Αναβάθμιση βιοαερίου με τη χρήση χημικής προσρόφησης

Βλόντζος, Χρήστος; Vlontzos, Christos

dc.contributor.author	Βλόντζος, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Vlontzos, Christos	en
dc.date.accessioned	2019-07-24T09:49:48Z
dc.date.available	2019-07-24T09:49:48Z
dc.date.issued	2019-07-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49141
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16682
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	Βιοαέριο	el
dc.subject	Αναβάθμιση	el
dc.subject	Βιομεθάνιο	el
dc.subject	Χημική απορρόφηση	el
dc.subject	Διαχείριση αποβλήτων	el
dc.subject	Biogas	en
dc.subject	Biomethane	en
dc.subject	Upgrading	en
dc.subject	Waste treatment	en
dc.subject	Chemical absorption	en
dc.title	Αναβάθμιση βιοαερίου με τη χρήση χημικής προσρόφησης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-04
heal.abstract	Οι σύγχρονες ενεργειακές απαιτήσεις σε συνδυασμό με την αυξανόμενη ανάγκη για την αναχαίτιση της περιβαλλοντικής καταστροφής έχουν οδηγήσει στην αναζήτηση εναλλακτικών μορφών ενέργειας.Στα πλαίσια του ευρωπαϊκού προγράμματος Waste4think στο οποίο συμμετέχει ο Δήμος Χαλανδρίου σε συνεργασία με το Ε.Μ.Π., ερευνάται η δυνατότητα ανάκτησης ενέργειας, υπό τη μορφή βιοαερίου παραγόμενου από την αναερόβια χώνευση προ-διαλεγμένων στην πηγή ζυμώσιμων αποβλήτων κουζίνας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αναβάθμιση του παραγόμενου βιοαερίου προς παραγωγή αερίου κίνησης, με βάση τα σύγχρονα πρότυπα της κυκλικής οικονομίας. Λαμβάνοντας υπόψιν τις απαιτήσεις του τελικού προϊόντος(καθαρότητα >97% σε CH4), πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός της διεργασίας αναβάθμισης του βιοαερίου με χρήση χημικής απορρόφησης. Η διάμετρος της στήλης σε λειτουργία κατά αντιρροή υπολογίστηκε 0,43cm, γεγονός που οδήγησε στην επιλογή της χρήσης στήλης-φυσαλίδων(μέθοδος bubbling), λόγω της μη επαρκούς ροής τροφοδοσίας βιοαερίου παραγόμενου από την αναερόβια χώνευση(1m3βιοαερίου/ημέρα). Εν συνεχεία,σε εργαστηριακή κλίμακα πραγματοποιήθηκαν πειράματα σχετικά με την επιλογή του κατάλληλου διαλύτη για απομάκρυνση του περιεχόμενου στο βιοαέριο CO2και την εύρεσητουβέλτιστουχρόνουαναγέννησης του κορεσμένου διαλύματος αμίνης. Προέκυψε ότι i) το υδατικό διάλυμα 30% ΜΕΑ είναι ο πιο αποτελεσματικός διαλύτηςii)το χρονικό διάστημα 2 ωρών είναι ο βέλτιστος χρόνος αναγέννησηςσε θερμοκρασία 110οCiii) με καταιονισμό της στήλης απορρόφησης και συμπλήρωση των συνολικών απωλειών με χρήση διαλύματος αμίνης καθίστανται λειτουργικοί 5 κύκλοι αναγέννησης με επιτυχή εξευγενισμό από 148,48 έως 92,8 Lβιοαερίου ανά Lδιαλύτηiv) οι εκπομπές CO2 κατά την αναγέννηση 250mLυδατικού διαλύματος ΜΕΑ ανέρχονται σε 15,325 L(STP).Μετά τον συγκερασμό των ανωτέρω σχετικάμε την εγκατάσταση ημιβιομηχανικής κλίμακας προέκυψε ότι για την αναβάθμιση του βιοαερίου θα χρησιμοποιηθεί μια στήλη απορρόφησης με συνολικό ύψος 3m και διάμετρο 12 cm. Το ύψος του πληρωτικού υλικού θα είναι 2,7m. Μια στήλη αναγέννησης με τις ίδιες διαστάσεις είναι απαραίτητη για την αναγέννηση της κορεσμένης αμίνης.Επιπρόσθετα, με βάση ένα υποθετικό σενάριο επέκτασης του προγράμματος και επομένως για ροή 134,761 m3βιοαερίου/h βρέθηκε το LifeCycleCostγια διαφορετικές τεχνικές αναβάθμισης βιοαερίου. Για τη μέθοδο χημικής απορρόφησης υπολογίστηκε κόστος 10,82 €/tnοικιακών αποβλήτων.Από την ανάλυση ευαισθησίας προκύπτει ότι μεγαλύτερη επιρροή στην τιμή της Κοστολόγησης του Κύκλου Ζωής έχει η κλίμακα παραγωγής (δυναμικότητα).Τέλος γίνεται αναφορά σε μία εναλλακτική μέθοδο αξιοποίησης του παραγόμενου βιοαερίου, αυτή της συμπαραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP).	el
heal.abstract	The increasingenergy demands of the modern society incombinationwith the growing need to prevent environmental disaster have led to the need for developingalternative forms of energy. In the framework of the European Waste4think program, the 12Municipality of Halandriin cooperation with the National Technical University of Athens investigates the possibility of recovering energy in the form ofbiogas from the fermentable fraction of household food waste. The present diploma thesis targets at the upgrading of the produced biogas in order to convert into transportation fuel.Consideringthe requirements of the final product (purity> 97% in CH4), the design of the biogas upgrading process was carried out using chemical adsorption. The diameterof the scrubber for operationin counterflowwas calculated at 0.43cm, which resulted in the choice of the bubbling method.Laboratory scale experiments were carried out in order to select the appropriate solvent forCO2removal, and the optimum time for the regeneration of the saturated amine solution through heatingIt was found that i) the 30% aqueous solution of MEA is the most effective solvent; ii) the 2-hour period is the optimum regeneration time at 110 ° C; iii) by sprinklingof fresh water in the adsorption column and by adding a “fresh” amine solution to counterbalance losses due to evaporation,between each successive cyclethe whole process was sustainable iv) CO2emissions during the regeneration of 250mL of aqueous MEA solution are 15,325L(STP).After combining the above, regarding the development of a pilot scale unit, an absorption column with a total height of 3 m and a diameter of 12 cm was used to upgrade the biogas. The height of the packing material was2.7m. A regeneration column of the same dimensions is necessary for the regeneration of the saturated amine.Additionally, based on a hypothetical scenario with a flow of 134,761 m3of biogas/ h, the Life Cycle Cost was estimatedfor different biogas upgrade techniques. For the chemical adsorption method, a cost of 10.82 € / tn of household waste was calculated. The sensitivity analysis shows that the production scale (capacity) has a greater influence on the LCC.Finally, a reference to an alternative method for the valorizationof biogas wasmade, that of cogeneration of heat and electricity	en
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	98 σ.
heal.fullTextAvailability	true