NO20093124A1 - Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion gas from power generation - Google Patents

Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion gas from power generation Download PDF

Info

Publication number
NO20093124A1
NO20093124A1 NO20093124A NO20093124A NO20093124A1 NO 20093124 A1 NO20093124 A1 NO 20093124A1 NO 20093124 A NO20093124 A NO 20093124A NO 20093124 A NO20093124 A NO 20093124A NO 20093124 A1 NO20093124 A1 NO 20093124A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
gas
ammonia
ammonium bicarbonate
pressurized
slurry mixture
Prior art date
Application number
NO20093124A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO331607B1 (en
Inventor
Tord Hansen
Original Assignee
Tord Hansen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tord Hansen filed Critical Tord Hansen
Priority to NO20093124A priority Critical patent/NO331607B1/en
Publication of NO20093124A1 publication Critical patent/NO20093124A1/en
Publication of NO331607B1 publication Critical patent/NO331607B1/en

Links

Landscapes

  • Industrial Gases (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Description

Beskrivelse Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for ammoniakkbasert separasjon av CO2fra forbrenningsgassen fra kraftproduksjon. Fremgangsmåten omfatter CO2trykksetting av en slurryblanding bestående av ammoniakkvann, ammoniurnkarbonat og ammoniumbikarbonat til ca 7 kg/cm ved ca 2-40 °C, hvor slurryblandingen er dannet fra et første reaksjonstrinn ved tilnærmet atmosfæretrykk mellom ammoniakkvann og CO2fra urenset avgass fra kraftproduksjon. Under CO2trykksetting av slurryblandingen vil en stor del av arnmoniumkarbonatandelen spalte til ammoniumbikarbonat og føre til at ammoniumbikarbonat felles ut som faststoff og derved kan filtreres fra slurryblandingen som faststoff. Ved atmosfæretrykk spaltes ammoniumbikarbonat faststoff ved ca 60-80 °C til vann, ammoniakkgass og CO2gass, der vannet separeres ut først. Ved trykksetting av ammoniakkgass og CO2gass, kondenserer ammoniakkgassen til væske mens CO2er i gassform. Ammomiakk separeres deretter ut som væske, mens en tilnærmet ren CO2gass går videre til ytterligere trykksetting og kondensasjon til væske for mellomlagring på trykktank. Forut for kondensasjon trykksettes CO2gassen i et første trinn til ca 7 kg/cm<2>, der en del av CO2mengden benyttes for trykksetting av og reaksjon med slurryblandingen fra første reaksjonstrinn. Etter ytterligere trykksetting og kondensasjon av utseparert CO2, kan CO2væsken etter mellomlagring videretransporteres under trykk til eksempelvis geologisk lagring. Ammoniakk og vann fra spalteprosessen, samt at filtrat fra slurryfiltrering sirkuleres til utgangsreaktor for reaksjon mellom ammoniakk og CO2fra urenset avgass. Metoden vil medvirke til at tilvirkningskostnadene for CO2væske fra kraftgenerert avgass blir redusert i forhold til "moden" teknologi, ved at energikostnadene blir relativt lave og at gjenvinning av absorpsjonsvæsken, dvs. ammoniakk, blir meget høy. The present invention relates to a method for ammonia-based separation of CO2 from the combustion gas from power generation. The procedure includes CO2 pressurization of a slurry mixture consisting of ammonia water, ammonium urncarbonate and ammonium bicarbonate to about 7 kg/cm at about 2-40 °C, where the slurry mixture is formed from a first reaction step at approximate atmospheric pressure between ammonia water and CO2 from polluted waste gas from power generation. During CO2 pressurization of the slurry mixture, a large part of the ammonium carbonate portion will split into ammonium bicarbonate and cause ammonium bicarbonate to precipitate as a solid and thereby can be filtered from the slurry mixture as a solid. At atmospheric pressure, solid ammonium bicarbonate splits at around 60-80 °C into water, ammonia gas and CO2 gas, where the water is separated out first. When ammonia gas and CO2 gas are pressurized, the ammonia gas condenses into a liquid while the CO2 is in gaseous form. Ammonia is then separated out as a liquid, while an almost pure CO2 gas goes on to further pressurization and condensation to liquid for intermediate storage in a pressure tank. Prior to condensation, the CO2 gas is pressurized in a first step to approx. 7 kg/cm<2>, where part of the CO2 amount is used for pressurizing and reacting with the slurry mixture from the first reaction step. After further pressurization and condensation of the separated CO2, the CO2 liquid after intermediate storage can be further transported under pressure to, for example, geological storage. Ammonia and water from the splitting process, as well as that filtrate from slurry filtration is circulated to the output reactor for reaction between ammonia and CO2 from polluted exhaust gas. The method will contribute to the production costs for CO2 liquid from power-generated waste gas being reduced compared to "mature" technology, in that the energy costs will be relatively low and that recovery of the absorption liquid, i.e. ammonia, will be very high.

