Ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση μονάδων IGCC με βιομάζα, δέσμευση CΟ2 και συμπαραγωγή μεθανόλης

Παυλής, Χρήστος; Pavlis, Christos

dc.contributor.author	Παυλής, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Pavlis, Christos	en
dc.date.accessioned	2020-03-30T18:56:09Z
dc.date.available	2020-03-30T18:56:09Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49978
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17676
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείρηση Ενέργειας”	el
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	Δέσμευση CO2-K2CO3	el
dc.subject	Μεθανόλη	el
dc.subject	Ενέργεια	el
dc.subject	Εξέργεια	el
dc.subject	IGCC	en
dc.subject	Methanol	en
dc.subject	Energy	en
dc.subject	CO2 Capture-K2CO3	en
dc.subject	Exergy (el)	en
dc.title	Ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση μονάδων IGCC με βιομάζα, δέσμευση CΟ2 και συμπαραγωγή μεθανόλης	el
dc.title	Energy and Exergy analysis of biomass IGCC units with CO2 capture and methanol cogeneration	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μηχανολογία	el
heal.classification	Engineering	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-04
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην αξιολόγηση τριών μονάδων αεριοποίησης βιομάζας με αξιοποίηση του παραγόμενου αερίου σύνθεσης σε διάταξη αεριοστροβίλου ή/και στη μεταποίηση του σε άλλα χρήσιμα χημικά. Η διπλωματική εργασία ξεκίνα με την επεξήγηση των όρων βιομάζα και αέριο σύνθεσης. Στη συνέχεια ακολουθεί βιβλιογραφική ανασκόπηση των επιμέρους διεργασιών και τεχνολογιών οι οποίες απαρτίζουν μια μονάδα IGCC. Οι τεχνολογίες ανάλογα με τις απαιτήσεις και τον σχεδιασμό μιας μονάδος IGCC ποικίλουν οπότε δίνεται έμφαση στις τεχνολογίες οι οποίες εμπεριέχονται στο σχεδιασμό της συγκεκριμένης μονάδος. Οι διεργασίες που αναλύονται είναι η αεριοποίηση, ο καθαρισμός του αερίου σύνθεσης, η αναβάθμιση του αερίου σύνθεσης και η δέσμευσης CO2, η καύση του αερίου σε αεριοστρόβιλο, η ενσωμάτωση λέβητα ανάκτησης θερμότητας, καθώς και οι διεργασίες αποθήκευσης CO2 και καταλυτικής μετατροπής του αερίου σύνθεσης σε μεθανόλη. Με το πέρας της βιβλιογραφικής ανασκόπησης ξεκινά τη θερμοδυναμική μοντελοποίηση των μονάδων IGCC η οποία πραγματοποιείται στο περιβάλλον του λογισμικού Aspen Plus. Αρχικά επιλέγονται οι ιδιότητες και οι μέθοδοι ανάλυσης του θερμοδυναμικού μοντέλου καθώς και τα απαραίτητα χημικά συστατικά τα οποία λαμβάνουν χώρα σε όλες της διεργασίες του μοντέλου προσομοίωσης της μονάδος IGCC. Στη συνέχεια ξεκινά η μοντελοποίηση του αεριοποιητή ρευστοποιημένης κλίνης. Η καύσιμη πρώτη ύλη που επιλέχτηκα είναι τα υπολείμματα ξυλείας και τα μέσα οξείδωσης είναι ο ατμός και το οξυγόνο. O αεριοποιητής εργάζεται σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση το οποίο ευνοεί τη λειτουργία διαφόρων διεργασιών κατάντη του αεριοποιητή. Η επιλογή του οξυγόνου ως οξειδωτικό μέσο συνεπάγεται τη παρουσία μιας μονάδος διαχωρισμού αέρα έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η απαραίτητη ποσότητα οξυγόνου αεριοποίησης. Επιπλέον, η επιλογή ξυλώδους βιομάζας καθιστά αναγκαία την ύπαρξη ξηραντήρα ώστε να βελτιώνεται η ποιότητα του εισαγόμενου καυσίμου στον αεριοποιητή. Οι προαναφερόμενες βοηθητικές μονάδες μοντελοποιηθήκαν και σχεδιάστηκαν ώστε να εξυπηρετούν τον αεριοποιητή. Στη συνέχεια ακολουθεί η μοντελοποίηση της μονάδος καταλυτικής αναμόρφωσης υδρογονανθράκων και η μοντελοποίηση των διεργασιών καθαρισμού, αναβάθμισης και ψύξης του αερίου σύνθεσης. Όλες οι μοντελοποιήσεις βασίζονται σε πραγματικές παραμέτρους που προέκυψαν μέσα από βιβλιογραφική ανασκόπηση καθώς και από παραμέτρους πραγματικών μονάδων. Έπειτα ακολουθεί η περιγραφή της μοντελοποίησης της μονάδος δέσμευσης και αποθήκευσης CO2. Πρόκειται για μια διάταξη απορρόφησης/εκρόφησης με χρήση διαλυμάτων ανθρακικού καλίου (Κ2CO3). Το αέριο σύνθεσης εισέρχεται στη στήλη απορρόφησης