbent regeneration energy demand from 4.26 to 3.16 MJ/kg of CO₂.

6

Magazynowanie energii w postaci metanu jako forma utylizacji CO₂ w energetyce

Wilk A., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Spietz T., Chwoła T., Krótki A., Stec M.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 5

1146--1151

PL

W związku z polityką energetyczno-klimatyczną istotnym problemem energetyki węglowej staje się opracowanie efektywnych metod ograniczania emisji ditlenku węgla (wychwytu i zagospodarowywania) oraz magazynowania nadmiarowej energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Jedną z metod umożliwiających równoczesną utylizację CO2 i magazynowanie energii jest synteza paliw z CO₂ i wodoru. Przedstawiono przegląd głównych zagadnień dotyczących utylizacji CO₂ do paliw, a w szczególności do metanu. Zaprezentowano metody otrzymywania substytutu naturalnego gazu ziemnego SNG (substitute natural gas), przegląd stosowanych rozwiązań reaktorów oraz głównych europejskich i krajowych projektów PtG (power-to-gas). Przedstawiono również techniczne i ekonomiczne kwestie związane z utylizacją ditlenku węgla połączoną z magazynowaniem nadmiarowej energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych (OZE).

EN

A review, with 14 refs., of catalytic proceses for CO₂ conversion by hydrogenation to MeH esp. under development in Poland.

7

Koncepcja instalacji demonstracyjnej usuwania CO2 ze spalin bloku węglowego

Tatarczuk A., Stec M., Ściążko M., Więcław-Solny L., Krótki A.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 11

2322--2325

PL

Dogłębna analiza tematyki usuwania CO2 ze strumieni gazowych oraz uzyskane wyniki różnoskalowych badań eksperymentalnych przeprowadzonych przez zespół Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla pozwoliły na opracowanie założeń procesowych dla instalacji demonstracyjnej wychwytu CO2 ze spalin z bloku o mocy 250 MWe opalanego węglem kamiennym. Przedstawiona technologia jest zaawansowanym rozwiązaniem wykorzystującym technologię absorpcji chemicznej w roztworze amin. W technologii przewidziano modyfikacje procesowe i aparaturowe mające na celu obniżenie zapotrzebowania na energię procesu wychwytu CO2 ze spalin, dzięki czemu strata sprawności elektrowni wyposażonej w instalacje usuwania CO2 została ograniczona.

EN

A process for CO2 absorption in an amine soln. was used as a base for designing of demonstration plant for CO2 removal from flue gases of a coal-fired power unit (250 MWe). Mass and energy balances as well as economic evaluations of the plant were given.

8

Catalytic carbon dioxide hydrogenation as a prospective method for energy storage and utilization of captured CO2

Więcław-Solny L, Wilk A., Chwoła T., Krótki A., Tatarczuk A., Zdeb J.

Journal of Power Technologies

|

2016

|

Vol. 96, nr 4

213--218

EN

The article addresses the problem of carbon dioxide utilization through conversion with hydrogen to gaseous fuels. It describes methods which can be used to obtain Substitute Natural Gas (SNG) with as well as reactors where methanation process can be guided. There has been highlighted different economic and technical issues linked with carbon dioxide utilisation for production of methane. The last part of the article introduces global and local projects involved in developing this technology.

9

Konwersja CO2 do metanolu – jedna z metod magazynowania energii

Wilk A., Więcław-Solny L., Spietz T., Tatarczuk A.

Chemik

|

2016

|

Vol. 70, nr 10

626--633

PL

W artykule opisano zagadnienie związane z utylizacją ditlenku węgla poprzez jego konwersję z wodorem do paliw płynnych. Na podstawie dostępnych danych przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych prowadzone na świecie w zakresie poprawy efektywności tej syntezy. Podsumowano badania w zakresie zarówno katalizatorów syntezy metanolu, jak i rozwiązań konstrukcyjnych reaktorów. Przedstawiono instalacje wielkoskalowe syntezy metanolu oraz opisano zagadnienia związane z ekonomiką procesu utylizacji ditlenku węgla w kierunku surowców chemicznych, i z efektywnością magazynowania energii w postaci metanolu.

