Wykonał:Dominika Sztekler Karol Sztekler SLAJD 1

Podobne dokumenty
Sorbenty fizyko-chemiczne do usuwania dwutlenku węgla

Adsorpcyjne usuwanie CO2 ze spalin kotłowych

Modelowanie procesu ograniczania emisji CO 2 z układów energetycznych

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

Adsorpcyjne techniki separacji CO 2

LIDER WYKONAWCY. PGE Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna S.A. Oddział Elektrownia Turów

Janusz Tchórz Dyrektor Departamentu Badań i Technologii TAURON Wytwarzanie S.A.

Ź ródła ciepła i energii elektrycznej

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

Politechnika Wrocławska. Procesy Chemiczne. Ćw. nr 3 Zmiennociśnieniowa separacja ditlenku węgla. Opracowane przez: Mgr inż.

Analiza symulacyjna pracy jednostki adsorpcyjnej PTSA do wychwytywania dwutlenku węgla ze spalin kotłowych

SPOSOBY REDUKCJI EMISJI CO 2 Z PROCESÓW ENERGETYCZNYCH

Technologie oczyszczania biogazu

USUWANIE DWUTLENKU WĘGLA W GLA Z GAZÓW SPALINOWYCH. Katedra Technologii Chemicznej Wydział Chemiczny Politechnika Gdańska

TECHNOLOGIE MAGAZYNOWANIA I OCZYSZCZANIA WODORU DLA ENERGETYKI PRZYSZŁOŚCI

Redukcja emisji CO 2 system oczyszczania spalin

Pilotowa instalacja zgazowania węgla w reaktorze CFB z wykorzystaniem CO 2 jako czynnika zgazowującego

MOŻLIWOŚCI OGRANICZANIA EMISJI DITLENKU WĘGLA ZE SPALIN ENERGETYCZNYCH

MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA METODY ADSORPCYJNEJ DO USUWANIA CO 2 ZE SPALIN KOTŁOWYCH

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

MOŻLIWOŚCI REDUKCJI EMISJI CO 2 I JEJ WPŁYW NA EFEKTYWNOŚĆ I KOSZTY WYTWARZANIA ENERGII Z WĘGLA. 1. Wstęp

Przegląd technologii produkcji tlenu dla bloku węglowego typu oxy

Badania absorpcji CO 2 w wodnym roztworze amoniaku na potrzeby oczyszczania gazów odlotowych z przemysłu sodowego

Spalanie w tlenie. PRZEDMIOT BADAŃ i ANALIZ W PROJEKCIE STRATEGICZNYM\ Zadanie 2

METODY WZBOGACANIA BIOGAZU W NIEWIELKICH INSTALACJACH

PROCESY ADSORPCYJNE W USUWANIU LOTNYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH Z POWIETRZA

Procesy wytwarzania, oczyszczania i wzbogacania biogazu

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń gazowych. odlotowych. Metody oczyszczania gazów. Podstawowe pojęcia:

STRABAG ENERGY TECHNOLOGIES (SET) 2013

TECHNOLOGIE KRIOGENICZNE W SYSTEMACH UZDATNIANIA GAZÓW RACJONALNE UŻYTKOWANIE PALIW I ENERGII. Wojciech Grządzielski, Tomasz M.

Czyste technologie węglowe

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego

Transport i dystrybucja paliw gazowych

MoŜliwości wykorzystania alternatywnych źródeł energii. w budynkach hotelowych. Warszawa, marzec 2012

Plan zajęć. Sorpcyjne Systemy Energetyczne. Adsorpcyjne systemy chłodnicze. Klasyfikacja. Klasyfikacja adsorpcyjnych systemów chłodniczych

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

Obniżanie energochłonności instalacji separacji CO 2 ze spalin

Obni enie emisji CO 2 z sektora energetycznego mo liwe œcie ki wyboru technologii

Program czy może dać czas na efektywny rozwój polskiej energetyki. Forum Innowacyjnego Węgla

Elektrownia bez emisji?

