Study of the process of post-combustion CO2 removal by amino acid salts aqueous solutions

CO2 removal from exhausted gases is growing in importance, since carbon dioxide has been proven to be a powerful greenhouse gas One of the most applied technologies consists in the possibility to exploit chemical reactivity of CO2 with alkanolamines in an absorption column, though amines are characterized by high toxicity and corrosive nature. This thesis is focused on a possible alternative to this process, using amino acid salts, an environmentally friendly, uncorrosive and untoxic compound. This work focuses on the potassium taurate process, where also precipitation of one of absorption products occurs. Solid formation implies the reaction equilibrium shifting towards the product with an enhancement of the absorption performances. The process has been simulated in ASPEN Plus®, properly customized by the GASP group of Politecnico di Milano in a project with the University of Sydney, and applied for different gaseous streams, which vary in the flowrate and in the compositions. The process has been optimized, considering the columns diameter, the absorber height and the regenerator working pressure. In addition, the use of a solid-liquid separator has been considered since it allows to improve the regenerator performances and therefore save energy. The process has been compared with the traditional purification method based on MEA also taking into account the investment and the operating costs. Results show that it can be a valid alternative to traditional solvents.

La rimozione della CO2 dai gas di scarico è una pratica industriale sempre più rilevante, dal momento che è stato provato che l’anidride carbonica è un potente gas effetto serra. Una delle tecnologie più applicate sfrutta la reattività chimica della CO2 rispetto alle ammine in una colonna di assorbimento, sebbene questi composti siano caratterizzati da una natura tossica e corrosiva. Questo lavoro di tesi è focalizzato su una possibile alternativa a questo solvente: i sali degli amminoacidi, composti non corrosivi, non tossici e di minor impatto ambientale. Questa tesi di concentra su un processo basato sul taurato di potassio, in cui si registra la precipitazione di uno dei prodotti di reazione. La formazione di solido implica lo spostamento dell’equilibrio verso i prodotti, migliorando le performance di assorbimento. Il processo è stato simulato in ASPEN Plus®, customizzato dal gruppo GASP del Politecnico di Milano in collaborazione con l’Università di Sydney, e applicato a differenti correnti gassose, che vengono fatte variare rispetto a composizioni e portata. Il processo è stato ottimizzato, sulla base dei diametri delle colonne, dell’altezza dell’assorbitore e della pressione operativa del rigeneratore. Inoltre, l’uso di un separatore solido-liquido è stato preso in considerazione, in quanto permette di migliorare le performance del rigeneratore e risparmiare energia. Questo processo è stato confrontato con i metodi tradizionali basati sulla MEA, tenendo in considerazione gli investimenti e i costi operativi. I risultati mostrano come questo processo rappresenti una valida alternativa.