EN

The article addresses the problem of carbon dioxide utilisation through conversion with hydrogen to liquid fuels. It provides results of laboratory tests conducted all over the world for purposes of improving efficiency of the synthesis which have been analysed with reference to the available data. Studies pertaining to methanol synthesis catalysts as well as reactor design solutions have been commented. The article introduces large-scale methanol synthesis systems and highlights different economic issues linked with carbon dioxide utilisation for production of chemical raw materials as well as with efficiency of energy storage in methanol.

10

Badania pilotowe procesu aminowego usuwania CO2 w Elektrowni Jaworzno II

Krótki A., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Stec M., Śpiewak D., Wilk A., Spietz T., Chwoła T.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 90

93--103

PL

Badania procesu usuwania CO2 ze spalin klasycznych bloków węglowych stanowiły jeden z głównych elementów Strategicznego Programu Badawczego realizowanego w latach 2010-2015. W strukturze krajowej energetyki, opartej w głównej mierze na węglu, badania te mają znaczenie strategiczne w aspekcie konieczności obniżenia emisji gazów cieplarnianych, w tym CO2, z procesów generacji energii elektrycznej, zgodnie z wymaganiami polityki klimatyczno-energetycznej UE. W artykule przedstawiono wyniki prac realizowanych w Elektrowni Jaworzno, gdzie w 2014 roku przeprowadzono testy na instalacji pilotowej aminowego usuwania CO2, w których skupiono się na określeniu wpływu konfiguracji procesowych na sprawność i energochłonność procesu usuwania CO2. Zgodnie z danymi literaturowymi zaawansowane modyfikacje procesowe technologii mycia aminowego, obok doboru specjalnych roztworów absorpcyjnych pozwolą na dalsze obniżenie energochłonności instalacji usuwania CO2 ze spalin, które współpracując z blokiem energetycznym będą miaty bezpośredni wptyw na obniżenie sprawności takiego bloku. Otrzymane wyniki badań dla przedstawionego w pracy wariantu przepływu z rozdzielonymi strumieniami roztworu i międzystopniowym chłodzeniem, w stosunku do klasycznego układu przepływowego, wykazały wzrost sprawności usuwania CO2 średnio o około 8% oraz redukcję zapotrzebowania cieplnego średnio o około 7%. Wyniki te są zgodne z danymi literaturowymi, które do tej pory opierały się głównie na obliczeniach modelowych i symulacyjnych pracy bloków w systemie CCS.

EN

Research of the Carbon Capture process from flue gases was one of the main elements of the Strategic Research Program carried out in 2010-2015. According to the Climate and Energy Policy of the European Union, this research is very important for the national energy sector which is mostly based on coal combustion processes. The article presents the results of the work - amine based pilot plant tests carried out at Jaworzno Power plant in 2014. These test were focused on determining the impact of process configuration on performance and energy consumption of the Carbon Capture Process (CCP). The advanced modifications of the CCP, together with the special solvent selection allow for further energy consumption reduction of the CO2 removal from flue gases. The CCP energy consumption impacts on the power block efficiency reduction. The obtained results for the split streams flow and interstage cooling showed an increase of CO2 removal efficiency of about 3 to 8 percentage points, and a reduction of heat demand of approximately 5 percentage points compared to the classic flow system. These results are in line with the model calculations and simulation work presented in the world's literature.

11

Obniżanie energochłonności instalacji separacji CO2 ze spalin

Wilk A., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Spietz T., Śpiewak D., Krótki A.

Polityka Energetyczna

|

2015

|

T. 18, z. 4

125--134

PL

Istotnym zagadnieniem związanym z ograniczaniem emisji ditlenku węgla ze spalin powstających w procesie produkcji energii elektrycznej jest zmniejszenie energochłonności węzła wychwytu CO2, a więc jego negatywnego wpływu na ogólną sprawność bloku węglowego. Moż- na tego dokonać albo poprzez zastosowanie odpowiednich konfiguracji procesowych i integrację z systemami elektrowni, albo poprzez zastosowanie odpowiedniego sorbentu lub też dobór parametrów procesowych pracy instalacji. W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad doborem optymalnych parametrów procesowych instalacji separacji ditlenku węgla. W ramach badań określono wpływ temperatury i ciśnienia w węźle absorpcji oraz ciśnienia w węźle regeneracji, a także wpływ stężenia ditlenku węgla na wlocie na efektywność oczyszczania spalin. Porównano również różne konfiguracje procesowe – układ klasyczny z układem rozdzielonych strumieni. Badania przeprowadzono na aktywowanym roztworze aminy z zawadą steryczną wykorzystując w kolumnie absorpcyjnej wypełnienie strukturalne. Przedstawione wyniki pokazały, iż przy zastosowaniu odpowiednich parametrów pracy można w istotnym stopniu zredukować zużycie energii instalacji wychwytu ditlenku węgla.