Fokus på CO2utslipp fra kraftproduksjon som klimatrussel har vært sterkt økende de senere år. "Moden" teknologi for CO2håndtering fra kraftproduksjon fremstår som meget kostbar med høye energikostnader og et relativt høyt tap av skadelig absorpsjonsvæske. Behovet for alternative og billigere metoder har derfor stor aktualitet Focus on CO2 emissions from power production as a climate threat has been increasing strongly in recent years. "Mature" technology for CO2 handling from power generation appears to be very expensive with high energy costs and a relatively high loss of harmful absorption liquid. The need for alternative and cheaper methods is therefore very relevant

Ammoniakkbasert CO2separasjon fra forbrenningsavgass fra kraftproduksjon, har som utgangspunkt at det fremstilles en slurryblanding bestående av ammoniakkvann, ammoniurnkarbonat og ammoniumbikarbonat. Slurryblandingen oppstår som et reaksjonsprodukt etter et første reaksjonstrinn i en ammoniakk-C02reaktor, der ammoniakkvann og CO2fra urenset forbrenningsavgass reagerer ved atmosfæretrykk etter følgende kjemiske ligning: Ammonia-based CO2 separation from combustion waste gas from power generation is based on the production of a slurry mixture consisting of ammonia water, ammonium urncarbonate and ammonium bicarbonate. The slurry mixture occurs as a reaction product after a first reaction step in an ammonia-C02 reactor, where ammonia water and CO2 from impure combustion exhaust gas react at atmospheric pressure according to the following chemical equation:

Etter endt reaksjonsforløp av første reaksjonstrinn på ca 10 sekunder, vil det fortsatt være ca 50 % ureagert ammoniakk (NH3) igjen i løsningen. Ca 85-90 % av CO2innholdet i avgassen vil være absorbert og konvertert til ammoniumbikarbonat og ammoniurnkarbonat. Mol-basert fordeling mellom ammoniumbikarbonat (HNH4CO3) og ammoniumkarbonat ((NH^COa) i blandingen vil være ca HNH4C03/(NH4)2C03 = 5/4. Ved å trykksette blandingen med C02til ca 7 kg/cm<2>ved ca 2-40 °C, vil store deler av ammoniumkarbonatet omdannes til ammoniumbikarbonat etter følgende kjemiske ligning: After the reaction course of the first reaction step has ended in about 10 seconds, there will still be about 50% unreacted ammonia (NH3) left in the solution. About 85-90% of the CO2 content in the exhaust gas will be absorbed and converted to ammonium bicarbonate and ammonium urncarbonate. Mole-based distribution between ammonium bicarbonate (HNH4CO3) and ammonium carbonate ((NH^COa) in the mixture will be about HNH4C03/(NH4)2C03 = 5/4. By pressurizing the mixture with C02 to about 7 kg/cm<2>at about 2 -40 °C, large parts of the ammonium carbonate will be converted into ammonium bicarbonate according to the following chemical equation:

