Post on 01-Mar-2019
SLAJD 1
Sorbenty fizyko-chemiczne do usuwania dwutlenku węgla
mgr inż. Dominika Bukalak
POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
Wysowa, 04-07 maja 2010
SLAJD 2
Problem emisji CO2
Rys. 1 Emisja dwutlenku węgla na świecie [1] Rys. 2 Udział emisji CO2 z poszczególnych sektorów na świecie [2]
Protokół z KiotoRedukcja antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych o około 5% poniżej poziomu z
1990 roku w okresie od 2008 do 2012 roku.
SLAJD 3
Techniki usuwania CO2 po procesie spalaniaSeparacja membranowa
wysokie ciśnienie
niskie ciśnienie
membrana separacyjna membrana adsorpcyjna
CO2
Rys. 3 Schemat oddzielenia CO2 metodą separacji membranowej [3]
SLAJD 4
Wstęp
Techniki usuwania CO2 po procesie spalaniaSeparacja kriogeniczna
recyrkulacja spalin
kociołenergetyczny
układwytwarzania tlenu
azot
tlen
spaliny
kwaśna woda
zawracanie tlenu do obiegu
CO2
urządzenie kriogeniczne
sprężarka
Rys. 4 Ideowy schemat metody kriogenicznej [3]
SLAJD 5
Wstęp
Absorpcja chemiczna z zastosowaniem skruberów aminowych
Techniki usuwania CO2 po procesie spalania
powietrze
węgielkomora
spalania
CO2gazy spalinowe bez CO2
spaliny
sorbent +CO2
sorbent
Abs
orbe
r
Des
orbe
rCIEPŁO
Rys. 6 Schemat usuwania CO2 ze spalin metoda absorpcyjną [3]
Najczęściej stosowane ciecze absorpcyjne:
monoetyloamina MEAdietyloamina DEAwodny roztwór amoniakuwodny roztwór
kwaśnego węglanu potasu
SLAJD 6
Adsorpcja z zastosowaniem adsorbentów fizycznych
Techniki usuwania CO2 po procesie spalania
Najczęściej stosowane adsorbenty:
węglowe sita molekularnewęgiel aktywnyżel glinowy i krzemionkowymezoporowate sita molekularnezeolity syntetyczne 4A, 5A, 13Xzeolity syntezowane z popiołów lotnych Na-A, Na-X, Na-P1
NOWA IDEANOWA IDEA
Badania nad otrzymaniem efektywnego sorbentu CO2poprzez impregnację podłoża fizycznego roztworami amin.
Sorbent fizykoSorbent fizyko--chemicznychemiczny
SLAJD 7
Procedura syntezy zeolitów z popiołów lotnych
H2O
METODA FUZJI
stałe NaOH
stapianie
mielenie
produkt
przemywanie produktu wodą destylowaną
filtracja
ogrzewanie
roztwór NaOH
METODA HYDROTERMALNA
ANALIZA XRD
Metody syntezy zeolitów z popiołów lotnych
Rys. 7 Metodyka prowadzenia syntezy zeolitów z popiołów lotnych [lit]
SLAJD 8
Impregnacja podłoża fizycznego aminami- etap I
1. Podłoże fizyczne – zeolity komercyjne 4A, 5A
2. Amina użyta do impregnacji – trietanolamina TEA
3. Stężenie aminy w roztworze – 50%
4. Stosunek zeolit : amina- 1:2
podłoże fizyczne -zeolity
roztwór aminy
wytrząsanie w czasie 4h
sączenie suszenie w temperaturze
pokojowej
Rys. 8 Schemat prowadzenia impregnacji podłoża fizycznego aminami
SLAJD 9
Wstępne badania sorpcji CO2 na sorbencie fizyko-chemicznym z zastosowaniem termograwimetru
0 100 200 300 400 500 600 700
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 VIVIVIIIte
mpe
ratu
ra [ °C
]
czas procesu [min]
I II
ETAPtemperatura początkowa-temperatura końcowa [°C]