EN

An important issue related to the reduction of carbon dioxide emission from flue gases generated in electricity production processes is the reduction of energy consumption of CO2 capture plants, and its negative impact on the overall efficiency of coal-fired units. This can be done by using the appropriate process configuration and integration with power station systems, or by using a suitable sorbent and selection of optimal operating parameters of the installation. The article presents the results of research conducted over the selection of the optimum process parameters of carbon dioxide separation plants. During the research the effects of absorption temperature and pressure and desorption pressure on carbon dioxide removal efficiency and the influence of the carbon dioxide concentration at the inlet gas on purification efficiency were determined. Also compared were the various process configurations a single stream with a split flow. The research was conducted on a solution of activated sterically hindered amine using structural packing in the absorption column. The results showed that appropriate operating parameters can significantly reduce energy consumption of carbon dioxide capture plants.

12

Redukcja emisji amin i lotnych produktów ich degradacji

Spietz T., Stec A., Tatarczuk A., Więcław-Solny L.

Chemik

|

2015

|

Vol. 69, nr 10

625--634

PL

W artykule opisano zagadnienie związane z emisją amin oraz lotnych produktów ich degradacji, jaka występuje podczas pracy instalacji wychwytu CO2 wykorzystujących metody absorpcji aminowej. Na podstawie dostępnych danych przedstawiono wielkość oraz główne produkty emisji, jakie mogą występować w instalacjach usuwania CO2 metodą absorpcji aminowej. Przedstawiono także rozwiązania aparaturowe stosowane do redukcji emisji tych związków. Dane przedstawione w pracy mogą znaleźć zastosowanie w procesie projektowania instalacji wykorzystujących metody absorpcji aminowej oraz do oceny ich wpływu na środowisko.

EN

The article addresses a problem of emission of amines and volatile products of their degradation (VDP) being a phenomenon observed in operation of CO2 capture plants using amine scrubbing. The paper provides a review of reference publications and, based on the data thus acquired, comments upon values and main emission products which may be released from amine treating plant. It also describes individual instrumentation solutions applied in order to reduce the emission of the amines and VDP. The data provided in the paper are particularly useful in designing systems based on amine absorption methods and for evaluating environmental impact of amine plants.

13

PDU-Scale Experimental Results of CO2 Removal With Amp/Pz Solvent

Śpiewak D., Krótki A., Spietz T., Stec M., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Wilk A.

Chemical and Process Engineering

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

39--48

EN

This paper provides a discussion concerning results of CO2 removal from a gas mixture by the application of aqueous solutions of ethanoloamine (MEA) and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) promoted with piperazine (PZ). The studies were conducted using a process development unit. Research of such a scale provides far more reliable representation of the actual industrial process than modelling and laboratory tests. The studies comprised comparative analyses entailing identical energy supplied to a reboiler as well as tests cond ucted at similar process efficiencies for both solvents. The results thus obtained imply that using AMP/PZ enables reduction of the solvent heat duty. Moreover, while using AMP/PZ temperature decrease was also observed in the columns.

14

Absorpcja CO₂ w roztworach amin szansą obniżenia emisji krajowych elektrowni węglowych

Krótki A., Tatarczuk A., Więcław-Solny L., Stec M., Sobolewski A., Tokarski S.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2241-2245

PL

Przedstawiono najbardziej zaawansowaną pod względem technologicznym metodę absorpcji chemicznej CO2 w procesach PCC (post combustion capture). Program badawczy w obszarze technologii CCS obejmujący kompleksowe badanie sorbentów aminowych oraz procesów absorpcji i desorpcji został zrealizowany w skali laboratoryjnej, półtechnicznej i pilotowej przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla we współpracy z Tauron Polska Energia SA i Tauron Wytwarzanie SA. Przedstawiono niektóre zagadnienia projektowe pierwszej w Polsce przewoźnej instalacji pilotowej aminowego usuwania CO2 ze spalin. Zaprezentowano wybrane wyniki badań sprawności procesu i zapotrzebowania cieplnego procesu desorpcji.

