Ανάπτυξη μοντέλου χημικής απορρόφησης διοξειδίου του άνθρακα σε υδατικό διάλυμα ανθρακικού καλίου σε στήλη απορρόφησης με πληρωτικό υλικό

Ζυγουράκης, Νικόλαος; Zygourakis, Nikolaos

dc.contributor.author	Ζυγουράκης, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Zygourakis, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2016-12-09T14:50:46Z
dc.date.issued	2016-12-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44103
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13655
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Χημική απορρόφηση	el
dc.subject	Ανθρακικό κάλιο	el
dc.subject	Στήλη απορρόφησης με πληρωτικό υλικό	el
dc.subject	Μοντέλο χημικής απορρόφησης	el
dc.subject	Απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Chemical absorption	en
dc.subject	Potassium carbonate	en
dc.subject	Packed column	en
dc.subject	Model development for chemical absorption of CO2	en
dc.subject	CO2	en
dc.subject	Carbon dioxide absorption	en
dc.title	Ανάπτυξη μοντέλου χημικής απορρόφησης διοξειδίου του άνθρακα σε υδατικό διάλυμα ανθρακικού καλίου σε στήλη απορρόφησης με πληρωτικό υλικό	el
dc.title	Model development for chemical absorption of CO2 into aqueous potassium carbonate solutions in a packed column	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Αντιρρυπαντική τεχνολογία	el
heal.dateAvailable	2017-12-08T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-12
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια η παγκόσμια συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται ολοένα και περισσότερο, γεγονός που συμβάλλει σημαντικά στην όξυνση του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής. Την ίδια στιγμή το μεγαλύτερο μέρος της ενεργειακής κατανάλωσης του πλανήτη καλύπτεται κυρίως από ορυκτά καύσιμα, οι ποσότητες των οποίων είναι περιορισμένες. Κατά συνέπεια έχει αναπτυχθεί έντονο ενδιαφέρον τόσο για την εξεύρεση τεχνολογιών μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, όσο και για την παραγωγή καυσίμων, υποκατάστατων των ορυκτών. Η δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα συμβάλλει σημαντικά στην ανάπτυξη και των δυο φαινομένων. Η εμπορικότερη μέθοδος για δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα είναι η χημική απορρόφησή του με υδατικά διαλύματα αμινών, ανθρακικού καλίου, αμμωνίας κ.α. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η μοντελοποίηση της διεργασίας της χημικής απορρόφησης διοξειδίου του άνθρακα με υδατικό διάλυμα ανθρακικού καλίου από αέριο σύνθεσης που εξέρχεται από αεριοποιητή, με στόχο την παραγωγή υποκατάστατου φυσικού αερίου. Για την προσομοίωση της διεργασίας αναπτύσσονται διαγράμματα ροής με χρήση του λογισμικού Aspen Plus ®. Αρχικά, αναπτύσσεται θερμοδυναμικό μοντέλο ισορροπίας φάσεων του συστήματος H2O-K2CO3-CO2, το οποίο συγκρίνεται με τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα, ώστε να προσδιορισθεί η σύσταση των δυο φάσεων που έρχονται σε επαφή, κάτι που είναι σημαντικό για την ορθή περιγραφή της διεργασίας της χημικής απορρόφησης. Στη συνέχεια πραγματοποιείται σύγκριση του θερμοδυναμικού μοντέλου, με το μοντέλο ισορροπίας φάσεων της πειραματικής μονάδας του Εργαστηρίου Ατμοκινητήρων και Λεβήτων του Ε.Μ.Π., ώστε να επιβεβαιωθεί η εγκυρότητα του αναπτυχθέντος μοντέλου, αλλά και των προγενέστερων πειραμάτων. Κατά την ανάπτυξη του αρχικού θερμοδυναμικού μοντέλου τροποποιούνται κατάλληλα ορισμένες παράμετροι των βιβλιοθηκών του λογισμικού και εξάγονται αποτελέσματα τόσο για τις προεπιλεγμένες, όσο και για τις τροποποιημένες τιμές και εξετάζονται οι διαφορές τους. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια της χρήσης του λογισμικού Aspen Plus ® πραγματοποιούνται αναλύσεις ευαισθησίας, μεταβάλλοντας λειτουργικές παραμέτρους της διεργασίας, ώστε να διαπιστωθεί η επίδρασή τους. Κατά την προσομοίωση της διεργασίας αναπτύσσονται δυο μοντέλα, το μοντέλο ισορροπίας και το μοντέλο ρυθμού, όπου συμπεριλαμβάνονται φαινόμενα μεταφοράς μάζας και πραγματοποιείται σύγκριση μεταξύ τους. Αφού πραγματοποιηθούν οι αναλύσεις ευαισθησίας, στο αναπτυχθέν μοντέλο χημικής απορρόφησης εισάγονται δεδομένα πιλοτικής εγκατάστασης και τα εξαγόμενα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα διαθέσιμα πραγματικά. Στόχος της σύγκρισης αυτής είναι η εξακρίβωση της ορθότητας του μοντέλου χημικής απορρόφησης που δημιουργήθηκε.	el
heal.abstract	Lately, the global concentration of carbon dioxide in the atmosphere is increasing rapidly. Climate change mainly due to the release of greenhouse gases such as carbon dioxide into the atmosphere is getting alarming dimensions. At the same time, the biggest percentage of the world's energy consumption relies on fossil fuels, although their resources are limited. Therefore, carbon capture and storage (CCS) is widely seen as a critical technology for both reducing atmospheric emissions of carbon dioxide from power plants and creating a substitute fuel. Of the different technologies for CO2, capture, chemical absorption using different solvents (amines, potassium carbonate, chilled ammonia etc.) seems to be closest to commercialization. The objective of the current diploma thesis, is to develop a model for investigating the chemical absorption of carbon dioxide in hot potassium carbonate solution. The carbon dioxide is removed from a syngas stream which exits a typical gasifier, in order to create substitute natural gas (SNG). For this purpose, process flow diagrams are developed using the software Aspen Plus ®. Firstly, a vapor-liquid equilibrium (VLE) model is being developed for the H2O-K2CO3-CO2 system and is compared with the available experimental data, in order to determine the composition of the two contact phases. The definition of the vapor-liquid equilibrium is crucial for the proper description of the chemical absorption process. Then, the thermodynamic model is compared with a VLE model which was produced at the Laboratory of Steam Boilers and Thermal Plants of the National Technical University of Athens, so that both the developed model and the experiments can be validated. During the progress of the thermodynamic modelling some of the default parameters were modified properly and the results were compared in order to define these parameters which represent better the experimental data. Next, with the use of the Aspen Plus ® software sensitivity analysis is performed, changing functional input variables, in order to define their effect. At that time, an equilibrium and a rate-based model, which includes mass transfer calculations are developed and compared with each other. Finally, pilot plant data are used as inputs for the developed model and the results are compared with the available real. The objective of such comparison is to validate the initial model of chemical absorption which has been developed.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	150 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true