Modeling of Solvent and Process for CO2 Capture based on Aqueous Amines
- 주제(키워드) CCS , CO2 흡수 공정 , 아민 흡수제 , 공정 모델링 , 공정 최적화
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이광순
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063357
- UCI I804:11029-000000063357
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 아민 기반의 습식 흡수제를 이용한 CO2 포집 공정의 흡수제와 공정에 대한 모델링 연구를 수행하였다. 흡수제 모델링으로, 단일 아민의 CO2 용해도 모델로부터 혼합 아민의 CO2 용해도를 예측하는 방법에 대해 탐구하였다. 이를 이용하여, 운전 영역 내에서 흡수 용량을 극대화 할 수 있는 아민 선택 방안에 대한 가이드 라인을 가상 아민에 대해 제시하였다. 위의 흡수제 모델을 활용하여 본 연구 팀에서 MAB 흡수제를 개발하였고, 이에 대한 흡수제 모델링 연구를 수행하였다. MAB의 CO2 용해도 모델, 반응/물질 전달 모델 및 물성 모델을 수립하고 Aspen 환경의 시뮬레이터로 구축하였다. 상용 아민 MEA와 개발된 MAB 흡수제에 대해 150 Nm3/hr 파일럿 플랜트 캠페인을 실시했으며 각 테스트에서 얻은 데이터를 사용하여 두 흡수제에 대한 시뮬레이터 조율 작업을 수행하였다. 마지막으로, 조율된 모델을 활용하여 재생탑의 최적화 연구를 수행하였다. 기존 공정의 비효율성을 규명하였고, 이를 해결하기 위한 전략을 제시하였다. MEA와 MAB를 개선 공정에 적용하여 에너지 저감 효과를 검증하였다.
more초록/요약
In this thesis study, modeling works of an aqueous amine-based CO2 absorption process from solvent to process were performed. As a solvent modeling, the possibility of predicting the CO2 VLE of the blended amines from CO2 VLE model of single amines was investigated. A comprehensive investigation on the cyclic CO2 absorption capacity of aqueous single and blended amines was performed for both imaginary monoamines and real amines (four monoamines and one diamine). Solvent modeling work of the MAB solvent developed by our research group was carried out. CO2 VLE model, kinetic model, and physical property model have been established and constructed as a process simulator in the Aspen® environment. Pilot plant tests in a 150 Nm3/hr unit were conducted for MEA and MAB, and simulator tuning works for two solvents were performed using the data obtained from the test. Finally, a stripper optimization study was conducted with the tuned models. The inefficiency of the conventional configuration has been identified, and a strategy for solving it has been proposed. The effect of energy reduction was verified by applying the improvement process using MEA and MAB.
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