EN

A process for absorption of CO2 in aq. solns. of NH2 C2 H4 OH (20 or 30% by mass) was developed and checked under lab. and semi-tech. scale conditions. The knowledge and experience about the process allowed to design and build the CO2 capture mobile pilot plant. Some operational problems (corrosion, sepn. of residues) were also dissolved.

15

Doświadczenia operacyjne instalacji aminowego usuwania CO2 ze spalin – od skali laboratoryjnej do pilotowej

Więcław-Solny L., Krótki A., Tatarczuk A., Stec M.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

393--404

PL

Polityka klimatyczna UE ukierunkowana jest na obniżenie emisji szkodliwych związków do środowiska. W przypadku sektora energetycznego, od lat kładzie się duży nacisk na obniżenie emisji tlenków siarki SOx, tlenków azotu NOx, pyłów oraz CO2. W związku z wprowadzeniem systemu handlu emisjami CO2 , coraz większego znaczenia nabierają technologie obniżające emisje gazów cieplarnianych, w tym technologie wychwytu i składowania CO2 (CCS – Carbon Capture and Sequestration). W artykule przedstawiono postęp prac nad procesem usuwania CO2 ze spalin bloków węglowych, realizowanych w ramach Strategicznego Programu Badawczego „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii: Opracowanie technologii dla wysoko sprawnych „zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin”. Przedstawiono doświadczenia zespołu realizującego badania procesu wychwytu CO2 na instalacjach w skali laboratoryjnej, półtechnicznej i pilotowej. Zaprezentowano wyniki testów procesu wychwytu CO2 ze spalin z zastosowaniem instalacji pilotowej aminowego usuwania CO2 o wydajności 1 t CO2/d. W ramach realizowanych badań pilotowych prowadzonych w Elektrowni Łaziska w 2013 r., wykonano ponad 80 testów, w ramach których udało się wydzielić 20 ton dwutlenku węgla ze spalin kotłowych. Przeanalizowano wpływ innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych instalacji pilotowej. Potwierdzono wysoką sprawność procesu wychwytu CO2 z zastosowaniem absorpcji chemicznej w roztworze MEA przekraczającą 90% oraz możliwość obniżenia zużycia ciepła w procesie regeneracji sorbentu poprzez integrację cieplną obiegów w obszarze instalacji wychwytu CO2.

