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Autor/a
Hernández Narciso, Clàudia Rosa
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Abstract
Las actividades humanas han incrementado las emisiones de dióxido de carbono, lo que conduce inevitablemente a un aumento, a largo plazo, de la temperatura media de la Tierra. Actualmente, existe una gran preocupación por el cambio climático y su impacto en el mundo.
En el contexto del desarrollo sostenible y producción de energía limpia, donde la captura y el almacenamiento de carbono (CCS) son consideradas ampliamente como parte de la solución, la absorción química a base de amina acuosa se conoce como la tecnología más prometedora debido a su alta eficiencia y selectividad. La monoetanolamina acuosa al 30% en peso (MEA) es la amina más utilizada debido a su asequibilidad, su alta solubilidad en agua y su rápida cinética.
Sin embargo, estos disolventes son propensos a la degradación y sufren reacciones secundarias que conducen a una operación y economía negativas de la planta química.
El objetivo de presente estudio es parte de un proyecto a largo plazo centrado en mejorar la comprensión del equilibrio entre la cinética y la transferencia de masa de MEA en diferentes condiciones de carga de CO2. La primera parte se enfoca en desarrollar un modelo robusto y riguroso de absorción química con MEA, incluyendo la minimización de los costes de energía bajo varias condiciones volumétricas y térmicas, pero sin tener en cuenta los productos de degradación. El segundo objetivo incluye la adición del producto de degradación principal 1- (2-hidroxietil) -2-imidazolidinona (HEIA) en el proceso de absorción química con MEA, con una evaluación particular en el trabajo del calderín. El modelado del proceso de absorción química con MEA se ha llevado a cabo con Aspen Plus versión 11. El objetivo del diagrama de flujo desarrollado es obtener una captura de CO2 del 90% con una pureza del 99% para un gas de alimentación dado, minimizando así los costes de energía del proceso, particularmente para servicio de calderín de la columna de desorción. HEIA se ha agregado al modelado utilizando varias correlaciones para predecir propiedades termofísicas basadas en trabajos experimentales previos.
Se ha desarrollado con éxito un modelo y se ha validado con resultados experimentales y de simulación de una planta industrial y piloto de captura de CO2, incluyendo las penalizaciones de energía ambiental y del proceso. La carga de CO2, el caudal del solvente y las dimensiones de la columna son las variables clave para las condiciones óptimas de operación con tal de minimizar el requerimiento de energía. En presencia de HEIA, se da un aumento de la velocidad de flujo del disolvente y de las dimensiones de la columna para las condiciones de captura de CO2 establecidas. Este modelo es relevante para el diseño de plantas de captura de CO2 a gran escala que necesitan considerar no solo el efecto de HEIA, sino también en qué condiciones es económicamente factible introducir un control de alimentación y purga con nueva corriente de MEA.
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