High fidelity 1D model for selective membrane simulation in CCS power plants [Tesi di dottorato]

Politecnico di Milano, 2016-02-24

Negli ultimi due secoli la concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera è aumentata da 275 a 400 ppm. Questa maggiore concentrazione ha già avuto effetti sul clima, da cui la necessità di un controllo delle emissioni di gas serra provenienti dalle centrali a fonte fossile. Negli ultimi dieci anni, considerevoli sforzi sono stati spesi per trovare una soluzione a lungo termine a questo problema. Anche se le fonti di energia rinnovabile potrebbero coprire parte del fabbisogno energetico, il mondo è destinato a rimanere ancora per lungo tempo dipendente dai combustibili fossili. Al fine di ridurre le emissioni di gas serra diverse tecnologie di cattura della CO2 sono attualmente sotto studio. Queste vengono suddivise in tecniche pre-combustione, ossi-combustione e post-combustione. Pre-combustione dove la separazione della CO2 avviene a valle di un reattore di water gas shift, ossi-combustione dove la separazione della CO2 avviene tramite l’impiego di ossigeno, postcombustione dove la separazione della CO2 avviene nei gas combusti. Una delle nuove tecnologie in questo campo si basa sull’impiego delle membrane selettive per la separazione di diverse specie chimiche. In questa tesi viene sviluppato un modello dettagliato per la simulazione delle membrane, successivamente impiegato per simulare impianti a carbone o a gas naturale per la produzione di energia elettrica. Vi sono diverse tipologie di membrane; in questa tesi vengono prese in esame quelle selettive all’H2, O2 e CO2. La prima utilizzata in sistemi pre-combustione, le seconde negli impianti ad ossi-combustione (sostituendo l’ASU), le ultime in sostituzione dei solventi chimici nelle centrali a gas naturale..

ING-IND/09 - SISTEMI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE