Ajankohtaista

Hiilidioksidin talteenottoyksiköiden suunnittelu tarkentuu uusilla malleilla

07.03.2012

Hiilidioksidin talteenotto ja varastoiminen voi olla yksi ratkaisu hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi: kun hiilidioksidi otetaan talteen esimerkiksi voimalaitosten savukaasuista, se ei mene ilmakehään. Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulusta väittelevän DI Claudia Dell’Eran tekemiä faasitasapainomittauksia ja -malleja voidaan hyödyntää, kun suunnitellaan erotusprosesseja, joissa hiilidioksidi otetaan talteen.


Faasi on aineen olomuoto: esimerkiksi systeemissä, jossa on jäätä, vettä ja höyryä, on kolme faasia. Faasitasapainotilanteessa kaksi faasia, kuten neste ja kaasu, ovat keskenään samassa lämpötilassa ja paineessa, ja faasien koostumus ei enää muutu.

Hiilidioksidin talteenottoon tarvitaan tietynlainen kemiallinen prosessi-yksikkö, jossa esimerkiksi alkanoliamiinin vesiliuos kaappaa hiilidioksidin kaasuvirrasta. Suuri osa Dell’Eran väitöstutkimuksesta liittyi nimenomaan siihen, kuinka hiilidioksidi liukenee alkanoliamiinin vesiliuoksiin. Lisäksi Dell’Era mittasi näiden seoksien faasitasapainoja.

̶  Voimalaitokset ovat hiilidioksidin suurtuottajia, joten niiden viereen kannattaa rakentaa hiilidioksidin talteenottoyksikkö. Sellaisen rakentaminen maksaa kuitenkin todella paljon. Jos olemassa on tarkka malli, voidaan prosessien kehityksessä vähentää kalliiden pilottiyksiköiden rakentamista. Mallitus siis säästää rahaa ja yksikkö saadaan nopeammin rakennusvaiheeseen, Dell’Era kertoo.

– Lisäksi malleilla voidaan optimoida kemiallisten prosessien ajo-olosuhteita. Sen ansiosta säästetään rahaa myös sen jälkeen, kun yksikkö on rakennettu. Kun mallit ovat tarpeeksi tarkkoja, tiedetään miten yksikkö toimii ja miten sitä voidaan käyttää parhaalla mahdollisella tavalla.

 

Työkalu kemianteollisuuden erotusprosessien suunnitteluun


̶  Kemianteollisuudessa tarvitaan erotusprosesseja, Dell’Era kuvaa. – Esimerkiksi bensiini tehdään raakaöljystä erotetuista komponenteista. Erotusprosesseja käytetään myös puhdistamisessa: seoksista erotetaan usein muun muassa ympäristölle haitallisia komponentteja, kuten rikkiyhdisteitä bensiinistä.

Seosten komponentteja voidaan erottaa toisistaan hyödyntäen faasitasapainoja. Esimerkiksi nesteestä on helppo poistaa kiinteää faasia. Dell’Eran kehittämät termodynaamiset faasitasapainomallit ovat työkaluja kemianteollisuuden erotusprosessien suunnitteluun.
̶  Erotusprosessia suunniteltaessa on tiedettävä, kuinka eri seokset käyttäytyvät ja miten ne erottuvat eri faaseihin. Kun faasitasapaino mallinnetaan, prosessisimulaattorilla voidaan laskea paras lämpötila tai paine, jotta jokin komponentti menisi esimerkiksi kiinteään faasiin.

Dell’Era mittasi väitöstutkimuksessaan runsaasti teollisuudelle kiinnostavien kemiallisten seosten faasitasapainoja. Erityisenä kiinnostuksen kohteena olivat lyhytketjuiset hiilivedyt, alkoholit ja rikkikomponentit. Mittausten tulosten pohjalta kehitettiin näille tietyille kemiallisille seoksille sopivia malleja.
─ Termodynaamisia malleja on olemassa todella monia, mutta mallit tarvitsevat mittauksia, jotta ne pystyisivät kuvaamaan todellisuutta. Väitöstutkimuksessani olen kehittänyt tietyille seoksille sopivia malleja.

Väitöstilaisuus

DI Claudia Dell’Eran väitöskirja ”Phase equilibrium measurements and modelling for separation process design” tarkistetaan Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulussa perjantaina 16.3.2012 kello 12, Kemian tekniikan talo, Komppa-Sali, Kemistintie 1, Espoo.

Vastaväittelijänä toimii professori Cornelis J. (Cor) Peters, Petroleum Institute, Arabiemiraattien liitto.

Lisätietoja:
Claudia Dell’Era
Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
claudia.dellera [at] aalto [dot] fi

Takaisin

Sivusta vastaa: viestinta-chem [at] aalto [dot] fi (Kemian tekniikan korkeakoulu) | Viimeksi päivitetty: 08.03.2012.