η οποία δεσμεύει το CO2 το οποίο εκροφάται στη στήλη εκρόφησης και οδηγείται για συμπίεση και αποθήκευση. Στη συνέχεια ακολουθεί μοντελοποίηση του αεριοστροβίλου, του λέβητα ανάκτησης θερμότητας του ατμοστροβίλου και της μονάδος σύνθεσης της μεθανόλης. Το απαλλαγμένο από CO2 αέριο εξέρχεται από τη στήλη απορρόφησης και οδηγείται για καύση στον αεριοστρόβιλο με σκοπό την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος ή ένα μέρος του για σύνθεση μεθανόλης. Τα καυσαέρια του αεριοστροβίλου οδηγούνται στο λέβητα ανάκτησης θερμότητας με σκοπό τη παραγωγή ατμού και την αξιοποίηση του στον ατμοστρόβιλο για περεταίρω ηλεκτροπαραγωγή. Τέλος πραγματοποιούνται οι αναλύσεις των αποτελεσμάτων και η παρουσίαση τους.	el
heal.abstract	The present thesis aims to evaluate three biomass gasification plants by utilizing the gas produced in a gas turbine assembly and / or converting it into other useful chemicals. The thesis begins with an explanation of the terms biomass and syngas. Following is a bibliographic overview of the individual processes and technologies that make up an IGCC unit. Technologies vary according to the requirements and design of an IGCC unit, so emphasis is placed on the technologies involved in the design of that unit. The processes analyzed are gasification, purification of the synthesis gas, upgrading of the synthesis gas and CO2 capture, combustion of gas in a gas turbine, incorporation of a heat recovery boiler, as well as processes of CO2 storage and catalytic conversion of gas. methanol. At the end of the literature review, the thermodynamic modeling of the IGCCs is carried out in the Aspen Plus® software environment. The properties and methods of analysis of the thermodynamic model as well as the necessary chemical constituents that take place in all processes of the IGCC simulation model are initially selected. Modeling of the fluidized bed gasifier then begins. The fuel of choice for me is wood waste and the oxidizing agents are steam and oxygen. The gasifier operates at high temperature and pressure which favors the operation of various processes downstream of the gasifier. Choosing oxygen as an oxidizing agent involves the presence of an air separation unit to ensure the necessary amount of oxygen gasification. In addition, the choice of woody biomass makes it necessary to have a dryer in order to improve the quality of the imported fuel in the gasifier. The aforementioned auxiliary units were modeled and designed to serve the gasifier. Following is the modeling of the hydrocarbon catalytic reforming unit and the modeling of the purification, upgrading and cooling processes of the synthesis gas. All modeling is based on actual parameters obtained through a literature review as well as real unit parameters. The following is a description of the modeling of the CO2 capture and storage unit. This is an absorption / desorption device using potassium carbonate solutions (K2CO3). The synthesis gas enters the absorption column which captures the CO2 that is absorbed in the desorption column and is driven for compression and storage. Next comes the modeling of the gas turbine, the steam turbine heat recovery boiler and the methanol synthesis unit. The CO2-free gas exits the absorption column and is driven to combustion in the gas turbine for the purpose of producing electrical power or a part thereof for methanol synthesis. The gas turbine exhaust is driven to the heat recovery boiler for steam generation and utilized in the steam turbine for further power generation. Finally, the results are analyzed and presented.	en
heal.advisorName	Κακαράς, Εμμανουήλ
heal.advisorName	Kakaras, Emmanuel
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος
heal.committeeMemberName	Karellas, Sotirios
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	128 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false