Dette vil da i praksis innebære at nesten all CO2bli utfelt som ammoniumbikarbonat under trykk. Utfellingen vil finne sted i en separat krystallisator, hvoretter slurryblandingen filtreres på et trykksatt filter. Avfiltrert ammoniumbikarbonat varmes deretter opp og spaltes ved ca 60 In practice, this will mean that almost all CO2 will be precipitated as ammonium bicarbonate under pressure. The precipitation will take place in a separate crystallizer, after which the slurry mixture is filtered on a pressurized filter. Filtered off ammonium bicarbonate is then heated and decomposed at about 60

- 80 °C, til vann, ammoniakkgass og CO2gass. Vann frasepareres først og ammoniakk-CCh- 80 °C, for water, ammonia gas and CO2 gas. Water is separated first and ammonia-CCh

gassblandingen trykksettes deretter for utskilling av kondensert ammoniakkvæske. Gassfasen som deretter i hovedsak utgjøres av ren CO2gass, trykksettes først til ca 7 kg/cm<2>og deretter ytterligere inntil CO2kondenser ut som trykksatt væske for deretter å bli mellomlagret for transport til endelig deponi. Ved første trykksetting til ca 7 kg/cm<2>ledes en del av C02 mengden til krystallisatoren for trykksetting av og reaksjon med slurryblandingen fra første reaksjonstrinn. Slurryblandingen filtreres deretter og filtratet fra filtreringen, samt vann og ammoniakk fra spalting av ammoniumbikarbonat sirkuleres tilbake til ammoniakk-CChreaktor i første reaksjonstrinn.. the gas mixture is then pressurized to separate out condensed ammonia liquid. The gas phase, which then mainly consists of pure CO2 gas, is first pressurized to approx. 7 kg/cm<2> and then further until the CO2 condenses out as a pressurized liquid and is then intermediately stored for transport to final landfill. At the first pressurization to approx. 7 kg/cm<2>, part of the C02 quantity is led to the crystallizer for pressurization and reaction with the slurry mixture from the first reaction stage. The slurry mixture is then filtered and the filtrate from the filtration, as well as water and ammonia from the cleavage of ammonium bicarbonate, are circulated back to the ammonia CChreactor in the first reaction stage.

Foreliggende oppfinnelse angjelder en fremgangsmåte for ammoniakkbasert separasjon av CO2fra forbrenningsavgass fra kraftproduksjon,karakterisert vedat ammoniumbikarbonat fremstilles fra en slurryblanding, som er generert fra et første reaksjonstrinn der ammoniakkvann og CO2fra urenset avgass fra kraftproduksjon og ved tilnærmet atmosfæretrykk reagerer til en slurryblanding av ammoniakkvann, ammoniumbikarbonat og ammoniurnkarbonat, hvoretter slurryblandingen trykksettes med CO2gass til ca 7 kg/cm<2>ved ca 2 - 40 °C, som fører til at ammoniurnkarbonat omdannes til ammoniumbikarbonat, og slik at ammoniumbikarbonat faststoff utfelles og filtreres ut, hvoretter ammoniumbikarbonat faststoff ved atmosfæretrykk spaltes ved ca 60 - 80 °C til vann, ammoniakkgass og CO2i gassform, hvoretter vann separeres ut først og gassfasen deretter trykksettes slik at ammoniakk blir separert ut som væske, hvorpå C02-gass deretter først trykksettes til ca 7 kg/cm og hvor en del av CO2mengden blir ledet til tykksetting av og reaksjon med slurryblandingen fra første reaksjonstrinn, og hvoretter den gjenværende del av CO2gassen ytterligere trykksettes og kondenseres til en trykksatt væske, som derved kan lagres geologisk, slik at metoden på en økonomisk gunstig måte kan utnyttes til fangst, regenerering og lagring av CO2fra forbrenningsavgass fra blant annet kullkraftverk og gasskraftverk. The present invention relates to a method for ammonia-based separation of CO2 from combustion waste gas from power generation, characterized in that ammonium bicarbonate is produced from a slurry mixture, which is generated from a first reaction step where ammonia water and CO2 from polluted waste gas from power generation and at approximately atmospheric pressure react to form a slurry mixture of ammonia water, ammonium bicarbonate and ammonium bicarbonate, after which the slurry mixture is pressurized with CO2 gas to approx. 7 kg/cm<2> at approx. 2 - 40 °C, which leads to the ammonium bicarbonate being converted into ammonium bicarbonate, and so that the ammonium bicarbonate solid is precipitated and filtered out, after which the ammonium bicarbonate solid at atmospheric pressure is decomposed by approx. 60 - 80 °C to water, ammonia gas and CO2 in gaseous form, after which water is separated out first and the gas phase is then pressurized so that ammonia is separated out as a liquid, after which C02 gas is then first pressurized to approx. 7 kg/cm and where part of The amount of CO2 is directed to ty coagulation and reaction with the slurry mixture from the first reaction stage, after which the remaining part of the CO2 gas is further pressurized and condensed into a pressurized liquid, which can thereby be stored geologically, so that the method can be used in an economically favorable way for the capture, regeneration and storage of CO2 from combustion exhaust gas from, among other things, coal-fired power plants and gas-fired power plants.

