Μοντελοποίηση πιλοτικής μονάδας χημικής απορρόφησης για δέσμευση CO2

Πλακιάς, Δημοσθένης; Plakias, Dimosthenis

dc.contributor.author	Πλακιάς, Δημοσθένης	el
dc.contributor.author	Plakias, Dimosthenis	en
dc.date.accessioned	2022-11-02T08:57:39Z
dc.date.available	2022-11-02T08:57:39Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56071
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23769
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Χημική απορρόφηση	el
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	Διαστασιολόγηση	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Κόστος	el
dc.title	Μοντελοποίηση πιλοτικής μονάδας χημικής απορρόφησης για δέσμευση CO2	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Χημική απορρόφηση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-06-27
heal.abstract	Στην εν λόγω μεταπτυχιακή εργασία μελετάται πιλοτική μονάδα δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα που έπεται της διεργασίας καύσης φυσικού αερίου σε βιομηχανικό λέβητα για παραγωγή θερμότητας. Οι ευρωπαϊκές οδηγίες αλλά και η υπογραφή της συνθήκης του Παρισιού το Δεκέμβριο του 2015, σύμφωνα με την οποία τέθηκε ως στόχος η παγκόσμια μέση θερμοκρασία το 2100 να μην ξεπερνά κατά 2 ᵒC την αντίστοιχη θερμοκρασία πριν τη βιομηχανική επανάσταση έθεσαν το πλαίσιο για τον περιορισμό των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Λαμβάνοντας μάλιστα υπόψη την τιμή του CO2 στο ευρωπαϊκό εμπόριο ρύπων, εμφανής είναι η προσπάθεια που γίνεται για περαιτέρω ένταξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο ενεργειακό μίγμα των χωρών για τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος. Από την άλλη, ορισμένα μειονεκτήματα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αλλά και η αδυναμία άμεσης εξάλειψης χρήσης των ορυκτών καυσίμων ωθεί στην ανάγκη επεξεργασίας των καυσαερίων τους με σκοπό να μην εγχέονται στην ατμόσφαιρα μεγάλα ποσά διοξείδιου του άνθρακα. Μια από τις πιο δημοφιλείς και συχνά εφαρμοζόμενες διεργασίες για απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα είναι η χημική απορρόφηση με χρήση υδατικών διαλυμάτων αλκανολαμινών, ωστόσο ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στο ενεργειακό κόστος με τη χρήση ατμού κατά την αναγέννηση του διαλύτη. Αρχικά παρουσιάζεται μια εισαγωγή στο λογισμικό AspenPlus το οποίο και χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση διεργασιών δέσμευσης και απομάκρυνσης CO2. Παρουσιάζεται το θερμοδυναμικό μοντέλο καύσης με χρήση της καταστατικής μεθόδου Peng-Robinson για την προσομοίωση καύσης υδρογονανθράκων, καθώς και τα αποτελέσματα που δίνει το λογισμικό για την καύση φυσικού αερίου και βιοαερίου δύο συστάσεων. Επίσης, μελετάται εκτενώς το θερμοδυναμικό μοντέλο eNRTL που αποτελεί την πιο διαδεδομένη επιλογή μοντελοποίησης ηλεκτρολυτικών διεργασιών, όπως η φυσικοχημική απορρόφηση με χρήση υδατικού διαλύματος MDEA (40% wt) και παρουσιάζεται αναλυτικά το διάγραμμα ροής που χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της χημικής απορρόφησης CO2 μετά απο καύση. Στη συνέχεια, με χρήση του μοντέλου επίλυσης βαθμίδων ισορροπίας για τις αποστακτικές στήλες, επιχειρείται ανάλυση ευαισθησίας με σκοπό την εύρεση των σημαντικών για τη διεργασία παραμέτρων. Αποδεικνύεται ότι παράμετροι όπως η συγκέντρωση του CO2 στο ρεύμα τροφοδοσίας των καυσαερίων, ο λόγος ανθράκωσης του τροφοδοτούμενου στη στήλη απορρόφησης διαλύτη, η πίεση και η θερμοκρασία στη στήλη απορρόφησης αλλά και το ποσοστό δέσμευσης που τελικά επιλέγεται διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις ενεργειακές καταναλώσεις της διεργασίας. Συγκεκριμένα, η δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα μετά την καύση φυσικού αερίου έχει μικρότερες ενεργειακές καταναλώσεις για την ίδια εισερχόμενη θερμική ισχύ σε σύγκριση με αυτή του βιοαερίου. Ο καθαρισμός και δέσμευση CO2 από απαέρια καύσης φυσικού αερίου επανεξετάζεται και με χρήση κινητικού μοντέλου για τις αποστακτικές στήλες. Το συγκεκριμένο μοντέλο θεωρείται πιο ακριβές, τα αποτελέσματα του αξιόπιστα, αλλά δίνει και τη δυνατότητα διαστασιολόγησης των αποστακτικών στηλών. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν υποδεικνύουν χαμηλότερες ενεργειακές καταναλώσεις σε σχέση με το μοντέλο ισορροπίας. Τέλος, γίνεται μια τεχνοοικονομική ανάλυση, καθώς ο εξοπλισμός μονάδας χημικής απορρόφησης για δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα μετά την καύση φυσικού αερίου 1MWth σε κανονικές συνθήκες διαστασιολογείται και εισάγεται στο λογισμικό Aspen-In Plant Cost Simulator για τη διερεύνηση του συνολικού κόστους εξοπλισμού. Υπολογίζεται το πάγιο και το λειτουργικό κόστος, ενώ επιχειρείται και η κοστολόγηση μιας μονάδας καθαρισμού μικρότερης κλίμακας (scale down) με τον καθαρισμό μέρους του ολικού ρεύματος των καυσαερίων.	el
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false