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

SLAJD 12

Dziękuję za uwagę