Optimisation of ultrasonic intensification for CO₂ stripping

En av de største utfordringene for storskala implementering av CO₂-fangst er høye kostnader. Investeringskostnaden er blant annet relatert til utstyrets størrelse, mens driftskostnadene hovedsakelig skyldes energiforbruk. For aminer og løsningsmiddelsbaserte teknologier er energien i form av damp for regenerering av løsningsmiddel.

Hovedmålet med dette prosjektet er å forbedre stripping av CO₂ fra absorbenten før resirkulering ved hjelp av ultralyd, samt bekrefte og optimalisere teknologien ved hjelp av eksperimenter som simulerer en virkelig koker (reboiler).

Det ble brukt en løsning med 30 vekt-% monoetanolamin (MEA), og gjennom dette har prosjektet gitt viktige data for bruk i engineering. Arbeidet har blitt gjennomført over en toårsperiode fra april 2014 til april 2016. I lab-skala reboileren ble det gjennomført eksperimenter i to trinn i med ultralyd og effekter av ultralyd på CO₂-stripping ble kvantifisert.

Vi oppnådde over 300 % forbedring i forhold til kun å bruke varme fra damp, noe som indikerer at masseoverføringen kan forsterkes betydelig. Spesifikk energibesparelse var over 50 % for CO₂-stripping i reboileren. Den normaliserte spesifikke energisparing var 13 % når den ekstra dampen som skyldes ultralyden i desorpsjonskolonnen ble tatt hensyn til. Denne normaliserte spesifikke energien ble funnet å være 3,6 MJ/kgCO₂, sammenlignet med et representativt MEA-basert industri-tilfelle på 4,2 MJ/kgCO₂.

Estimater for kostnader, energi og sekundære effekter på absorpsjon-desorpsjon anlegget indikerer kostnadsbesparelser i størrelsesorden 5,5 % basert på CO₂-fangst i et NGCC-anlegg. Ytterligere optimalisering er mulig. Ingen vesentlige HMS-forhold har blitt identifisert. En risikoanalyse avdekket ingen showstoppere. Teknologien er løsningsmiddel-nøytral i den forstand at den kan brukes med en hvilken som helst væskebasert absorbent og absorpsjons-teknologi. Ultralyd kan også brukes sammen med andre typer absorbenter enn aminer.

Basert på eksperimenter og observasjoner, er to mulige metoder for anvendelse av ultralyd i kombinasjon med en eksisterende prosess i CO₂-stripping, foreslått for industrien.