Μοντελοποίηση και σχεδιασμός εργαστηριακής κλίμακας μονάδας δέσμευσης CO2 από καυσαέρια με χρήση υγρού οργανικού διαλύτη σε στήλες απορρόφησης

Γεωργίου, Κώστας; Georgiou, Kostas

dc.contributor.author	Γεωργίου, Κώστας	el
dc.contributor.author	Georgiou, Kostas	en
dc.date.accessioned	2022-12-07T08:22:05Z
dc.date.available	2022-12-07T08:22:05Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56354
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24052
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα	el
dc.subject	Δέσμευση CO2	el
dc.subject	Στήλη απορρόφησης	el
dc.subject	Στήλη αναγέννησης	el
dc.subject	Οργανικοί διαλύτες	el
dc.subject	Αποθήκευση CO2	el
dc.subject	Αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα	el
dc.subject	Διαχωρισμός διοξειδίου του άνθρακα από καυσαέρια	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Καυσαέρια από καύση Φυσικού Αερίου	el
dc.subject	CO2 capture	en
dc.subject	Absorption column	en
dc.subject	Stripper column	en
dc.subject	Organic solvents	en
dc.subject	CO2 storage	en
dc.subject	CO2 capture from flue gases	en
dc.subject	CO2	en
dc.subject	Flue gases from Natural Gas	en
dc.title	Μοντελοποίηση και σχεδιασμός εργαστηριακής κλίμακας μονάδας δέσμευσης CO2 από καυσαέρια με χρήση υγρού οργανικού διαλύτη σε στήλες απορρόφησης	el
dc.title	Μodeling and design of a laboratory-scale post combustion CO2 capture unit using liquid organic solvent in absorption columns	en
dc.title	Μodeling and design of a laboratory-scale post combustion CO2 capture unit using liquid organic solvent in absorption columns	en
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση και ο σχεδιασμός μιας πειραματικής μονάδας δέσμευσης CO2 στο Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων (ΕΑΛ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η μονάδα θα χρησιμοποιεί καυσαέρια που παράγονται από την καύση 1 MW Φυσικού Αερίου ή Βιοαερίου, στο Εργαστήριο, χρησιμοποιώντας τον λέβητα που είναι εγκατεστημένος αυτή τη στιγμή στις εγκαταστάσεις. Η παραγωγή των καυσαερίων μοντελοποιείται στο λογισμικό SMath Studio και η μονάδα δέσμευσης CO2 διαμορφώνεται και προσομοιώνεται στο λογισμικό Aspen Plus®. Ο στόχος είναι να ενσωματωθεί η μονάδα δέσμευσης CO2 με τον λέβητα και να χρησιμοποιηθούν τα παραγόμενα καυσαέρια για τη δέσμευση και αποθήκευση CO2 και η παραγόμενη ενέργεια για τις ενεργειακές απαιτήσεις της μονάδας δέσμευσης CO2.	el
heal.classification	Mechanical engineering	en
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.classification	Μηχανολογία Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-18
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση και ο σχεδιασμός μιας πειραματικής μονάδας δέσμευσης CO2 στο Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων (ΕΑΛ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η μονάδα θα χρησιμοποιεί καυσαέρια που παράγονται από την καύση 1 MW Φυσικού Αερίου ή Βιοαερίου, στο Εργαστήριο, χρησιμοποιώντας τον λέβητα που είναι εγκατεστημένος αυτή τη στιγμή στις εγκαταστάσεις. Η παραγωγή των καυσαερίων μοντελοποιείται στο λογισμικό SMath Studio και η μονάδα δέσμευσης CO2 διαμορφώνεται και προσομοιώνεται στο λογισμικό Aspen Plus®. Ο στόχος είναι να ενσωματωθεί η μονάδα δέσμευσης CO2 με τον λέβητα και να χρησιμοποιηθούν τα παραγόμενα καυσαέρια για τη δέσμευση και αποθήκευση CO2 και η παραγόμενη ενέργεια για τις ενεργειακές απαιτήσεις της μονάδας δέσμευσης CO2. Στο πλαίσιο της μοντελοποίησης της εγκατάστασης, πραγματοποιείται