Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Investigations of the carbone dioxide absorption rate in the modified BENFIELD process

Karol Jakub Kondrat

Abstract

Purification of synthesis gases from acid ingredients, such as carbon dioxide, is one of main industrial process. Moreover those gases causing greenhouse effect, in which carbon dioxide causes 60% of it. One of the most known method is carbon dioxide absorption. Presently main difficulty in CO2 absorption process is the choice of an appropriate solvent, which achieve all the conditions of process and reduce costs of procedure. The most popular solvents are potassium carbonate solutions with addition of amine or aqueous alcoholamine solutions. However their characteristics are insufficient. In chemical industry to remove the carbon dioxide from synthesis gases most commonly used is BENFIELD process. It consist on CO2 absorption in aqueous potassium carbonate (K2CO3/KHCO3) solution with diethanoloamine (DEA) as a activator. This process take place in a packed column at 80÷100ºC and under 2÷3 MPa pressure. Recuperation of solvent takes place at temperature 110÷125 ºC and under lowered pressure at about 0,12÷0,18 MPa. The aim of this work is investigation of CO2 absorption rate in aqueous potassium carbonate solutions with addition of triethylenotetramine (TETA), 2-methyloaminoethanol (MAE). Those amines were added to solution in following concentrations: 1 wt% and 3 wt% for MEA; 3 wt% for TETA, which was caused by high prices of solutions (3000 PLN per 100 ml). Investigations were taken in pressure reactor at temperature 30÷80ºC and under 4 bar pressure for three carbonization degrees (0,408; 0,519; 0,590) for MAE and one carbonation degree (0,408) for TETA. Further results of calculations were compared with results shown by Wojdat [20] for addition of tetraethylenopentamine (TEPA) and 1- ethylopiperazine (1-EPZ). It shown significant increase of absorption rate of carbon dioxide. Mass transfers coefficients with chemical reaction and enhancement factor increased with increasing temperature and concentration of amine. The best results were achieved for addition of 3 wt% of MAE in 0,408 carbonization degree. Comparing with Wojdat [20], the best results were achieved for 3 wt% of addition 1-EPZ in 0,408 carbonization degree.
Record ID
WUTb86a19630eb34f3ba270f199dd0d3e00
Diploma type
Master of Science
Author
Karol Jakub Kondrat (FCPE) Karol Jakub Kondrat,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Badanie szybkości absorpcji dwutlenku węgla w zmodyfikowanym procesie BENFIELD
Supervisor
Władysław Moniuk (FCPE/DBBE) Władysław Moniuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
24-04-2012
Issue date (year)
2012
Pages
76
Internal identifier
DICHP-2130
Reviewers
Władysław Moniuk (FCPE/DBBE) Władysław Moniuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Ewa Dłuska (FCPE/DPKT) Ewa Dłuska,, Department of Process Kinetics and Thermodynamics (FCPE/DPKT)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Oczyszczanie gazów syntetycznych z kwaśnych składników, takich jak dwutlenek węgla, jest jednym z najważniejszych procesów przemysłowych. Dodatkowo gazy te powodują efekt cieplarniany, którego przyczyną w ponad 60% jest CO2. Jednym z najlepiej poznanych procesów jest absorpcyjne wychwytywanie CO2. Obecnie głównym problemem w procesie usuwania dwutlenku węgla jest dobór odpowiedniego rozpuszczalnika, który spełnia wszystkie warunki procesowe, a do tego redukuje do minimum koszty procesu. Najczęściej wykorzystywanymi absorbentami są roztwory węglanów potasowych z dodatkiem amin jako aktywatorów lub wodne roztwory alkoholoamin. Własności tych rozpuszczalników są jednak nadal niewystarczające. Najpowszechniej stosowanym procesem usuwania CO2 z gazów syntezowych jest proces BENFIELD. Polega on na absorpcji dwutlenku węgla w wodnych roztworach węglanów potasowych (K2CO3/KHCO3) z dodatkiem dietanoloaminy (DEA) jako aktywatora. Proces prowadzony jest w kolumnie z wypełnieniem w temperaturze z zakresu 80÷100ºC i pod ciśnieniem 2÷3 MPa. Regeneracja rozpuszczalnika prowadzona jest w temperaturach 110÷125ºC i pod ciśnieniem 0,12÷0,18 MPa. Celem niniejszej pracy jest zbadanie szybkości absorpcji dwutlenku węgla w wodnych roztworach węglanów potasowych z dodatkiem trietylenotetraminy (TETA), 2- metyloaminoetanol (MAE). Powyższe aminy dodawane były w stężeniach 1%wag. i 3%wag. w przypadku MAE oraz 3%wag. w przypadku TETA, było to spowodowane wysokimi kosztami tej aminy. Pomiary prowadzone były w temperaturach 30÷80ºC i pod ciśnieniem 4 bar dla trzech stopni karbonizacji (0,408; 0,519; 0,590) dla MAE oraz jednego stopnia karbonizacji (0,408) dla TETA. Dodatkowo wyniki obliczeń zostały porównane z wynikami obliczeń Wojdat [20] przeprowadzonymi dla dodatku następujących amin jako aktywatorów: tetraetylenopentaminy (TEPA) oraz 1- etylopiperazyny (1-EPZ). Wykonane badania wykazały, że nawet niewielki dodatek aminy jako aktywatora znacznie zwiększa szybkość procesu. Współczynnik przyspieszenia wnikania masy z reakcją chemiczną jak i współczynnik wnikania masy z reakcją chemiczną wzrastały wraz ze wzrostem temperatury prowadzenia procesu i wzrostem stężenia aminy. Najlepsze wyniki osiągnięto dla stopnia karbonizacji równego 0,408 i 3%wag. dodatku MAE jako aktywatora. Z porównanymi wynikami pracy Wojdat [20] najlepsze wyniki osiągnął roztwór o stopniu karbonizacji 0,408 z 3%wag. dodatkiem 1-EPZ jako aktywatora.
File
  • File: 1
    Praca Dyplomowa Magisterska - Kondrat Karol.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 2857

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTb86a19630eb34f3ba270f199dd0d3e00/
URN
urn:pw-repo:WUTb86a19630eb34f3ba270f199dd0d3e00

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page