I det etterfølgende angis et eksempel på utførelse av fremgangsmåte. In what follows, an example of how to carry out the method is given.

Eksempel Example

Det er tatt utgangspunkt i håndtering av 100.000 tonn CO2per år, som utgjør 90 % av CO2The starting point is handling 100,000 tonnes of CO2 per year, which constitutes 90% of CO2

mengden i avgassen fra et 40 MW Kullkraftverk, Avgassen til håndteringsanlegget vil utgjøre 70.000 m<3>/time avgass med 15 tonn/time CO2, dvs. at netto fanget CO2i prosessen vil utgjøre 13,5 tonn/time CO2. Avgassen fra kullkraftverket og regenerert ammoniakk fra prosessen går til CC>2-reaktor, der 90 % av CO2mengden etter ca 10 sek. ved tilnærmet atmosfæretrykk, reagerer til ammoniumbikarbonat og ammoniumkarbonat i en slurryblanding med ammoniakkvann. Slurryblandingen pumpes deretter til en trykksatt krystallisator der ammoniumkarbonat ved ca 2-40 °C og et CO2trykk på ca 7 kg/cm<2>blir omdannet til ammoniumbikarbonat, med den følge at ammoniumbikarbonat utfelles som faststoff. Slurryblandingen går deretter til filter hvor ammoniumbikarbonat avfiltreres og for deretter å lagres i en mellomsilo. Filtratet fra filtreringen sirkuleres tilbake til CO2reaktor. Ammoniumbikarbonat produktet i mellomsiloen går deretter til termisk spalting ved en temperatur på ca 60-80 °C i en roterovn, der ammoniumbikarbonat spaltes til vann, ammoniakkgass og CO2i gassform. Vannet ledes ut separat fra roterovnen og sirkuleres the quantity in the exhaust gas from a 40 MW Coal-fired power plant, The exhaust gas to the handling facility will amount to 70,000 m<3>/hour of exhaust gas with 15 tonnes/hour of CO2, i.e. that the net captured CO2 in the process will amount to 13.5 tonnes/hour of CO2. The exhaust gas from the coal-fired power plant and regenerated ammonia from the process go to the CC>2 reactor, where 90% of the CO2 amount after about 10 seconds. at approximately atmospheric pressure, reacts to ammonium bicarbonate and ammonium carbonate in a slurry mixture with ammonia water. The slurry mixture is then pumped to a pressurized crystallizer where ammonium carbonate at about 2-40 °C and a CO2 pressure of about 7 kg/cm<2>is converted into ammonium bicarbonate, with the result that ammonium bicarbonate is precipitated as a solid. The slurry mixture then goes to a filter where ammonium bicarbonate is filtered off and then stored in an intermediate silo. The filtrate from the filtration is circulated back to the CO2 reactor. The ammonium bicarbonate product in the intermediate silo then undergoes thermal decomposition at a temperature of approximately 60-80 °C in a rotary kiln, where ammonium bicarbonate is decomposed into water, ammonia gas and CO2 in gaseous form. The water is led out separately from the rotary kiln and circulated

