Σχεδιασμός ολοκληρωμένων συστημάτων διεργασιών δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα (CO2) από μονάδες ηλεκτροπαραγωγής και εισπίεσης σε ταμιευτήρα πετρελαίου
Περίληψη
Η εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου από την παραγωγή ενέργειας αποτελεί στις μέρες μας μείζον θέμα επιστημονικής συζήτησης αλλά και έρευνας. Το αέριο το οποίο εκλύεται σε τεράστιες ποσότητες και αποτελεί την κύρια αιτία της κλιματικής αλλαγής είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) το οποίο είναι το κύριο προϊόν της καύσης των ορυκτών καυσίμων. Τις τελευταίες δεκαετίες γίνεται μια προσπάθεια δέσμευσης, μεταφοράς και γεωλογικής αποθήκευσης του διοξειδίου του άνθρακα με σκοπό τον μετριασμό των ποσοτήτων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα. Το πρώτο τμήμα της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας εστιάζεται
κυρίως στην προσομοίωση μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με καύση φυσικού αερίου στην οποία το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης καθώς και με τη χρήση αμινών. Επιπλέον, στη μέθοδο με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας του αντιδραστήρα ενανθράκωσης (600 o C ,620 o C και 650 o C) ως προς την παραγόμενη ποσότητα CO 2 /MWh, το ποσοστό δέσμευσης του CO 2 , τη καθαρότητα του CO 2 και τη παραγόμενη ενέργεια της μονάδας MWh/Kg CH 4 . Οι ίδιοι παράγοντες μελετήθηκαν και στην μέθοδο δέσμευσης με χρήση αμινών για διαφορετικούς λόγους επαναρροής του αναβραστήρα στον απογυμνωτή (0,7 και 3). Από την σύγκριση μεταξύ των δύο μεθόδων, προέκυψε ότι η δέσμευση με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης υπερτερεί αυτής των αμινών σε όλα τα κριτήρια αξιολόγησης. Το δεύτερο τμήμα αφορά τη βιβλιογραφική ανασκόπηση για τους τρόπους μεταφοράς του διοξειδίου του άνθρακα. Αναλύονται οι τεχνολογίες μεταφοράς του CO 2 , τα ποιοτικά κριτήρια-καθαρότητα του CO 2 , οι κίνδυνοι μεταφοράς καθώς και το κόστος. Στο τρίτο τμήμα, αναλύονται οι επιλογές που υπάρχουν για γεωλογική αποθήκευση του CO 2 και επιλέγεται για επιπλέον μελέτη η μέθοδος της επαυξημένης απόληψης πετρελαίου (EOR). Με στόχο τον υπολογισμό της ελάχιστης πίεσης αναμιξιμότητας (minimum miscibility pressure) του CO 2 (100% καθαρότητας) με το ρευστό ενός πετρελαϊκού ταμιευτήρα, πραγματοποιείται αρχικά προσομοίωση της ογκομετρικής συμπεριφοράς και ισορροπίας φάσεων του πετρελαϊκού ρευστού με χρήση κατάλληλης καταστατικής εξίσωσης. Για την προσομοίωση της ογκομετρικής συμπεριφοράς και της συμπεριφοράς φάσεων του πετρελαϊκού ρευστού, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός των 3συστατικών του πετρελαϊκού μίγματος (καθορισμός κρίσιμων ιδιοτήτων ψευδοσυστατικού), διερεύνηση της επίδρασης των δυαδικών συντελεστών αλληλεπίδρασης του μίγματος, χρήση συντελεστή διόρθωσης γραμμομοριακού όγκου ...
Nowadays, the emission of greenhouse gases from power stations is a major topic of scientific debate and research. The gas which is emitted in large quantities and is the main reason for the climate change is carbon dioxide (CO2), which is the main product of combustion of fossil fuels. In recent decades an effort has been made to capture, transport and geologically store the carbon dioxide in order to mitigate the quantities emitted into the atmosphere. The first part of this postgraduate diploma thesis focuses mainly on the simulation of Calcium Looping capture method as well as the Amine based capture method applied to
gas-fired power plants. In addition, a sensitivity analysis was performed to assess the influence of the carbonator temperature (600 ° C, 620 ° C and 650 ° C) on the amount of CO2 / MWh produced, the CO2 capture rate, the CO2 purity and the energy produced in MWh / Kg CH4. The same factors were also studied in the amine based method for different refluxing ratios of the reboiler in the stripper (0.7 and 3). The comparison between the two methods concluded that capture with Calcium Looping is superior in all factors. The second section refers to a bibliographic review of carbon dioxide transport. It analyzes CO2 transport methods, quality criteria - CO2 purity, transport risks as well as costs. In the third section, the options for geological storage of CO2 are analyzed and the enhanced oil recovery (EOR) method is selected for further study. In order to compute the minimum miscibility pressure of the pure CO2, a simulation of the volumetric behavior and phase equilibrium of the oil fluid is performed. The simulation included the characterization
of the components of the petroleum mixture (determination of critical properties of the pseudo-constituent) the investigation of the effect of the binary interaction coefficients of the mixture, the use of volume shift factors and the use of correlations for the better viscosity assessment ...