EN

EU’s climate policy is focused on the reduction of harmful emissions. The energy sector put a great emphasis on the reductionof emissions of sulfur oxides SOx, nitrogen oxides NOx, carbon monoxide CO, particulates and carbon dioxide CO2 . Mitigation of CO2 emissions is the challenge of the power sector, because just under 80% of the electricity generated in Poland is powered by coal-fired power plants. Technologies reducing greenhouse gas emissions, including technologies, CO2 capture and storage (CCS – Carbon Capture and Sequestration), are becoming increasingly important, according to the introduction of CO2 emissions trading system – EU ETS. The Carbon Capture and Storage (CCS) technology is one of the key ways to reconcile the rising demand for fossil fuels, with the need to reduce CO2 emissions. Globally CCS is likely to be a necessity in order to meet the Union’s greenhouse gas reduction targets Post-combustion process like amine based chemical absorption CO2 is ideally suitable for conventional power plants. There are still only a few facilities worldwide in which this technology is actively being practiced and the demonstration phase of CCS technology needs more activity – the biggest one in Europe have 280 t CO2 /d yield and is located in Mongstad in Norway. This paper presents the progress of the CO2 capture from the flue gas research implemented within the framework of the Strategic Research Programme “ Advanced technologies for energy generation: Development of a technology for highly efficient zero-emission coal-fired power unitswith integrated CO2 capture”. Some of the experience of the researchers performing CO2 capture plants on a laboratory, semi-technical and pilot scale are presented. First pilot tests of CO2 capture from coal- fired flue gas in Poland were carried out in cooperation with TAURON Polska Energia and Tauron Wytwarzanie, at Laziska Power Plant for six months of 2013 year. The Pilot Plant was connected to the hard coal-fired boiler. The plant is able to receive about 200m3/h of real flue gas that contains different types of pollutants such as SOx, NOx and particles. The Pilot Plant consists of flue gas pre-treatment unit – deep desulfurization, and CO2 capture unit – consist of absorber and desorber columns. The Pilot Plant operates 24 h per day, 5 days per week. Because the CO2 concentration in flue gas to be treated consequently fluctuates round the clock operation allows for extended evaluation of the solvent, and capture process efficiency on real work parameters of the boiler. Over 500 h, 81 tests and more than 20 t of separated CO2 were achieved during the operation with 30 wt% MEA (monoethanolamine). The unique design of the Pilot Plant allowed for the evaluation of various process modifications. Process modifications such as split stream and heat recuperation had been evaluated with the plant. The effect of heat recovery – recuperation can easily be seen in Fig.5. Achieved efficiency of CO2 separation was above 85% and the lowest noticed energy demand of sorbent regeneration was 3,6 MJ/kg CO2 – for MEA as a sorbent, and heat recuperation evaluated – Fig. 3. Those power required for regeneration comprise the energy requirements of the process subsequently determining the operating and maintenance costs – about 50–60% of OPEX. The main noticed operational problem of the CO2 capture plants was corrosion of the some devices, that means how important is the right material choosing during plant designing stage.

16

Wpływ natężenia przepływu gazu i cieczy na sprawność absorpcji CO2 w 30% roztworze monoetanoloaminy

Krótki A., Śpiewak D., Więcław-Solny L., Wilk A., Tatarczuk A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 1

23--26

PL

Przedstawiono badania wpływu obciążenia kolumny absorpcyjnej gazem i cieczą na efektywność i energochłonność procesu absorpcji CO2 w 30% roztworze monoetanoloaminy. Instalacja laboratoryjna pracowała w sposób ciągły w układzie absorpcja-desorpcja. Badano strumień powietrza o zawartości 12+14% obj. CO2. Strumień gazu zmieniano w zakresie 3+6 mn3/h, a strumień cieczy absorbującej w zakresie 20+60 dm3/h. Moc grzałki kolumny desorpcyjnej zmieniano w zakresie 1500+3000 W. Określono sprawność usuwania CO2 z gazu oraz zapotrzebowanie cieplne procesu.

EN

Influence of gas and liquid flow on carbon dioxide absorption efficiency in 30% monoethanoloamine solution was presented in the paper. Research was carried out in a small laboratory installation working in a continuous mode. The study involved 3+6 m3n/h gas stream flow containing 12+14% carbon dioxide by volume in air and 20+60 dm3/h absorbent flow. A stripping column was heated by the electric heater with controlled power input between 1500 to 3000 W. The research allowed one to determine the CO2 removal efficiency and process heat demand per kg of CO2 removed.

17

Badanie procesu usuwania CO2 metodą absorpcji aminowej w skali półtechnicznej

Krótki A., Śpiewak D., Więcław-Solny L., Spietz T., Tatarczuk A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 4

265--267

PL

Przedstawiono wyniki badań oraz analizę procesu usuwania CO2 za pomocą 30% wodnego roztworu monoetanoloaminy (MEA). Badania prowadzono w reżimie ciągłego przepływu 100 m3/h gazu (w warunkach normalnych) na nowo powstałej instalacji do badań tego typu procesu w Centrum Czystych Technologii Węglowych na terenie IChPW w Zabrzu. Do stanowiska badawczego doprowadzano strumień komponowanego gazu technicznego o zawartości ok. 8÷13% obj. CO2 . W trakcie prowadzenia testów zbadano wpływ: strumienia cieczy zraszającej absorber, strumienia gazu doprowadzanego do kolumny absorpcyjnej, ciśnienia prowadzenia procesu absorpcji i desorpcji, mocy cieplnej dostarczanej na regenerację sorbentu. W wyniku przeprowadzonych testów potwierdzono efektywność instalacji jako narzędzia badawczego. Wykazano, że instalacja osiąga zakładane parametry sprawności usuwania CO2 (powyżej 85%) w szerokim spektrum warunków prowadzenia procesu.

