AN-PAN-1003
2024-10
Análise on-line da concentração de aminas em plantas de captura de carbono
Resumo
Os níveis de dióxido de carbono (CO2), um gás atmosférico natural, aumentaram acentuadamente devido à atividade humana. Como gás de efeito estufa, o CO2 retém o calor e concentrações mais elevadas na atmosfera ameaçam os ecossistemas através das alterações climáticas e da acidificação dos oceanos [1]. Instalações industriais como usinas de energia a carvão estão desenvolvendo tecnologias para capturar CO2 do escapamento (gás de combustão) após a combustão. O CO capturado2 pode ser transformado para uso em outros setores. Esses sistemas de captura de carbono podem ajudar as indústrias a atingir emissões neutras em carbono ou até mesmo negativas, reduzindo seu impacto ambiental.
Esta Nota de Aplicação de Processo descreve amina e CO2 análise na solução de absorção cáustica do processo de captura e sequestro de carbono (CCS) em usinas de captura de carbono (CCPs). A tecnologia de depuração baseada em amina consome muita energia e tem custos operacionais significativos. Portanto, otimizar a atividade e o uso da amina por meio de análise online é uma etapa crítica na redução dos custos gerais e na medição da eficiência do CO2 capturar simultaneamente.
Introdução
De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), as emissões globais de CO2 relacionadas com a energia2 as emissões atingiram um novo recorde em 2023, atingindo 37,4 mil milhões de toneladas (Gt) [2]. Esse aumento enfatiza a necessidade crítica de tecnologias CCS eficazes.
A CCS envolve o processo de captura de dióxido de carbono residual de grandes fontes pontuais (por exemplo, usinas de energia de combustíveis fósseis), transportando-o para um local de armazenamento e depositando-o onde não entrará na atmosfera novamente, normalmente dentro de uma formação geológica subterrânea.
O objetivo final do CCS é evitar a liberação de grandes quantidades de CO2 de volta para a atmosfera. A CCS é um meio potencial de mitigar a contribuição das emissões de combustíveis fósseis para o aquecimento global e a acidificação dos oceanos.
O processo mais utilizado para pós-combustão de CO2 a captura é possível com tecnologias avançadas de depuração baseadas em aminas (Figura 1). Um CO2- fluxo de gás rico, como o gás de combustão de uma usina elétrica, é «borbulhado» através de uma solução rica em amina. O CO2 liga-se às aminas à medida que passa pela solução, enquanto outros gases continuam subindo pela chaminé. Isso é mostrado em Reação 1.
O CO2 no CO resultante2- solução de amina saturada é removida das aminas (Reação 2), «capturado» e está então pronto para armazenamento de carbono (Figura 2, close-up de CO2 absorbância).
Embora as aminas usadas na captura de carbono possam ser recicladas, o processo em si consome muita energia, com custos operacionais significativos. Portanto, otimizar a atividade e o uso da amina é fundamental. Esta otimização não só reduz os custos globais como também ajuda a medir o CO2 eficiência de captura.
Tradicionalmente, CO2 a eficiência de captura foi calculada com base na titulação manual de laboratório a partir de amostras coletadas após o stripper. Entretanto, esse método tem algumas limitações. Ele fornece apenas um instantâneo do processo, dificultando que os operadores otimizem continuamente o processo ou identifiquem desvios. Além disso, a amostragem manual pode introduzir alguns erros.
Analisadores de processos on-line ajudam a superar esses problemas. Ao medir continuamente a concentração de amina on-line na solução absorvente, os analisadores de processo on-line permitem o monitoramento em tempo real do processo de captura de carbono, melhorando sua eficiência.
Para otimizar a captura de carbono, é crucial monitorar os principais parâmetros do processo quase em tempo real. A Metrohm Process Analytics oferece uma solução poderosa: o Analisador de Processos TI 2060 (Figura 3). Este analisador multiparâmetro permite a análise simultânea de aminas e CO2 dentro da solução de absorção cáustica usada em plantas de captura de carbono.
Aplicação
O analisador de processo 2060 TI pode realizar efetivamente titulações ácidas para aminas, bem como CO livre e total2 em soluções absorventes cáusticas (NaOH). Ele também oferece limpeza e validação automáticas, o que reduz a manutenção e minimiza o tempo de inatividade. Este método foi testado com diferentes soluções absorventes e é compatível com testes de laboratório (Tabela 1).
Intervalo típico
| Parâmetros | [%] |
|---|---|
| Amina | 0–100 |
| CO2 | 0–100 |
Observações
A Metrohm Process Analytics oferece soluções adicionais para usinas de energia a carvão, como monitoramento de corrosão com o Analisador de Processos IC 2060. Este poderoso analisador de processos permite a determinação de vários ânions, incluindo cloreto, sulfato e flúor, que são indicadores importantes de processos de corrosão nessas plantas. Ao monitorar continuamente esses íons, os operadores da planta podem tomar medidas preventivas para minimizar a corrosão e garantir a operação segura e eficiente de suas instalações.
Além disso, a análise on-line contínua dos níveis de ferro e cobre ultratraços no circuito de água-vapor de usinas de energia é possível usando o 2060 TI Process Analyzer (Figura 3). A análise permite a detecção precoce de processos e picos de corrosão e também monitora a formação e destruição da camada protetora de óxido nas superfícies metálicas.
Conclusão
Com a crescente urgência em abordar as mudanças climáticas, tecnologias de captura de carbono, como a depuração baseada em amina, oferecem uma solução promissora. No entanto, otimizar a eficiência e a relação custo-benefício desses sistemas é crucial.
O Metrohm Process Analytics 2060 TI Process Analyzer fornece dados em tempo real, permitindo a otimização contínua do processo e melhor CO2 eficiência de captura. Ao implementar essas soluções avançadas de monitoramento, as usinas de captura de carbono podem garantir um desempenho ideal e, ao mesmo tempo, contribuir significativamente para a redução dos gases de efeito estufa na atmosfera.
Referências
- Deaconu, A. Tecnologias de captura de dióxido de carbono | EPCM.
- Resumo Executivo – Emissões de CO2 em 2023 – Análise. AIE. https://www.iea.org/reports/co2-emissions-in-2023/executive-summary (acessado em 21/05/2024).
Nota de aplicação relacionada
Benefícios da análise de processos on-line
- Diagnóstico totalmente automatizado – alarmes automáticos para quando as amostras estiverem fora dos parâmetros de especificação.
- Maior saída otimizando a atividade da amina.
- Evite custos desnecessários medindo vários parâmetros do processo simultaneamente.
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