κυρίως στην προσομοίωση μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με καύση φυσικού αερίου στην οποία το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης καθώς και με τη χρήση αμινών. Επιπλέον, στη μέθοδο με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης μελετήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας του αντιδραστήρα ενανθράκωσης (600 o C ,620 o C και 650 o C) ως προς την παραγόμενη ποσότητα CO 2 /MWh, το ποσοστό δέσμευσης του CO 2 , τη καθαρότητα του CO 2 και τη παραγόμενη ενέργεια της μονάδας MWh/Kg CH 4 . Οι ίδιοι παράγοντες μελετήθηκαν και στην μέθοδο δέσμευσης με χρήση αμινών για διαφορετικούς λόγους επαναρροής του αναβραστήρα στον απογυμνωτή (0,7 και 3). Από την σύγκριση μεταξύ των δύο μεθόδων, προέκυψε ότι η δέσμευση με κύκλους ενανθράκωσης-ασβεστοποίησης υπερτερεί αυτής των αμινών σε όλα τα κριτήρια αξιολόγησης. Το δεύτερο τμήμα αφορά τη βιβλιογραφική ανασκόπηση για τους τρόπους μεταφοράς του διοξειδίου του άνθρακα. Αναλύονται οι τεχνολογίες μεταφοράς του CO 2 , τα ποιοτικά κριτήρια-καθαρότητα του CO 2 , οι κίνδυνοι μεταφοράς καθώς και το κόστος. Στο τρίτο τμήμα, αναλύονται οι επιλογές που υπάρχουν για γεωλογική αποθήκευση του CO 2 και επιλέγεται για επιπλέον μελέτη η μέθοδος της επαυξημένης απόληψης πετρελαίου (EOR). Με στόχο τον υπολογισμό της ελάχιστης πίεσης αναμιξιμότητας (minimum miscibility pressure) του CO 2 (100% καθαρότητας) με το ρευστό ενός πετρελαϊκού ταμιευτήρα, πραγματοποιείται αρχικά προσομοίωση της ογκομετρικής συμπεριφοράς και ισορροπίας φάσεων του πετρελαϊκού ρευστού με χρήση κατάλληλης καταστατικής εξίσωσης. Για την προσομοίωση της ογκομετρικής συμπεριφοράς και της συμπεριφοράς φάσεων του πετρελαϊκού ρευστού, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός των 3συστατικών του πετρελαϊκού μίγματος (καθορισμός κρίσιμων ιδιοτήτων ψευδοσυστατικού), διερεύνηση της επίδρασης των δυαδικών συντελεστών αλληλεπίδρασης του μίγματος, χρήση συντελεστή διόρθωσης γραμμομοριακού όγκου ...
Nowadays, the emission of greenhouse gases from power stations is a major topic of scientific debate and research. The gas which is emitted in large quantities and is the main reason for the climate change is carbon dioxide (CO2), which is the main product of combustion of fossil fuels. In recent decades an effort has been made to capture, transport and geologically store the carbon dioxide in order to mitigate the quantities emitted into the atmosphere. The first part of this postgraduate diploma thesis focuses mainly on the simulation of Calcium Looping capture method as well as the Amine based capture method applied to
gas-fired power plants. In addition, a sensitivity analysis was performed to assess the influence of the carbonator temperature (600 ° C, 620 ° C and 650 ° C) on the amount of CO2 / MWh produced, the CO2 capture rate, the CO2 purity and the energy produced in MWh / Kg CH4. The same factors were also studied in the amine based method for different refluxing ratios of the reboiler in the stripper (0.7 and 3). The comparison between the two methods concluded that capture with Calcium Looping is superior in all factors. The second section refers to a bibliographic review of carbon dioxide transport. It analyzes CO2 transport methods, quality criteria - CO2 purity, transport risks as well as costs. In the third section, the options for geological storage of CO2 are analyzed and the enhanced oil recovery (EOR) method is selected for further study. In order to compute the minimum miscibility pressure of the pure CO2, a simulation of the volumetric behavior and phase equilibrium of the oil fluid is performed. The simulation included the characterization
of the components of the petroleum mixture (determination of critical properties of the pseudo-constituent) the investigation of the effect of the binary interaction coefficients of the mixture, the use of volume shift factors and the use of correlations for the better viscosity assessment ...
Πλήρες Κείμενο:
PDFΕισερχόμενη Αναφορά
- Δεν υπάρχουν προς το παρόν εισερχόμενες αναφορές.