tilbake til CO2 reaktoren, mens CCfe-gass og ammoniakkgass trykksettes i trykktank, hvorved ammoniakk kondenserer til væske som blir tappet ut separat fra trykktanken og sirkulert tilbake til CO2reaktor. CCtø-gassen tappes ut fra trykktanken i gassform og trykksettes deretter først til ca 7 kg/cm<2>, der en del av C02 gassen ledes til trykksetting av og reaksjon med slurryblandingen i krystallisatoren. Den resterende del av C02 gassen trykksettes ytterligere hvorved CO2 kondenserer til væske og deretter mellomlagres som væske i en trykksatt lagringstank. Det oppnås herved å separere ut ca 90 % av CO2 mengden fra forbenningsavgassen fra et 40 MW kullkraftverk på en energieffektiv og konkurransedyktig måte. back to the CO2 reactor, while CCfe gas and ammonia gas are pressurized in the pressure tank, whereby ammonia condenses into liquid which is drained off separately from the pressure tank and circulated back to the CO2 reactor. The CCtø gas is tapped from the pressure tank in gaseous form and then first pressurized to approx. 7 kg/cm<2>, where part of the C02 gas is led to pressurize and react with the slurry mixture in the crystallizer. The remaining part of the C02 gas is further pressurized whereby the CO2 condenses into liquid and is then temporarily stored as a liquid in a pressurized storage tank. This achieves the separation of approximately 90% of the CO2 amount from the incineration exhaust gas from a 40 MW coal-fired power plant in an energy-efficient and competitive manner.

Det er vedlagt et prosessflytskjema som bilag tilsøknaden. A process flow chart is attached as an appendix to the application.

Claims (1)

1.1. Fremgangsmåte for ammoniakkbasert separasjon av CO2fra forbrenningsavgass fra kraftproduksjon,karakterisert vedat ammoniumbikarbonat fremstilles fra en slurryblanding, som er generert fra et første reaksjonstrinn der ammoniakkvann og CO2fra urenset avgass fra kraftproduksjon og ved tilnærmet atmosfæretrykk reagerer til en slurryblanding av ammoniakkvann, ammoniumbikarbonat og ammoniumkarbonat, hvoretter slurryblandingen trykksettes med CO2gass til ca 7 kg/cm<2>ved ca 2-40 °C, som fører til at ammoniumkarbonat omdannes til ammoniumbikarbonat, og slik at ammoniumbikarbonat faststoff utfelles og filtreres ut, hvoretter ammoniumbikarbonat faststoff ved atmosfæretrykk spaltes ved ca 60 - 80 °C til vann, ammoniakkgass og CO2i gassform, hvoretter vann separeres ut først og gassfasen deretter trykksettes slik at ammoniakk blir separert ut som væske, hvorpå CCVgass deretter først trykksettes til ca 7 kg/cm<2>og hvor en del av CO2mengden blir ledet til trykksetting av og reaksjon med slurryblandingen fra første reaksjonstrinn, og hvoretter den gjenværende del av CO2gassen ytterligere trykksettes og kondenseres til en trykksatt væske, som derved kan lagres geologisk, slik at metoden på en økonomisk gunstig måte kan utnyttes til fangst, regenerering og deponering av CO2fra forbrenningsavgass fra blant annet kullkraftverk og gasskraftverk.Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion waste gas from power generation, characterized in that ammonium bicarbonate is produced from a slurry mixture, which is generated from a first reaction step in which ammonia water and CO2 from polluted waste gas from power generation and at approximately atmospheric pressure react to form a slurry mixture of ammonia water, ammonium bicarbonate and ammonium carbonate, after which the slurry mixture pressurized with CO2 gas to approx. 7 kg/cm<2> at approx. 2-40 °C, which causes ammonium carbonate to be converted into ammonium bicarbonate, and so that solid ammonium bicarbonate is precipitated and filtered out, after which solid ammonium bicarbonate is decomposed at atmospheric pressure at approx. 60 - 80 °C to water, ammonia gas and CO2 in gaseous form, after which water is separated out first and the gas phase is then pressurized so that ammonia is separated out as a liquid, after which CCV gas is then first pressurized to approx. 7 kg/cm<2> and where part of the CO2 amount is led for pressurizing and reaction with slurry mixture none from the first reaction step, and after which the remaining part of the CO2 gas is further pressurized and condensed into a pressurized liquid, which can thereby be stored geologically, so that the method can be used in an economically favorable way for the capture, regeneration and deposition of CO2 from combustion exhaust gas from, among other things, coal power plants and gas power plants.
NO20093124A 2009-10-09 2009-10-09 Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion exhaust gas from power generation NO331607B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093124A NO331607B1 (en) 2009-10-09 2009-10-09 Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion exhaust gas from power generation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20093124A NO331607B1 (en) 2009-10-09 2009-10-09 Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion exhaust gas from power generation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20093124A1 true NO20093124A1 (en) 2011-04-11
NO331607B1 NO331607B1 (en) 2012-02-06