EN

This paper presents research and analysis results of carbon dioxide removal process. The research was conducted with 30% monoethanoloamine water solution for gas stream continuous flow of 100 m3n/hr in a newly-built setup at the Clean Coal Technologies Centre in Zabrze. The study was carried out with technical gas stream containing about 8 to 13% vol. CO2. The influence of several process parameters on carbon dioxide removal process such as: gas and liquid feed streams, absorption and desorption pressure, desorption column thermal power supply was examined during tests. As a result, the setup effectiveness as a research tool was confirmed. It was proved that the experimental setup reaches assumed parameters of carbon dioxide removal efficiencies (over 85%) in a wide range of process conditions.

18

Badania procesu usuwania CO2 za pomocą wieloskładnikowych sorbentów aminowych

Śpiewak D., Krótki A., Tatarczuk A., Więcław-Solny L., Wilk A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2014

|

Nr 3

182--184

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu usuwania CO2 za pomocą sorbentów aminowych. Jako sorbent referencyjny przedstawiono najczęściej stosowany 30% wodny roztwór monoetanoloaminy. Badania przeprowadzono na instalacji w skali laboratoryjnej pozwalającej na prowadzenie jednocześnie procesu absorpcji oraz desorpcji CO2 w sposób ciągły. Badany gaz miał skład zbliżony do składu spalin energetycznych powstających podczas spalania paliw w powietrzu wzbogaconym w tlen. Porównano sprawność procesu absorpcji oraz zużycie energii potrzebnej do procesu desorpcji dla różnych stopni obciążenia kolumny gazem i cieczą (L/G) dla różnych sorbentów.

EN

The paper presents results of C0 2 capture using amine sorbents. As a reference sorbent 30% aqueous solution of monoethanolamine was used. Steady state C0 2 absorption and desorption investigations were performed in a laboratory-scale plant. The composition of tested gas was similar to the flue gas produced during fuel combustion in oxygen-enriched air. The research focused on comparison of absorption efficiency and desorption process energy consumption at different liquid to gas ratio (L/G) for tested sorbents.

19

Modyfikacje technologiczne w badaniach pilotowych procesu wychwytu CO2

Spietz T., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Krótki A., Stec M.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 10

884--892

PL

Tematyka usuwania CO2 ze spalin, z wykorzystaniem absorpcji aminowej, jest obiektem zainteresowania nauki i przemysłu. Zwłaszcza w ciągu ostatnich kilku lat prowadzone są badania nie tylko w skali laboratoryjnej, ale i pilotowej. Celem tych badań jest zwiększenie sprawności procesu usuwania CO2 oraz zmniejszenie zapotrzebowania na energię do regeneracji sorbentu. W tym celu wprowadza się nowe sorbenty, oraz zmiany technologiczne w znanych już układach. W niniejszej pracy przedstawiono wybrane modyfikacje technologiczne, które wpływają na poprawę sprawności procesu i wskaźnika zużycia energii, a także przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu wewnętrznej wymiany ciepła w desorberze na proces wychwytu CO2. Badania przeprowadzono na Instalacji Pilotowej w Elektrowni Łaziska – TAURON Wytwarzanie SA.

EN

The topic of CO2 removal from flue gas by amine absorption is of interest to science and industry. Especially recently, studies are conducted not only on a laboratory scale, but also on a pilot scale. The aim of the research is to increase the efficiency of CO2 removal process and decrease the energy required for sorbent regeneration. For this purpose, new sorbents and modifications to existing systems are being introduced. This work presents selected technological modifications, which affect the improvement of process efficiency and energy consumption ratio, as well as presents results of research on the impact of internal heat exchange in desorption column on CO2 capture process. The studies were conducted on Pilot Installation in Łaziska Power Station – TAURON Wytwarzanie SA

20

Wpływ zmiany składu roztworu absorpcyjnego na efektywność procesu usuwania CO2 z gazów spalinowych

Wilk A., Więcław-Solny L., Tatarczuk A., Śpiewak D., Krótki A.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 1

120-125