Προσομοίωση και τεχνοοικονομική αξιολόγηση βιοχημικών διεργασιών δέσμευσης και μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα προερχόμενου από απαέρια βιομηχανίας προς χημικές ενώσεις υψηλής αξίας

Γούμενος, Αθανάσιος; Goumenos, Athanasios

dc.contributor.author	Γούμενος, Αθανάσιος	el
dc.contributor.author	Goumenos, Athanasios	en
dc.date.accessioned	2020-04-01T16:23:46Z
dc.date.available	2020-04-01T16:23:46Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50018
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17716
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείρηση Ενέργειας”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Τεχνοοικονιμικά	el
dc.subject	Δέσμευση και αξιοποίηση	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Αλκοόλες	el
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Technoeconomics	el
dc.subject	Carbon capture and utilization	el
dc.subject	Carbon dioxide	el
dc.subject	Alcohols	el
dc.title	Προσομοίωση και τεχνοοικονομική αξιολόγηση βιοχημικών διεργασιών δέσμευσης και μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα προερχόμενου από απαέρια βιομηχανίας προς χημικές ενώσεις υψηλής αξίας	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-04
heal.abstract	Από την ευρωπαϊκή νομοθεσία (Οδηγία 2009/31/ΕΚ) προκύπτει η αναγκαιότητα της μείωσης εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2), θέτοντας ως στόχο την εμπορική εφαρμογή σχετικών τεχνολογιών έως το 2020. Η απευθείας καταλυτική μετατροπή σε χρήσιμες χημικές ενώσεις του CO2 που εμπεριέχεται στα καυσαέρια βιομηχανικών μονάδων από την πηγή εκπομπής ήταν απαγορευτική έως τώρα, κυρίως λόγω του πολύ υψηλού κόστους της. Για το λόγο αυτό ερευνούνται τα τελευταία χρόνια οι βιολογικές μέθοδοι, με χρήση είτε αυτότροφων μικροοργανισμών, είτε ενζυμικών συστημάτων, οι οποίες παρουσιάζουν μικρότερα λειτουργικά κόστη από τις συμβατικές καταλυτικές μεθόδους, αλλά και αξιόλογη αποτελεσματικότητα. Στην παρούσα εργασία λοιπόν αρχικά πραγματοποιείται καθαρισμός απαερίων που ελήφθησαν από βιομηχανία παραγωγής χάλυβα και είναι πλούσια σε αέρια όπως CO2 , CO και Η2 και σε διαφορετικές συνθήκες θα εκπέμπονταν στην ατμόσφαιρα με μικρή επεξεργασία. Τα αέρια αυτά αρχικά επεξεργάζονται και καθαρίζονται από ρύπους και στη συνέχεια επεξεργάζονται προς παραγωγή χρήσιμων για τη βιομηχανία πρώτων υλών όπως αλκοόλες (στη συγκεκριμένη περίπτωση βουτανόλη και εξανόλη). Η βάση των υπολογισμών ήταν η επεξεργασία 1,4 Mton/year διοξειδίου του άνθρακα και με χρήση τυπικών συστάσεων απαερίων βιομηχανιών του συγκεκριμένου τύπου, υπολογίστηκε η συνολική ποσότητα αερίων προς επεξεργασία Μετά τον καθαρισμό από ρύπους, τα απαέρια εισάγονται στο σύστημα μετατροπής τους σε αλκοόλες. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε προσομοίωση σε περιβάλλον Aspen Plus. Στην προσομοίωση μοντελοποιήθηκε ο αντιδραστήρας που απαιτείται για τη μετατροπή αυτή με βάση τις αντιδράσεις που πραγματοποιούνται. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε προσομοίωση του συστήματος διαχωρισμού των αλκοολών βελτιστοποιώντας κάθε στάδιο της διαδικασίας ξεχωριστά με στόχο την επίτευξη του καλύτερου δυνατού καθαρισμού αλλά και την παραλαβή του μεγαλύτερου μέρους των προϊόντων που παράχθηκε στο βιοαντιδραστήρα. Τελικά ήταν δυνατή η απομόνωση των δυο αλκοολών (βουτανόλης και εξανόλης) σε ξεχωριστά ρεύματα και με πολύ υψηλές καθαρότητες (άνω του 99%) Τέλος πραγματοποιήθηκε τεχνοοικονομική αξιολόγηση της διεργασίας, αφού προηγήθηκε διαστασιολόγηση και κοστολόγηση όλων των επιμέρους εξαρτημάτων και εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε. Επιπλέον υπολογίστηκαν οι απαιτήσεις του συγκεκριμένου συστήματος. σε νερό, χημικά και ηλεκτρική ενέργεια και ελήφθησαν αποτελέσματα για την οικονομική βιωσιμότητα της διεργασίας. Τελικά προέκυψε ότι μια τέτοια μονάδα θα είναι οικονομικά βιώσιμη, ωστόσο απαιτείται ακόμα έρευνα σε εργαστηριακό και πιλοτικό επίπεδο για τη λήψη όλο και πιο λεπτομερών και ακριβών υπολογισμών	el
heal.advisorName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	83 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false