Theseus käyttökatko ma 22.4. klo 12 alkaen. Katko jatkuu 22.4. klo 15 asti ja on koko Theseuksen laajuinen. Lisäksi töiden käsittely ja syöttö on estetty ti 23.4. ainakin klo 12 asti.
Theseus service break from Mon 22.4. at 12:00. The break will last until 15:00 on Mon 22.4. and is Theseus-wide. In addition, processing and uploading of work will be blocked until at least 12:00 on Tue 23.4.
Absorption tehostaminen hiilidioksidin talteenottoprosessissa
Silvennoinen, Juha (2018)
Silvennoinen, Juha
Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201802202600
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201802202600
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkittiin Mikkelin ammattikorkeakoulussa patentoidun hiilidioksidin talteenottoprosessin absorptiovaiheen tehostamista. Absorptio toteutetaan kuplakolonnissa, jossa kuplakoko määrää aineensiirtopinta-alan. Vesiprosessissa kaasun liukoisuuden teoreettisen maksimin määrää Henryn laki, jonka perusteella prosessista tehtiin Excel-mallinnus. Mallinnuksen avulla huomattiin, että absorption tehostuminen voidaan erottaa savukaasun hiilidioksidipitoisuuden noususta, jonka muutoksille prosessi on herkkä.
Absorption tehostamiskeinoja etsittiin mallinnuksen avulla ja kirjallisuudesta. Myötävirtaan toimivalla jälkiabsorptiolaitteella olisi mahdollista ottaa talteen kuplakolonnista poistuvan kaasun hiilidioksidia. Tällöin prosessin talteenottoastetta voidaan parantaa ilman kuplakolonnin korkeuden kasvattamista. Kirjallisuudesta löytyneet lisäaineet silika-nanofluidi ja etanoli paransivat tutkimusten mukaan hiilidioksidin vesiabsorptiota jo pienessä pitoisuudessa. Kokeissa silika-nanofluidia ei ollut saatavilla, ja se korvattiin kolloidisella silikalla. Etanolikokeissa käytettiin denaturoitua etanolia.
Tärkeimmät kokeet tehtiin Savonlinnan Pääskylahden voimalaitoksen savukaasulla Carbon ReUse Finland Oy:n omistamalla pilot-kokoluokan hiilidioksidin talteenottoprosessilla. Kokeita tehtiin kahdella tavalla siten, että ensimmäisessä prosessista ei otettu ulos tuotekaasua ja toisessa otettiin. Ensimmäistä ajotapaa kutsuttiin kyllästyskokeeksi ja toista tuotekaasukokeeksi. Kokeet tehtiin niin, että kyllästyskokeesta siirryttiin tuotekaasukokeeseen muutaman tunnin viiveellä, joka syntyi prosessin siirtyessä vakiotilaan.
Etanoli paransi tuloksia verrattuna tasoon ilman lisäaineita. Poistokaasun hiilidioksidivirtaus laski tuotekaasukokeessa n. 22 %, kun etanolipitoisuus kiertovedessä oli n. 47 m-ppm. Silikakokeita tehtiin käyttäen kahta kolloidista silikaa, Levasil CC301 ja KemSil 517. Näistä KemSil ei vaikuttanut kokeiden tuloksiin havaittavasti. Levasil paransi tuloksia siten, että tuotekaasukokeessa poistokaasun hiilidioksidivirtaus laski n. 14 %. Tällöin silikapitoisuus kiertovedessä oli n. 0,025 m-%. Toisaalta, Levasil sisälsi hieman etanolia, kun taas KemSil ei sisältänyt. Poistokaasun mittaaminen oli suuremman mittaustarkkuuden takia parempi mittari absorption tehostumiselle, kuin tuotekaasun mittaaminen. Jälkiabsorptiolaitteen ja silika-nanofluidin testaaminen prosessissa ovat jatkotutkimuksen arvoisia aiheita.
Absorption tehostamiskeinoja etsittiin mallinnuksen avulla ja kirjallisuudesta. Myötävirtaan toimivalla jälkiabsorptiolaitteella olisi mahdollista ottaa talteen kuplakolonnista poistuvan kaasun hiilidioksidia. Tällöin prosessin talteenottoastetta voidaan parantaa ilman kuplakolonnin korkeuden kasvattamista. Kirjallisuudesta löytyneet lisäaineet silika-nanofluidi ja etanoli paransivat tutkimusten mukaan hiilidioksidin vesiabsorptiota jo pienessä pitoisuudessa. Kokeissa silika-nanofluidia ei ollut saatavilla, ja se korvattiin kolloidisella silikalla. Etanolikokeissa käytettiin denaturoitua etanolia.
Tärkeimmät kokeet tehtiin Savonlinnan Pääskylahden voimalaitoksen savukaasulla Carbon ReUse Finland Oy:n omistamalla pilot-kokoluokan hiilidioksidin talteenottoprosessilla. Kokeita tehtiin kahdella tavalla siten, että ensimmäisessä prosessista ei otettu ulos tuotekaasua ja toisessa otettiin. Ensimmäistä ajotapaa kutsuttiin kyllästyskokeeksi ja toista tuotekaasukokeeksi. Kokeet tehtiin niin, että kyllästyskokeesta siirryttiin tuotekaasukokeeseen muutaman tunnin viiveellä, joka syntyi prosessin siirtyessä vakiotilaan.
Etanoli paransi tuloksia verrattuna tasoon ilman lisäaineita. Poistokaasun hiilidioksidivirtaus laski tuotekaasukokeessa n. 22 %, kun etanolipitoisuus kiertovedessä oli n. 47 m-ppm. Silikakokeita tehtiin käyttäen kahta kolloidista silikaa, Levasil CC301 ja KemSil 517. Näistä KemSil ei vaikuttanut kokeiden tuloksiin havaittavasti. Levasil paransi tuloksia siten, että tuotekaasukokeessa poistokaasun hiilidioksidivirtaus laski n. 14 %. Tällöin silikapitoisuus kiertovedessä oli n. 0,025 m-%. Toisaalta, Levasil sisälsi hieman etanolia, kun taas KemSil ei sisältänyt. Poistokaasun mittaaminen oli suuremman mittaustarkkuuden takia parempi mittari absorption tehostumiselle, kuin tuotekaasun mittaaminen. Jälkiabsorptiolaitteen ja silika-nanofluidin testaaminen prosessissa ovat jatkotutkimuksen arvoisia aiheita.