Family

ID=44210101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20093124A NO331607B1 (en) 2009-10-09 2009-10-09 Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion exhaust gas from power generation

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO331607B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO331607B1 (en) 2012-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Asghar et al. Review on the progress in emission control technologies for the abatement of CO2, SOx and NOx from fuel combustion
US9550680B2 (en) Chemical looping integration with a carbon dioxide gas purification unit
CN107530632A (en) Integrated approach for carbon capture and production of energy
CA2725633A1 (en) Method and system for purifying biogas for extracting methane
CN103418235A (en) Device and method for trapping carbon resources in atmosphere
CN102698585B (en) Method for recyling carbon dioxide in boiler flue gas
CN102627280A (en) Method for purifying and concentrating CO from calcium carbide furnace gas
Jilvero et al. Thermal integration and modelling of the chilled ammonia process
AU2012322914A1 (en) Process for the removal of carbon dioxide from a gas
CN101743052B (en) Device and method for reducing CO2-emissions from the waste gases of combustion plants
CN110624363B (en) Pressurization regeneration method for capturing carbon dioxide in flue gas by alcohol amine method
KR101245264B1 (en) Method of capturing including method for desalination of saltwater using forward osmosis and hybrid system of capturing carbon dioxide-forward osmosis
CN101830483A (en) Production method for synthesizing ammonium bicarbonate fertilizer by using CO2 waste gas
CN103261092A (en) Production of carbon dioxide from synthesis gas
KR101174281B1 (en) Hybrid system for forward osmosis desalination and co2 capture using exhaust gas
CN102617405B (en) Cyclic utilization process of hydrogen-containing tail gas in flow process of producing urea by synthesis gas
US20150093309A1 (en) Method Of Recycling Of By-Products For The Production Of Soda Ash And Ammonium Sulphate
MX2011010135A (en) Gas stream processing.
NO20093124A1 (en) Process for ammonia-based separation of CO2 from combustion gas from power generation
US8986640B1 (en) System and method for recovering ammonia from a chilled ammonia process
CN103071380A (en) Trapping and pyrolysis method for carbon dioxide
CN116078138A (en) Device and process for removing carbon dioxide in flue gas by using hot potash method
US20220297059A1 (en) Capture and storage of atmospheric carbon
AU2013234427B2 (en) Method of Recycling of By-Products for the Production of Soda Ash and Ammonium Sulphate
Salave et al. Design, Development and Experimental Investigation on Various Biogas Upgrading Techniques

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: TORD HANSEN, NO