Plany do 2020, czyli myśl globalnie działaj lokalnie Marek Ściążko Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla. >1.5 t węgla/osobę 1

Separacja CO 2 z gazów spalinowych metodą V-PSA na zeolicie 13X

ZAAWANSOWANE BEZEMISYJNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA ELEKTRYCZNOŚCI ORAZ PALIW GAZOWYCH I CIEKŁYCH

STRATEGICZNY PROGRAM BADAŃ NAUKOWYCH I PRAC ROZWOJOWYCH. Zaawansowane technologie pozyskiwania energii. Warszawa, 1 grudnia 2011 r.

Innowacyjne układy wytwarzania i przesyłania energii

CENTRUM CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH CLEAN COAL TECHNOLOGY CENTRE. ... nowe możliwości. ... new opportunities

Opracował: Marcin Bąk

Pracownia. Cwiczenie 23

Sorpcyjne Systemy Energetyczne

REDUKCJA RTĘCI ZE SPALIN METODĄ GORE GMCS PROSTE ROZWIĄZANIE DLA UTRZYMANIA JAKOŚCI UPS

Oczyszczanie i uszlachetnianie biogazu do jakości gazu ziemnego

CCS Ready. Wymóg wykonania oceny gotowości do wychwytywania, transportu i składowania CO 2 dla nowych bloków energetycznych

Załącznik 1. Propozycja struktury logicznej Programu (cele i wskaźniki)

Polityka energetyczna Polski do 2050 roku rola sektora ciepłownictwa i kogeneracji

BADANIA SEPARACJI CO 2 NA WYBRANYCH SORBENTACH METODĄ ADSORPCJI ZMIENNOCIŚNIENIOWEJ PSA

Ocena przydatności wybranych adsorbentów do separacji dwutlenku węgla w układach próżniowych - testy termograwimetryczne

ENERGIA Z CIEPŁA ODPADOWEGO

Dyrektywa IED wdrożenie w branży chemicznej na przykładzie Grupy Azoty Zakłady Azotowe Puławy S.A.

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

PROGRAM DEMONSTRACYJNY CCS. ROZWÓJ CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH w GRUPIE TAURON PE

Bezemisyjna energetyka węglowa

Oferta handlowa. Witamy. Prezentujemy firmę zajmującą się między innymi dostarczaniem dla naszych klientów sit molekularnych.

Wykorzystanie gazu ziemnego do produkcji energii elektrycznej. Grzegorz Rudnik, KrZZGi2211

Metody separacji i wychwytywania CO 2

Zawartość i sposoby usuwania rtęci z polskich węgli energetycznych. mgr inż. Michał Wichliński


Sorpcyjne Systemy Energetyczne

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH I PYŁOWYCH ORAZ OCENA ICH REDUKCJI W POLSCE W OSTATNIM DZIESIĘCIOLECIU

Specjalność ZRÓWNOWAŻONA ENERGETYKA. Nowe i odnawialne źródła energii

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

BADANIA LABORATORYJNE PROCESU ABSORPCJI CO 2 Z ZASTOSOWANIEM 30% ROZTWORU MONOETANOLOAMINY

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

3. ODSIARCZANIE SPALIN

Rola CHEMII w zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego na świecie VI KONFERENCJA NAUKA BIZNES ROLNICTWO

WPŁYW INSTALACJI CCS NA SPRAWNOŚĆ UKŁADÓW GAZOWO - PA- ROWYCH

Autoreferat. Studia podyplomowe z zakresu Zarządzania Przedsiębiorstwem Politechnika Śląska, Gliwice 2006

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

Rola kogeneracji w osiąganiu celów polityki klimatycznej i środowiskowej Polski. dr inż. Janusz Ryk Warszawa, 22 październik 2015 r.

