Sorbenty fizyko-chemiczne do usuwania dwutlenku węgla

Transkrypt

1 Sorbenty fizyko-chemiczne do usuwania dwutlenku węgla mgr inż. Dominika Bukalak POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA Wysowa, maja 2010 SLAJD 1

2 Problem emisji CO 2 Rys. 1 Emisja dwutlenku węgla na świecie [1] Rys. 2 Udział emisji CO 2 z poszczególnych sektorów na świecie [2] Protokół z Kioto Redukcja antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych o około 5% poniżej poziomu z 1990 roku w okresie od 2008 do 2012 roku. SLAJD 2

3 Techniki usuwania CO 2 po procesie spalania Separacja membranowa membrana separacyjna membrana adsorpcyjna CO 2 wysokie ciśnienie niskie ciśnienie Rys. 3 Schemat oddzielenia CO 2 metodą separacji membranowej [3] SLAJD 3

4 Wstęp Techniki usuwania CO 2 po procesie spalania Separacja kriogeniczna recyrkulacja spalin zawracanie tlenu do obiegu tlen kocioł energetyczny spaliny sprężarka urządzenie kriogeniczne układ wytwarzania tlenu azot kwaśna woda CO 2 Rys. 4 Ideowy schemat metody kriogenicznej [3] SLAJD 4

5 Wstęp Techniki usuwania CO 2 po procesie spalania Absorpcja chemiczna z zastosowaniem skruberów aminowych gazy spalinowe bez CO 2 CO 2 węgiel komora spalania Absorber spaliny sorbent Desorber Najczęściej stosowane ciecze absorpcyjne: monoetyloamina MEA dietyloamina DEA wodny roztwór amoniaku wodny roztwór kwaśnego węglanu potasu CIEPŁO sorbent +CO 2 powietrze Rys. 6 Schemat usuwania CO 2 ze spalin metoda absorpcyjną [3] SLAJD 5

6 Techniki usuwania CO 2 po procesie spalania Adsorpcja z zastosowaniem adsorbentów fizycznych Najczęściej stosowane adsorbenty: węglowe sita molekularne węgiel aktywny żel glinowy i krzemionkowy mezoporowate sita molekularne zeolity syntetyczne 4A, 5A, 13X zeolity syntezowane z popiołów lotnych Na-A, Na-X, Na-P1 NOWA IDEA Sorbent fizyko-chemiczny Badania nad otrzymaniem efektywnego sorbentu CO 2 poprzez impregnację podłoża fizycznego roztworami amin. SLAJD 6

7 Procedura syntezy zeolitów z popiołów lotnych Metody syntezy zeolitów z popiołów lotnych METODA FUZJI METODA HYDROTERMALNA stałe NaOH roztwór NaOH stapianie mielenie H2O ogrzewanie filtracja przemywanie produktu wodą destylowaną produkt ANALIZA XRD Rys. 7 Metodyka prowadzenia syntezy zeolitów z popiołów lotnych [lit] SLAJD 7

8 Impregnacja podłoża fizycznego aminami- etap I 1. Podłoże fizyczne zeolity komercyjne 4A, 5A 2. Amina użyta do impregnacji trietanolamina TEA 3. Stężenie aminy w roztworze 50% 4. Stosunek zeolit : amina- 1:2 podłoże fizyczne - zeolity roztwór aminy wytrząsanie w czasie 4h sączenie suszenie w temperaturze pokojowej Rys. 8 Schemat prowadzenia impregnacji podłoża fizycznego aminami SLAJD 8

9 Wstępne badania sorpcji CO 2 na sorbencie fizyko-chemicznym z zastosowaniem termograwimetru 110 I II III IV V VI temperatura [ C] czas procesu [min] ETAP temperatura początkowatemperatura końcowa [ C] czas [min] stopień nagrzewania/chłodzenia [ C/min] gaz przepływ gazu [ml/min] I 25 C 100 C 20 C/min N 2 50ml/min II 100 C 30 N 2 50ml/min III 100 C 25 C 2 C/min N 2 50ml/min IV 25 C 120 CO 2 50ml/min V 25 C 100 C 0,25 C/min CO 2 50ml/min VI 100 C 120 N 2 50ml/min SLAJD 9

10 Wstępne wyniki badań 10,4 zeolit 4A + 50% TEA 6,6 zeolit 5A + 50% TEA 10,2 6,5 masa próbki [mg] 10,0 9,8 9,6 9,4 masa próbki [mg] 6,4 6,3 6,2 6,1 9,2 6,0 9, czas procesu [min] 5, czas procesu [min] Zdolność sorpcyjna dla próbki 4A(50) wyniosła 66,94mgCO 2 / g sorbentu Zdolność sorpcyjna dla próbki 5A(50) wyniosła 48,93mgCO 2 / g sorbentu SLAJD 10

11 Literatura: 1. Strona Internetowa: 2. Strona Internetowa: 3. SPOSOBY REDUKCJI EMISJI CO2 Z PROCESÓW ENERGETYCZNYCH Janusz Kotowicz, Katarzyna Janusz Rynek Energii - nr 1/ ADAMCZYN Z, BIAŁECKA B,HALSKI M, 2005, Hydrotermalna synteza zeolitów z odpadów paleniskowych Elektrowni Łaziska in: Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, 1/2005, pp GONI S, GUERRERO A, LORENZO M.P,2006 Efficiency of fly ash belite cement and zeolite matrices for immobilizing cesium, in: Journal of Hazardous Materiale, B137, pp HOLLMAN G.G, STEENBRUGGEN G. JANSSEN-JURKOVICOVA M.; 1999, A two- step process for synthesis of zeolites from coal fly ash in: Fuel vol.78, pp INADA M, YUKARI E, ENOMOTO N, HOJO J.;2004 Synthesis of zeolite from coal flu ashes with different silica-alumina composition in: Fuel, vol. 84 pp MAJCHRZAK-KUCĘBA I, NOWAK W, 2005 A termogravimetric study of the adsorption of CO 2 on zeolites synthesised from fly ash, in:thermochemica Acta, 437, pp QUEROL X i in.; 2007, Synthesis of high ion Exchange zeolites from coal fly ash in: Geologia Acta. Vol. 5, No. 1, pp QUEROL X i in., 1996, Synthesis of Na-zeolites from fly ash, in: Fuel, vol.76, No.8, pp QUEROL X i in., 1994, Synthesis of zeolites by alkaline activation of feroo-aluminous fly ash in: Fuel, vol.14, No.8, pp QUEROL X i in., 2000 Synthesis of zeolites from fly ash at pilot plant scale. Examples of potential applications, in: Fuel, vol.80, pp STEENBRUGGEN G, HOLLMAN G.G. ; 1997, The synthesis of zeolites from fly ash and the properties of zeolite products, in Journal of Geochemical Exploration, vol. 62, pp SUCHECKI T.T, 2005 Zeolity z popiołów lotnych. Otrzymywanie i aplikacje w inżynierii środowiska Zakład Narodowy im. Ossolińskich- Wydawnictwo Wrocław 15. WANBOK K, SEUNG-HOON J, BYOUNG JOON A.;1997 Synthesis of Na-P1 zeolite from coal fly ash in: Journal of Ind.&Eng.Chemistry, vol.3, No.3, pp SLAJD 11

12 Dziękuję za uwagę SLAJD 12