Studio di un impianto a ciclo combinato con cattura post-combustione della CO2 e ciclo a pompa di calore a R717 per la rigenerazione del solvente

Global efforts concerning CO2 emissions reduction have been done in order to develop post-combustion capture systems with chemical absorption. One of the main criticality of these systems is the very high energetic demand for the chemical solvent regeneration process. The study of a natural gas combined cycle with monoethanolamine post-combustion capture integrated with ammonia heat pump cycle is the main objective of this work. The heat pump works recovering low-temperature thermal power inside the plant to provide the requested high-temperature thermal power for the regeneration to the stripper column reboiler. A techno-economic analysis has been carried out through GS and ASPEN® simulations. Based on the results, the competitiveness of the plant has been evaluated through a comparison with the current regeneration reference technology: the extraction of low-pressure steam from the steam turbine. Finally, a sensitivity analysis on important plant parameters has been performed, to study the economic quantities’ trends and possible variations of the previously obtained results.

Nell’ambito della riduzione delle emissioni di CO2 dovute alla produzione di energia elettrica, grandi sforzi a livello mondiale sono stati fatti per sviluppare sistemi di cattura post-combustione ad assorbimento chimico. Una delle principali criticità di questi sistemi è l’elevata spesa energetica necessaria per la rigenerazione del solvente chimico utilizzato. Questo lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio di un ciclo combinato a gas naturale con cattura post-combustione a monoetanolammina integrato con un ciclo inverso a pompa di calore ad ammoniaca. La pompa di calore serve a recuperare all’interno dell’impianto potenza termica a bassa temperatura per poi fornire al reboiler della colonna di desorbimento la potenza termica ad alta temperatura necessaria per la rigenerazione. Tramite simulazioni di calcolo con i software GS e ASPEN®, è stata condotta un’analisi tecnico-economica dell’impianto e sulla base dei risultati se ne è valutata la competitività confrontandolo con la tecnologia attualmente considerata di riferimento per la rigenerazione, ovvero lo spillamento di vapore dal corpo di bassa pressione della turbina a vapore. A conclusione del lavoro, si è proceduto con un’analisi di sensibilità su alcuni importanti parametri dell’impianto per osservare l’andamento delle grandezze economiche e individuare possibili variazioni ai risultati precedentemente ottenuti.