Strategia rozwoju systemów wytwórczych PKE S.A. w ramach Grupy TAURON w perspektywie roku 2020

CZĘSTOCHOWSKA. Dyrektor Instytutu: Prof. dr hab. inż. Witold Elsner

TWEE, sem. 2. Wykład 6

PL B1. UOP LLC,Des Plaines,US BUP 17/02. Michael Whysall,Antwerpia,BE Ludovious J.M. Wagemans,Antwerpia,BE

Elektrociepłownie w Polsce statystyka i przykłady. Wykład 3

Ustawa o promocji kogeneracji

ROZPROSZONE SYSTEMY KOGENERACJI

Wykorzystanie węgla kamiennego. Warszawa, 18 grudnia 2013

Podziemne składowanie dwutlenku węgla 11/ Michał Surowski dla Instytutu Kamila Galickiego

Utylizacja ditlenku węgla poprzez mineralną karbonatyzację

Izabela Majchrzak-Kucęba

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

Sustainability in commercial laundering processes

Biometan jako paliwo dla motoryzacji

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt:

Sposoby ograniczania emisji dwutlenku węgla Wykonał:Dominika Sztekler Karol Sztekler SLAJD 1

Unia Europejska dąży do zmniejszenia emisji CO 2 o 50 % do 2050 roku. Nie jest to możliwe bez wychwytywania i bezpiecznego dla środowiska składowania CO 2 wytwarzanego w elektrowniach i elektrociepłowniach. miliard kwh energii elktrycznej 3 2 1 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 rok Paliwa: Węgiel Gaz Energia nuklearna Odnawialne źród. ener. Ropa naftowa Podstawowym paliwem wykorzystywanym w energetyce zawodowej jest węgiel, zatem ten sektor jest największym emitorem CO 2, a prace nad redukcją dwutlenku węgla w tej branży są uzasadnione [1]. SLAJD 2

Technologie separacji CO 2 Prace dotyczące separacji dwutlenku węgla prowadzone są w dwóch kierunkach: pierwszy to separacja przed procesem spalania, drugi natomiast to separacja po procesie spalania [3,8]. Separacja CO 2 przed procesem spalania może być realizowana poprzez: Procesy połączone z konwersją CO Proces bez konwersji CO Zgazowanie węgla w czystym tlenie technologia IGCC [5] SLAJD 3

Technologie separacji CO 2 po procesie spalania Absorpcja chemiczna i fizyczna Separacja membranowa Adsorpcja Metody kriogeniczne ADSORBER SLAJD 4

Absorpcja chemiczna Najczęściej wykorzystywany proces separacji CO 2 Absorbenty stosowane w procesie separacji CO2 to: Metody absorbcyjne spalin kotłowych ze strumienia Wodne roztwory amin -monoetanoloamina MEA -dietanoloamina DEA -diglikoloamina DGA -metyldietanoloamina MDEA -aminy sterically hindered KS-1, KS-2 Węglan potasu lub sodu Wodny roztwór amoniaku Wodorotlenek sodu Absorpcja fizyczna W metodzie tej wykorzystywane są organiczne i nieorganiczne ciekłe sorbentu typu: Metanol ( Rectisol), glikol (Selexol) ZALETY -MEA uważana jest za najlepszą ciecz absorpcyjną względem CO2 (98-99%), ma zdolność do absorbowania CO2 w warunkach niskiego ciśnienia i zdolności do regeneracji WADY - MEA ulega procesom degradacji na drodze redukcji z SOx i NOx -korozja w absorberach i regeneratorach[6] SLAJD 5

Metody adsorbcyjne Proces adsorpcji składa się z dwóch cyklów: adsorpcji i odzyskiwania CO2 ( regeneracja adsorbentu ) Jedne z najbardziej efektywnych sposobów usuwania CO2 z gazów spalinowych na powierzchni oraz w porach adsorbentu Techniki adsorpcji do oddzielania CO2: PSA, TSA, VPSA, URPSA,ESA Adsorbenty stosowane w procesie separacji CO2 to: ADSORBER Węgiel aktywny Zeolity syntetyczne, naturalne syntetyzowane z popiołów lotnych Żel krzemionkowy i glinowy Tlenek glinu aktywowany ZALETY -najbardziej korzystną techniką adsorpcyjną jest PSA, w której w porównaniu do innych technik istnieje mniejsze zapotrzebowanie na adsorbent -uzyskuje się wysoką czystość gazu w prosty sposób i krótki czas WADY -istotny wpływ składników spalin (szczególnie H2O) -w prowadzeniu procesu mogą przeszkadzać ziarna pyłu zawarte w spalinach, mogące dezaktywować miejsca adsorpcyjne [7] SLAJD 6