czas [min]
stopień nagrzewania/chłodzenia [°C/min] gaz
przepływ gazu [ml/min]
I 25°C÷100°C 20°C/min N2 50ml/min
II 100°C 30 N2 50ml/min
III 100°C÷25°C 2°C/min N2 50ml/min
IV 25°C 120 CO2 50ml/min
V 25°C÷100°C 0,25°C/min CO2 50ml/min
VI 100°C 120 N2 50ml/min
SLAJD 10
Wstępne wyniki badań
0 100 200 300 400 500 600 700
9,0
9,2
9,4
9,6
9,8
10,0
10,2
10,4
mas
a pr
óbki
[mg]
czas procesu [min]
zeolit 4A + 50% TEA
0 100 200 300 400 500 600 7005,9
6,0
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5
6,6
mas
a pr
óbki
[mg]
czas procesu [min]
zeolit 5A + 50% TEA
Zdolność sorpcyjna dla próbki 4A(50) wyniosła 66,94mgCO2 / g sorbentu
Zdolność sorpcyjna dla próbki 5A(50) wyniosła 48,93mgCO2 / g sorbentu
SLAJD 11
Literatura:
1. Strona Internetowa: http://www.money.pl/gospodarka/wiadomosci/artykul/kto;zalapie;sie;na;bezplatne;trucie,45,0,565293.html 2. Strona Internetowa: http://www.segreguje.org.pl/1,Aktualnosci.html3. „SPOSOBY REDUKCJI EMISJI CO2 Z PROCESÓW ENERGETYCZNYCH” Janusz Kotowicz, Katarzyna Janusz „Rynek Energii”- nr
1/20074. ADAMCZYN Z, BIAŁECKA B,HALSKI M, 2005, „Hydrotermalna synteza zeolitów z odpadów paleniskowych Elektrowni Łaziska” in:
Prace Naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko, 1/2005, pp.49-565. GONI S, GUERRERO A, LORENZO M.P,2006 „Efficiency of fly ash belite cement and zeolite matrices for immobilizing cesium”, in:
Journal of Hazardous Materiale, B137, pp. 1608-1617.6. HOLLMAN G.G, STEENBRUGGEN G. JANSSEN-JURKOVICOVA M.; 1999, „ A two- step process for synthesis of zeolites from coal
fly ash” in: Fuel vol.78, pp.1225-12307. INADA M, YUKARI E, ENOMOTO N, HOJO J.;2004 „Synthesis of zeolite from coal flu ashes with different silica-alumina
composition” in: Fuel, vol. 84 pp.299-3048. MAJCHRZAK-KUCĘBA I, NOWAK W, 2005 „A termogravimetric study of the adsorption of CO2 on zeolites synthesised from fly ash”,
in:Thermochemica Acta, 437, pp.67-74.9. QUEROL X i in.; 2007, „Synthesis of high ion Exchange zeolites from coal fly ash” in: Geologia Acta. Vol. 5, No. 1, pp. 49-5710. QUEROL X i in., 1996, „ Synthesis of Na-zeolites from fly ash”, in: Fuel, vol.76, No.8, pp.793-799.11. QUEROL X i in. , 1994,”Synthesis of zeolites by alkaline activation of feroo-aluminous fly ash” in: Fuel, vol.14, No.8, pp.1226-1231.12. QUEROL X i in., 2000 „Synthesis of zeolites from fly ash at pilot plant scale. Examples of potential applications”, in: Fuel, vol.80,
pp.857-865.13. STEENBRUGGEN G, HOLLMAN G.G. ; 1997, „The synthesis of zeolites from fly ash and the properties of zeolite products”, in
Journal of Geochemical Exploration, vol. 62, pp.305-30914. SUCHECKI T.T, 2005 „Zeolity z popiołów lotnych. Otrzymywanie i aplikacje w inżynierii środowiska” Zakład Narodowy im.
Ossolińskich- Wydawnictwo Wrocław 15. WANBOK K, SEUNG-HOON J, BYOUNG JOON A.;1997 „Synthesis of Na-P1 zeolite from coal fly ash” in: Journal of
Ind.&Eng.Chemistry, vol.3, No.3, pp.185-190