Teknologiutvikling lav-CO₂

Bakgrunn og hensikt med prosjektet?
Fra teori og simuleringsarbeid er det etablert en god forståelse at det gir høyere effektivitetstap i absorpsjons baserte CO₂-fangstprosesser ved overgang fra relativt konsentrerte røykgass-strømmer (f.eks. fra kullfyrte kjeler, avfallsforbrenningsovner, sementovner osv.) til mer fortynnet CO₂ punktkilder (CCGT, smelteverksindustri, etc.). I tillegg ble ytre påvirkninger av absorpsjonsløsningen (degradering) mistenkt å forårsake mindre kjemiske endringer i solventen som potensielt kunne redusere fangsteffektiviteten, og denne effekten var muligens størst for fortynnede CO₂ strømmer.
Derfor var formålet med prosjektet å kvantifisere de ovennevnte effektene ved å bruke en kombinasjon av pilot-testing og mer grunnleggende laboratorieforsøk og karakterisering.

Hva var målet til prosjektet?
Målet med prosjektet var å undersøke og forbedre karbonfangst løsningsmidlet for røykgasser med lavt CO₂-innhold. Spesielt for å bestemme om spesifikke nedbrytningsprodukter påvirket karbonfangstevnen i røykgasser med lavt CO₂-innhold.

Hva har prosjektet gjort i form av aktiviteter?
En pilot testkampanje ble gjennomført med ACCs mobile testenhet (MTU) ved lave CO₂-konsentrasjoner (2,5 – 5 %-vol) for å undersøke ytelsen til CO₂-fangst prosessen for fortynnede røykgasskilder. Testkampanjen ble utført med absorpsjonsløsning som hadde blitt «aldret» i en tidligere testkampanje, og derfor var innholdet av degraderingsprodukter representativt for et typisk industrielt karbonfangstanlegg. Ulike testkjøringer ble utført for å studere påvirkningen av CO₂-konsentrasjonen av røykgasser på karbonfangst kinetikk og energieffektiviteten til prosessen.
For det andre ble det utført en serie laboratorietester for å avgjøre om tilstedeværelsen av visse degraderingsprodukter påvirket absorbsjonsmiddelets CO₂-løselighet, absorpsjonshastighet og andre fysiske egenskaper. Blant annet ved bruk av avanserte karakteriseringsmetoder som NMR og Raman-spektroskopi.

Hva har prosjektet oppnådd? Ble målene til prosjektet oppnådd?
800 timers pilotanleggsdrift med 37 forskjellige driftspunkter ble oppnådd. Pilotkampanjen viste at det var mulig å oppnå 85-95 % CO₂-fangst med de lave CO₂-konsentrasjonene som ble testet. Energibehovet for karbonfangst økte betydelig, som forventet, ettersom CO₂-konsentrasjonen i røykgassen sank. For CO₂-konsentrasjoner over 5%-vol, var det spesifikke energibehovet for CO₂-fangst lite følsomt for den anvendte karbonfangstgraden, mens en mer karakteristisk påvirkning av karbonfangstgraden ble observert under 5%-vol CO₂. Tatt i betraktning de oppnådde resultatene, oppnådde pilotanleggsaktiviteten sine mål om å kvantifisere prosessytelsen ved lave CO₂-røykgassforhold.
De mer grunnleggende laboratorieundersøkelsene ble også utført som planlagt. Laboratorietestene klarte ikke å avdekke signifikant påvirkning av tilstedeværelsen av nedbrytningsprodukter på CO₂-likevekten eller på absorpsjonshastigheten ved sammenligning av ferske prøver med gamle prøver fra pilotanleggsforsøket. Ingen vesentlig endring i fysiske egenskaper kunne påvises, og kjemisk spesifiseringen av CO₂ endret seg heller ikke mellom ferske og degraderte prøver. Det var derfor en viss usikkerhet på om de eksperimentelle resultatene fra laboratorietester for absorpsjonshastighet var fullt representative for industrielle absorpsjonskolonner.
I tillegg viste laboratorietestene også at hoved nedbrytningsproduktene delvis kunne regenereres under visse forhold, noe som indikerer en mulighet for å redusere forbruket av aminer i industrianlegg.
Alt i alt har prosjektet nådd sine hovedmål med å demonstrere gjennomførbarheten av CO₂-fangst på fortynnede CO₂-gassstrømmer. Det ble heller ikke avslørt noen grunnleggende showstoppere når det gjelder endring i aminkjemi ved lave CO₂-konsentrasjoner.

Fremtidige planer?
Prosjektet har gitt betydelige data og innsikt i ytelsen til en aminbasert karbonfangstprosess for røykgasser med lave CO₂-gasskonsentrasjoner. Resultatene vil hjelpe ACC med å designe og levere karbonfangstløsninger for industrier med relativt fortynnede CO₂-strømmer.