POŁĄCZENIE PROCESU ADSORPCJI I ABSORPCJI CHEMICZNEJ Połączeniem procesu adsorpcji i absorpcji chemicznej jest proces, w którym CO 2 jest chemicznie absorbowany przez węglan potasu, sodu osadzony na węglu aktywnym materiałach zeolitowych, w wyniku czego powstaje wodorowęglan potasu sodu [9,10] Carbonator CO 2 Free gas Carbonation CO 2 H 2 O Regeneration Regenerator K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2KHCO 3 2KHCO 3 K 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2 NaHCO 3 70 80 o C KHCO 3, NaHCO 3 KHCO 3, NaHCO 3 K 2 CO 3, Na 2 CO 3 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O > 150 o C Exothermic ΔH = 141,2 kj/mol K 2 CO 3 K 2 CO 3, Na 2 CO 3 Endothermic ΔH = 141,2 kj/mol K 2 CO 3 H 2 O, CO 2 Dzięki temu, iż węglan potasu, sodu wsparty jest na porowatym materiale węglu aktywnym, zeolicie cały proces prowadzić można cyklicznie w układzie stałego złoża Flue gas Fluidization gas Dzięki temu procesowi: -uzyskuje się wysoką czystość CO 2 ->99% - skuteczność odzysku CO 2-95% SLAJD 7

Przed wprowadzeniem układów do separacji CO 2 na skalę przemysłową należy przeprowadzić badania symulacyjne, które pozwolą odpowiedzieć na szereg pytań, aby to zrobić należy: opracować model numeryczny separacji dwutlenku węgla wybraną metodą adsorpcyjną (PTSA), następnie włączyć ten układ do modelu opracowanego bloku energetycznego (referencyjnego), dokonać analizy wpływu procesu separacji i układu sprężania CO 2 sprawność i moc bloku referencyjnego. na SLAJD 8

Układ do separacji CO 2 ze spalin Przyjęto następujące założenia: ciepło wydzielane w procesie adsorpcji CO 2 w całości przejmowane jest przez strumień oczyszczanych spalin, sorbent po regeneracji nie jest oczyszczany z pozostającego jeszcze w nim CO 2, produktem regeneracji sorbentu jest czysty dwutlenek węgla. znane są parametry fizyczne sorbentów np. izotermy adsorpcji. Desorber SLAJD 9

Referencyjny model bloku energetycznego z jednostką separacji CO 2 Jednostka sprężania 7 6 5 4 3 Para Jednostka separacji Czynnik chłodniczy Czynnik chłodniczy Strumień gazów spalinowych: 475,25kg/s Strumień CO 2 : 89,61 kg/s Moc całkowita: Parametry pary świeżej :ciśnienie temperatura 380 MW p 1 =169 bar t 1 =535 o C SLAJD 10

Analiza wpływu stopnia separacji CO 2 na zapotrzebowanie na sorbent Zapotrzebowanie na sorbent T/s 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 5A NaA 0 20 40 60 80 100 Stopienseparacji CO 2 volume % p=const.=2.5 bar T=const.=125 0 C Najlepszym sorbentem jest zeolit syntetyczny 5A, ponieważ posiada on największą pojemność sorpcyjna, w rezultacie czego przy 100% separacji CO 2 z gazów spalinowych zapotrzebowanie na niego jest trzy razy mniejsze w porównaniu do zeolitu Na-A SLAJD 11

