Review of technological methods and experimental determination of thermodynamic and transport properties of reagents for carbon dioxide removal from flue gases

Abstract

In this work a review of the currently available methods for carbon dioxide removal from flue gasses is given. Some of them are commercially available, while others are still under development. Special attention is given to detailed description of the methods based on hemi sorption by aqueous solutions of alkanolamines, which found wide commercial use in industry. Selection of appropriate absorbent, process equipment, methods, working parameters, combustion processes, etc., are some of the key points that will be reviewed within this work in order to present advantages and limitations of carbon dioxide removal methods. In the experimental section we have provided data on density, viscosity and refractive index of insufficiently investigated carbon dioxide removal agents, such as monoisopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA), triisopropanolamine (TIPA) and currently widely used dietanolamine (DEA). The data obtained are crucial for the equipment design and process optimization.

Intezivna naučna istraživanja u proteklih dvadeset godina pružaju jasne dokaze da su klimatske promene, kao i porast koncentracije gasova koji izazivaju efekat staklene bašte u atmosferi, prouzrokovane čovekovim delovanjem. Energetski sektor igra ključnu ulogu u ukupnoj emisiji ugljen-dioksida sa udelom između 60 i 70%, obaveza po pitanju smanjenja emisije gasova staklene bašte. Pored toga, povećanje potrošnje energije iz godine u godinu, kao i očekivano povećanje industrijske proizvodnje, dovešće do povećanja potrošnje fosilnih goriva, a samim tim i do povećanja emisije gasova staklene bašte. Navedene činjenice impliciraju da će energetski sektor biti ključan sektor u kome je potrebno ostvariti implementaciju svih mera i aktivnosti koje kao glavni cilj imaju smanjenje emisije gasova staklene bašte. Ovaj rad daje pregled tehnoloških postupaka za uklanjanje ugljen-dioksida od kojih su neki već našli komercijalnu upotrebu, dok su drugi još uvek u fazi razvoja. Posebna pažnja je posvećena opisu metoda zasnovanih na hemisoprpciji rastvora alkanolamina, koji su našli široku komercijalnu upotrebu. Izbor odgovarajućeg rastvarača, procesne opreme, radnih parametara, procesa sagorevanja itd. su samo neki od ključnih tačaka koje su prikazane u okviru ovog rada sa ciljem pružanja jasnije slike o mogućnostima i ograničenjima metoda za uklanjanje ugljen-dioksida. U okviru eksperimentalnog dela rada dati su rezultati merenja transportnih svojstava, nedovoljno ispitanih jedinjenja monoizopropanolamina (MIPA), diizopropanolamina (DIPA), triizopropanolamina (TIPA) i dietanolamina (DEA) kao potencijalnih reagensa za uklanjanje ugljen-dioksida. Od poseb nog interesa su svojsta gustine, indeksa refrakcije i viskoznosti kao i promena ovih svojstava čistih jedinjenja sa temperaturom. Navedeni parametri su ključni za projektovanje procesne opreme kao i za optimizaciju samog procesa uklanjanja ugljen-dioksida.