Metody separace CO2 L. Veseý, P. Souka, CTU in Prague 8.4.2015
Separace CO2 Obecné metody Zákadní druhy separace CO2 v pokročié fázi vývoje. Účinnost separace se iší pode zvoené technoogie Obvyke počítáno max. 90% záchytu CO2
Absorpční proces Princip Absorpce Vypírání kapaným absorbentem (rozpouštědo nebo chemický reagent) Protiproudé uspořádání Absorbér Sycení media CO2 Desorpce Uvonění CO2 Regenerace media Zdroj: http://www.co2crc.com.au/aboutccs/cap_absorption.htm
Fyzikání absorpce Separace pynů pomocí jejich rozpouštění ve vhodném rozpouštěde Sožka (v tomto případě CO2) nereaguje s rozpouštědem Zachycené množství se řídí zákonem rozpustnosti pynů v kapaině (Henryho zákon) je úměrné parciánímu taku sožky Zvyšuje se s pokesem tepoty rozpouštěda Vhodné využití pro vyšší taky pynu Desorpce: Ohřev rozpouštěda Snížení taku
Chemická absorpce Separace pynů zaožená na chemické reakci pracovní átky s pynem Absorpce je exotermní reakce (uvoněné tepo je nutné odvést) Desorpce vyžaduje zvýšení tepoty + dodání tepa uvoněné absorpcí Pracovní roztok: voda a pracovní součenina Organické: - Aminy primární sekundární terciární heterocykické Anorganické: Amoniak Uhičitany akaických kovů sodný a drasený
Adsorpční proces Princip Adsorpce Separovaný pyn je zadržován na povrchu pevného těesa (adsorbentu) Požadavky na sorbent Seektivita Kapacita Životnost Dva zákadní typy: Fyzikání adsorpce Chemická adsorpce Zdroj: http://www.co2crc.com.au/aboutccs/cap_adsorption.htm
Zákadní typy Adsorpce Fyzikání Adsorpce: Separovaná sožka je vázána pomocí fyzikáních si (Van der Wasovými). Adsorpce v mikropórech sorbentu Adsorpce átky ve více vrstvách Maé tepené zabarvení procesu Adsorpci obecně zepšuje vyšší tak a nižší tepota Desorpce: Zvýšení tepoty Temperature swing (TSA) Snížení taku Pressure swing (PSA) Chemická adsorpce: Separovaná sožka tvoří chemickou (kovaentní) vazbu s chemicky aktivními centry na povrchu sorbentu Adsorpce v monovrstvě (ne aktivní centra) Výrazné tepené efekty při procesu Uvonění reakčního tepa při adsorpci Desorpce zvýšením tepoty (dodání tepa)
Membránová separace Princip Membránová separace Separace zaožena na rozdíných tacích před a za membránou Membrána: tenká překážka, která propouští/zadržuje vybranou átku Účinnost závisí na: Materiáu Konstrukci Typy membrán: Poymerické Anorganické Smíšené matrice Zdroj: http://www.co2crc.com.au/aboutccs/cap_membranes.htm
Kryogenní separace Vymražování CO2 (nízkotepotní destiace) závisí na jeho parciáním taku Spainy Počáteční koncentrace CO2 15 % obj. Tepota vymrzání 99,3 C Koncová koncentrace CO2 1 % obj. Nutná tepota -121,9 C Vysoký objem spain Postup náročný na spotřebu energie Pyn z IGCC Vysoký tak pynu Vyšší koncentrace CO2 Nižší objem pynu Stačí tepota koem -73 C Výhoda: produkce kapaného CO2
Uvažované technoogie pro separaci Seexo Rozpouštědo dimethyether a poyethyengyko (toxický). Rectiso Rozpouštědo methano (toxický) Puriso Rozpouštědo N-mety-pyrroidon (toxický) Karbonátová smyčka Tuhý sorbent (první tři průmysově zavedené, karbonátová smyčka ve vývoji)
Seexo Provozní tepota od 0 do 5 C provozní tak bízko atmosférického taku Dobrá Seektivita pro sufan (H2S) oxidu uhičitého (CO2) Vyšší pro H2S Rozpouštědo toxické Na obrázku: Technoogie seexou = dua-stage http://www.net.doe.gov/research/coa/energysystems/gasification/gasifipedia/seexo
Rectiso Provoz při tepotách pod bodem mrazu Provozní tepota od -10 do -70 C, provozní tak nad 2 MPa Vysoká tepená a chemická stabiita rozpouštěda Umožňuje odstraňování nečistot: Uhovodíky Amoniak Kyanovodík COS Seektivně H2S Seektivně CO2 Vysoký tak methanou způsobuje ztráty methanou do pynu. Rozpouštědo toxické http://www.net.doe.gov/research/coa/energysystems/gasification/gasifipedia/rectiso Na obrázku: Schéma technoogie pro produkci čistého CO2 a H2S / COS v odděených frakcí
Puriso Provozní parametry Provozní tepota od -40 do 40 C, provozní tak nad 2 MPa. Souží pro odstranění H2S, CO2, H2O, RSH, uhovodíků a eastomerů Vysoká seektivita pro H2S a CO2 Vysoká tepená a chemická stabiita rozpouštěda Nutné sušení pynu před vstupem do technoogie Zdroj: https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?fie_id=525 59
Karbonátová smyčka Chemický záchyt CO2 při tepotě 600 až 700 C. Regenerace je prováděná při tepotách nad 850 C. Využívá se dvojitý reaktor s cirkuačním fuidním ožem (CFB). Sorbent Vápenec Doomit Aternativní Zdroj: http://pubications.ib.chamers.se/records/futext/204154/204154.pdf
Separace CO2 pro IGCC Děkuji za pozornost