παραμετρική μελέτη της επίδρασης διαφόρων παραγόντων όπως η πίεση λειτουργίας της στήλης απορρόφησης/αναγέννησης στην απόδοση της εγκατάστασης και στις ενεργειακές απαιτήσεις της μονάδας, τόσο μέσα από την ανάπτυξη ενός μοντέλου ισορροπίας (equilibrium) αλλά και μοντέλου ρυθμού (rate-based), στο λογισμικό Aspen Plus®. Με βάση αυτήν την ανάλυση ακολουθεί η επιλογή των συνθηκών λειτουργίας της μονάδας στοχεύοντας στην ελαχιστοποίηση των ενεργειακών καταναλώσεων της εγκατάστασης με ταυτόχρονη επίτευξη ικανοποιητικής απορρόφησης του CO2. Στη συνέχεια ακολουθεί ο σχεδιασμός και η διαστασιολόγηση των βασικών υποσυστημάτων της σχεδιαζόμενης μονάδας, όπως η στήλη απορρόφησης, η στήλη αναγέννησης διαλύτη, οι εναλλάκτες θερμότητας κ.ο.κ. Ο σχεδιασμός πραγματοποιείται για επεξεργασία μέχρι και του 20% των καυσαερίων που παράγονται από την καύση 1 MW Φ.Α., ενώ ως διαλύτης στην συγκεκριμένη διεργασία επιλέγεται ο MDEA, για χρήση σε υδατικό διάλυμα MDEA-H2Ο, με 30% κατά μάζα περιεκτικότητα σε διαλύτη. Το σχεδιαζόμενο σύστημα επιτυγχάνει την δέσμευση του 90% του CO2 που επεξεργάζεται, με τις ενεργειακές καταναλώσεις της εγκατάστασης να προβλέπονται 30,11 kWth για αναγέννηση του διαλύτη, 172,4 kWcool για ψύξη με χρήση νερού και 8,4 kWel για την ισχύ των διαφόρων υποσυστημάτων (αντλιών/συμπιεστών).	el
heal.abstract	The object of this thesis is the modeling and design of an bench-scale CO2 capture unit at the Laboratory of Steam Boilers and Thermal Plants (LSBTP) of the National Technical University of Athens. The unit will use exhaust gases produced by the combustion of 1 MW of Natural Gas or Biogas, in the Laboratory, using the boiler that is currently installed on the premises. The exhaust production is modeled in the SMath Studio software and the CO2 capture unit is configured and simulated in the Aspen Plus® software. The goal is to integrate the CO2 capture unit with the boiler and to use the generated exhaust gas for CO2 capture and storage and the energy produced for the energy requirements of the CO2 capture unit. In the context of modeling the plant, a parametric study of the effect of various factors such as the operating pressure of the absorption / regeneration column on the performance of the CO2 absorption process and the energy requirements of the unit is carried out, both through the development of an equilibrium model and a rate-based model, in the Aspen Plus® software. Based on this analysis, the selection of the operating conditions of the unit follows, aiming at minimizing the energy consumption of the installation while achieving satisfactory CO2 absorption. Then follows the design and dimensioning of the basic subsystems of the designed unit, such as the absorption column, the solvent regeneration column, the heat exchangers etc. The design is carried out for the treatment of up to 20% of the exhaust gases produced by the combustion of 1 MW Natural Gas, while MDEA is selected as the solvent in this process, for use in an aqueous solution of MDEA-H2O, with a 30% mass content in solvent. The designed system achieves the absorption of 90% of the CO2 processed, with the energy consumption of the plant estimated 30,11 kWth for solvent regeneration, 172,4 kWcool for cooling using water and 8,4 kWel for the power of the various subsystems (pumps/compressors).	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	185 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false