Analiza wpływu stopnia separacji CO 2 na moc sprawność obiegu Moc elektryczna bloku MW 380 370 360 350 340 330 320 Moc bloku referencyjnego Bez sprezaniem CO2 Upust4, p=5,3 bar,t=246c Z sprezaniem CO2 0 20 40 60 80 100 Stopien separacji CO2% Sprawnosc obiegu % 40,0 39,5 39,0 38,5 38,0 37,5 37,0 36,5 36,0 35,5 35,0 34,5 34,0 33,5 33,0 32,5 32,0 Sprawnosc obiegu referencyjnego Bez sprezaniem CO2 Z sprezaniem CO2 Upust4, p=5,3 bar,t=246c 0 20 40 60 80 100 Stopien sepracji CO2 % Dla bloku bez układu sprężania CO 2 przy 100% separacji CO 2 spadek mocy wynosi 2,7 MW. Przy zastosowaniu układu do sprężania CO 2 moc spada o około 56MW. Dla bloku bez układu sprężania CO 2 przy 100% separacji CO 2 spadek sprawności bloku wynosi 0,8% Natomiast w przypadku zastosowania układu do sprężania CO 2 sprawność spada o około 5,6 %, natomiast dla upustu SLAJD 12

Wnioski Badania nad separacja dwutlenku węgla prowadzone są w dwóch kierunkach separacja przed procesem jak i po procesie spalania jednakże,jednym z efektywnych sposobów wyseparownie CO 2 z gazów spalinowych jest proces adsorpcji na powierzchni oraz porach adsorbentu. Metoda adsorpcyjna Pressur Swing Adsorbtion PSA lub też mieszana PTSA umożliwia wyseparowanie z gazów spalinowych CO 2 w prosty sposób i w krótkim czasie, stanowi w ten sposób jedną z obiecujących technik usuwania CO 2. Na podstawie wstępnych badań symulacyjnych wynika że najlepszym sorbentem jest zeolit syntetyczny 5A, ponieważ posiada on największą pojemność sorpcyjna, w rezultacie czego przy 100% separacji CO 2 z gazów spalinowych zapotrzebowanie na niego jest trzy razy mniejsze w porównaniu do zeolitu Na-A Dla bloku bez układu sprężania CO 2 przy 100% separacji CO 2 spadek mocy wynosi 2,7 MW. Przy zastosowaniu układu do sprężania CO 2 moc spada o około 56MW. Dla bloku bez układu sprężania CO 2 przy 100% separacji CO 2 spadek sprawności bloku wynosi 0,8% Natomiast w przypadku zastosowania układu do sprężania CO 2 sprawność spada o około 5,6 %, natomiast dla upustu Energochłonność separacji, a tym samym jej wpływ na moc i sprawność bloku, zależy w znacznym stopniu od własności sorpcyjnych sorbentów w różnych warunkach termodynamicznych; wskazuje to na konieczność ciągłego poszukiwania sposobów pozyskiwania tanich i efektywnych sorbentów. SLAJD 13

Literatura 1. James Ekman What is the promise of new fossil technology over the next 25 years 2. www.co2crc.com.au/aboutgeo/capture.html 3. Janusz Kotowicz, Katarzyna Janusz Sposoby redukcji CO2 procesów energetycznych 2007 4. www.ieagreen.org.uk/sr2p.htm 5. Mazurkiewicz M., Uliasz - Bocheńczyk A., Mokrzycki E., Piotrowski Z., Pomykała R.: Metody separacji i wychwytywania CO2. Polityka energetyczna, tom 8, zeszyt specjalny 2005 6. K. Dreszer, L. Więcław- Solny Obniżenie emisji CO2 z sektora energetycznego możliwe ścieżki wyboru technologii 2008 Polska 7. R.T. Yang, Gas separation by adsorption processes, Butterworths, Boston, 1987. 8. G. Gottlicher, R. Pruschek, Comparison of CO 2 removal systems for fossil - fuelled power plant processes, Energy Conversion and Managment 1997, vol. 38, str. S173 - S178. 9. X. Pchen, C.S Zhao Capture using dry potasium based sorbent in bulding fluidized bed reactor Chine 2009 10. C. Lee, H. J.Hae, S.J. Lee,Y.H Park Novel regenerable potasium based dry sorbent CO2 capture ad low temperature Korea 2009 SLAJD 14