Разделенный поток при улавливании CO2 водным раствором аммиака

Вот перевод и адаптация вашего текста на русский язык в развернутом, профессиональном стиле, с сохранением всех технических деталей, цифр, дат и имен.

---

Глобальный тренд на декарбонизацию промышленности делает задачи моделирования систем улавливания и хранения углерода (Carbon Capture and Storage, CCS) одними из наиболее приоритетных в современной энергетике и химической технологии. Несмотря на то, что эталонным абсорбентом для химической абсорбции CO₂ традиционно считаются этаноламины (в частности, моноэтаноламин, МЭА), водный раствор аммиака представляет собой перспективную альтернативу благодаря более низкой стоимости реагента и значительно более высокой устойчивости к термической и окислительной деградации.

В рамках данного исследования была поставлена задача оптимизации процесса химической абсорбции диоксида углерода водным раствором аммиака из дымовых газов, образующихся при работе угольной электростанции. Для построения и анализа технологической схемы использовалась среда технологического моделирования Aspen Plus версий v11 и v12 с применением термодинамического пакета eNRTL (electrolyte Non-Random Two-Liquid). Выбор данного пакета обусловлен его способностью достоверно предсказывать фазовое равновесие и поведение ионных компонентов в жидкой фазе, что критически важно для корректного описания реакций аммиака с CO₂.

В ходе работы исследователи провели сравнительный анализ двух конфигураций процесса: классической (базовой) схемы и модифицированной схемы с разделенным потоком (split-flow process). В схеме с разделенным потоком регенерированный абсорбент (раствор аммиака) после десорбции делится на два отдельных потока: обедненный (lean) и полуобедненный (semi-lean). Ключевое отличие заключается в том, что полуобедненный поток подается не в верхнюю часть абсорбционной колонны, а в ее среднюю секцию, где он используется для организации межступенчатого охлаждения. Данный подход позволяет повысить общую поглотительную способность абсорбера за счет более эффективного отвода тепла экзотермической реакции и поддержания оптимального температурного профиля по высоте колонны.

В рамках численного эксперимента (Case Study) систематически варьировались ключевые технологические параметры: температурные режимы в абсорбере и десорбере, расход охлаждающей воды, подаваемой на промежуточные холодильники, а также расход греющего пара в ребойлере (кипятильнике) десорбционной колонны. Целью варьирования являлась минимизация энергопотребления ребойлера при обязательном сохранении целевой степени извлечения углекислого газа из дымовых газов.

Валидация разработанной модели проводилась путем сопоставления полученных расчетных данных с экспериментальными результатами, опубликованными в научной литературе. Сравнение показало высокую степень сходимости (корреляции) результатов, что подтверждает адекватность и надежность построенной симуляционной модели.

Итоговые результаты исследования продемонстрировали следующее:

1. Для достижения 95% степени удаления CO₂ из дымовых газов и одновременного снижения операционных затрат (энергопотребления) необходимо поддерживать температуру на выходе из нагревателя (подогревателя регенерированного раствора) на уровне ниже 80 °C.
2. Применение оптимизированной схемы с разделенным потоком (split-flow) позволило добиться существенной экономии энергии. В зависимости от конкретных режимных параметров, снижение энергопотребления в ребойлере по сравнению с базовой (классической) конфигурацией составило от 7,14% до 10,24%.

Таким образом, предложенная модификация процесса с разделением регенерированного потока аммиачного абсорбента является эффективным инструментом повышения энергоэффективности систем CCS на основе аммиачной очистки дымовых газов.

Источник

Источник

Теги

• #AspenPlus
• #CO2Capture
• #eNRTL
• #Optimization
• #EnergySaving

Источник: https://mdpi.com

#AspenPlus #CO2Capture #eNRTL #Optimization #EnergySaving