La maggior parte delle ricerche riguardanti la separazione della CO2 con MEA hanno come scopo la modellazione e l’ottimizzazione dell’impianto di cattura in stato stazionario (Freguia, 2002; Alie, 2004; Kothandarman, 2006; Cau e Tola, 2011). Gli studi sulla cattura della CO2 con MEA in condizioni dinamiche sono prevalentemente incentrati sullo sviluppo di un modello matematico che descriva le due colonne di assorbimento e rigenerazione (Gaspàr e Cormos, 2012; Ziaii et al., 2009; Lin et al., 2011). Poche ricerche focalizzano la loro attenzione sulle prestazioni e sulla stabilità dell’impianto, oltre che sul sistema di controllo che è lo scopo di questa ricerca (Lin et al., 2011; Harun et al., 2012). Inizialmente sono state studiate le fonti di letteratura riguardanti la modellazione dell’impianto di cattura in stato stazionario; a partire dalle indicazioni riportate in tali studi è stato dimensionato ed ottimizzato un impianto per la separazione con MEA dell’anidride carbonica prodotta da una centrale elettrica USC di taglia 660 MWe pre-cattura. La simulazione sviluppata è stata adoperata per l’implementazione di un modello di impianto si cattura con MEA sempre riferito ad una centrale elettrica USC, ma questa volta di taglia 250 MWe post-cattura, così da poter uniformare i risultati ottenuti con quelli riportati in letteratura e renderne più agevole il confronto. Entrambe le simulazioni in stato stazionario sono state implementate con il software commerciale Aspen Plus® ed i risultati ottenuti a seguito dell’ottimizzazione sono stati riportati nei Capitoli 1 e 2. La simulazione riferita all’USC da 250 MWe è stata esportata in Aspen Plus Dynamics®, il software commerciale adoperato per l’analisi dell’impianto di cattura nel dominio del tempo. Lo studio del modello dinamico ha confermato la necessità di un adeguato sistema di controllo atto a garantire stabilità al sistema oltre che una separazione conforme alla specifica del 90% della CO2 prodotta. I risultati ottenuti, infatti, hanno mostrato non solo che un disturbo nell’alimentazione determina una variazione della percentuale di anidride carbonica che si riesce a separare, ma anche che l’impianto non raggiunge una nuova condizione di stazionarietà con un conseguente accumulo o dissipazione dell’acqua contenuta nel solvente. Per questo sono state proposte due configurazioni di controllo la prima delle quali è stata sviluppata per essere implementata nel caso in cui l’impianto di cattura fosse soggetto a variazioni nel carico dei fumi prodotti dalla centrale; la seconda configurazione, invece, è stata progettata nel caso in cui l’impianto operi a carico sostanzialmente costante e fosse soggetto solo a piccoli disturbi. Dai test effettuati sulle due configurazioni è stato possibile vedere che entrambe conferiscono stabilità all’impianto e garantiscono una separazione del 90% della CO2 prodotta; i risultati ottenuti, assieme alla descrizione del modello dinamico sono stati riportati nel Capitolo 3.

Analisi e modellazione dinamica di impianti di cattura postcombustione della CO2 che utilizzano solvanti a base di ammine

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2012-09

Abstract

La maggior parte delle ricerche riguardanti la separazione della CO2 con MEA hanno come scopo la modellazione e l’ottimizzazione dell’impianto di cattura in stato stazionario (Freguia, 2002; Alie, 2004; Kothandarman, 2006; Cau e Tola, 2011). Gli studi sulla cattura della CO2 con MEA in condizioni dinamiche sono prevalentemente incentrati sullo sviluppo di un modello matematico che descriva le due colonne di assorbimento e rigenerazione (Gaspàr e Cormos, 2012; Ziaii et al., 2009; Lin et al., 2011). Poche ricerche focalizzano la loro attenzione sulle prestazioni e sulla stabilità dell’impianto, oltre che sul sistema di controllo che è lo scopo di questa ricerca (Lin et al., 2011; Harun et al., 2012). Inizialmente sono state studiate le fonti di letteratura riguardanti la modellazione dell’impianto di cattura in stato stazionario; a partire dalle indicazioni riportate in tali studi è stato dimensionato ed ottimizzato un impianto per la separazione con MEA dell’anidride carbonica prodotta da una centrale elettrica USC di taglia 660 MWe pre-cattura. La simulazione sviluppata è stata adoperata per l’implementazione di un modello di impianto si cattura con MEA sempre riferito ad una centrale elettrica USC, ma questa volta di taglia 250 MWe post-cattura, così da poter uniformare i risultati ottenuti con quelli riportati in letteratura e renderne più agevole il confronto. Entrambe le simulazioni in stato stazionario sono state implementate con il software commerciale Aspen Plus® ed i risultati ottenuti a seguito dell’ottimizzazione sono stati riportati nei Capitoli 1 e 2. La simulazione riferita all’USC da 250 MWe è stata esportata in Aspen Plus Dynamics®, il software commerciale adoperato per l’analisi dell’impianto di cattura nel dominio del tempo. Lo studio del modello dinamico ha confermato la necessità di un adeguato sistema di controllo atto a garantire stabilità al sistema oltre che una separazione conforme alla specifica del 90% della CO2 prodotta. I risultati ottenuti, infatti, hanno mostrato non solo che un disturbo nell’alimentazione determina una variazione della percentuale di anidride carbonica che si riesce a separare, ma anche che l’impianto non raggiunge una nuova condizione di stazionarietà con un conseguente accumulo o dissipazione dell’acqua contenuta nel solvente. Per questo sono state proposte due configurazioni di controllo la prima delle quali è stata sviluppata per essere implementata nel caso in cui l’impianto di cattura fosse soggetto a variazioni nel carico dei fumi prodotti dalla centrale; la seconda configurazione, invece, è stata progettata nel caso in cui l’impianto operi a carico sostanzialmente costante e fosse soggetto solo a piccoli disturbi. Dai test effettuati sulle due configurazioni è stato possibile vedere che entrambe conferiscono stabilità all’impianto e garantiscono una separazione del 90% della CO2 prodotta; i risultati ottenuti, assieme alla descrizione del modello dinamico sono stati riportati nel Capitolo 3.
Utilizzo pulito combustibili fossili;Cattura e sequestro CO2
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/20.500.12079/6309
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