Reduction of nitrosamines in CO₂ capture by UV-light

Prosjektet er relatert til mulige miljøproblemer ved utslipp til luft fra CO₂-fangstanlegg. I amin- og aminosyrebaserte fangstanlegg for CO₂ vil nitrosaminer og nitraminer kunne dannes som et resultat av nedbrytningsprosesser under tilstedeværelse av oksygen, NO og NO2. Det er viktig å være i stand til å holde nitrosamin-nivået i prosessen på et lavt nivå, og spesielt å unngå utslipp av disse stoffene til atmosfæren. En metode som er foreslått for reduksjon av nitrosamininnholdet i vannløsninger er bestråling med UV-lys. Denne type fjerning av nitrosaminer er kjent fra behandling av drikkevann.

Prosjektet har som målsetning å undersøke om UV-bestråling kan være en effektiv metode for å kontrollere nitrosamininnholdet i absorpsjonsprosesser for CO₂-fangst basert på aminer. Behandling både av prosessløsningen og vannvaskedelen av prosessen er undersøkt og effekten av UV-lys målt.

I 2011 er det kjørt forsøk i både i liten skala i en oppbygd sirkulasjonssløyfe og i et pilot-anlegg under mer reelle forhold med CO₂- absorpsjon og regenerering av absorbent. De to undersøkte nitrosaminene er NDMA og NDELA. Forsøk ble kjørt med løsninger som varierte fra vannklare løsninger med små mengder aminer, vaskevannsløsninger fra pilottesting og fortynnede og ufortynnede løsninger av brukte MEA and DEA-solventer. Parallelt med nedbrytningstestene ble det kjørt undesøkelser av penetrasjonsdybde for UV-lys i de ulike løsningene for å øke forståelsen av de prosessene som skjer. Det ble funnet at nedbrytningsprosessen er avhengig av tilgangen på både UV-lys og nitrosamin slik at i rent vann, med stor penetrasjonsdybde og hvor UV-lys ikke absorberes av annet enn nitrosaminene, så blir kinetikken første orden med hensyn på nitrosaminkonsentrasjon. I fargede løsninger, typisk for degraderte aminløsninger, så vil andre komponenter absorbere UV-lys og omdanne dette til varme før det treffer nitrosaminer.

Dette er løsninger med lav penetrasjonsdybde. I dette tilfellet er nedbrytningsraten i liten grad avhengig av nitrosaminkonsentrasjonen og man ser en nullte ordens kinetikk. Basert på dette, og bekreftet av piloteksperimenter i både prosessløsning og vaskevann, ble det konkludert med at nedbrytning med UV-lys sannsynligvis ikke vil være en hensiktsmessig metode for fjerning av nitrosaminer fra prosessløsningen, men at den vil kunne virke vel i vannvaskedelen av en aminbasert prosess. Det ble videre funnet at NDELA ble nedbrutt omtrent dobbelt så raskt som NDMA. Forsøk ble også kjørt for å undersøke om eksponering overfor UV-lys økte dannelsesraten av degraderingsprodukter. Det ble funnet at dette ikke skjedde under forhold der oksygen(luft) ikke ble blåst inn.

Publiasjoner:

Knuutila H. ,Asif N. and Svendsen H.F., Destruction of nitrosoamines with UV-light, Energy Procedia, Volume 37, 2013, Pages 743–750.

Knuutila, H., Asif, N., Vevelstad, S.J., Svendsen, H.F. Formation and destruction of NDELA in 30wt% MEA (monoethanolamine) and 50wt% DEA (diethanolamine) solutions. Oil & Gas Science and Technology-Revue. Published online 24 October 2013.