ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРОВ ВОДЫ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ СО2 ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ МЕМБРАННОГО МОДУЛЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Несмотря на развитие атомной и альтернативной энергетики, тепловые электростанции, работающие на сжигании ископаемого топлива (угля, нефтепродуктов или природного газа), еще долгое время будут сохранять значительную долю в энергобалансе. В этой связи особый интерес представляет сокращение выбросов СО2 при сжигании органического топлива путем его улавливания и последующего использования или захоронения. В данной работе было проведено математическое моделирование одностадийного процесса мембранного извлечения СО2 из дымовых газов тепловой электростанции с учетом присутствия паров воды на массоперенос СО2 и без учета их влияния при различных режимах работы мембранного модуля. Для расчета были выбраны промышленно выпускаемые полимерные газоразделительные мембраны. Результаты моделирования показали, что учет присутствия паров воды позволяет уменьшить требуемую площадь мембран в 1.6 раза. При сравнении режимов работы мембранного модуля было показано, что режимы поперечного тока и противотока обеспечивают одинаковые показатели требуемой площади мембран для значений степени извлечения СО2 < 80%, тогда как режим параллельного тока становится менее выгодным уже при степени извлечения СО2 > 60%. Таким образом, для низких значений степени извлечения СО2 выбор режима не критичен, а для высоких – противоток имеет незначительное преимущество перед режимом поперечного тока.

Об авторах

Д. В Мирошниченко

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Email: dmiroshnichenko@ips.ac.ru
Москва, Российская Федерация

М. Г Шалыгин

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Москва, Российская Федерация

С. Д Баженов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН

Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Olivier J., Janssens-Maenhout G., Peters J. // PBL Netherlands Environmental Assessment Agency. 2012. The Hague. The Netherlands.
  2. Emissions trading system (ETS), 2020 climate & energy package. URL: https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2020_en (дата обращения 15 октября 2025).
  3. European Commission. EU Emissions Trading System (EU ETS). URL: https://ec.europa.eu/clima/sites/clima/files/factsheet_ets_en.pdf (дата обращения 15 октября 2025).
  4. Kárászová M., Zach B., Petrusová Z., Červenka V., Bobák M., Šyc M., Izák P. // Separation and Purification Technology. 2020. V. 238. P. 116448.
  5. Анептичева A. Ю., Волков А. В., Воротникова Н. В., Максимов А. Л., Ярославцев А. Б. // Мембраны и мембранные технологии 2021. Т. 11. С. 283–303.
  6. Nath F., Mahmood M. N., Yousuf N. // Geoenergy Science and Engineering. 2024. V. 238. P. 212726.
  7. Bui M., Adjiman C.S., Bardow A., Anthony E.J., Boston A., Brown S., Fennell P.S., Fuss S., Galindo A., Hackett L.A. et al. // Energy & Environmental Science. 2018. V. 11. № 5. P. 1062–1176.
  8. Karmviboon K., Krajanghi W., Supap T., Muchan P., Saiwan C., Idem R., Koivanit J. // Separation and Purification Technology. 2019. V. 228. P. 115744.
  9. Coleman A. // LSU J. of Energy Law and Resources. 2018. V. 6.
  10. Elmabrouk H.E.B.S.K., Mahmud W.M. // International Conference on Industrial Engineering and Operations Management. Rabat, Morocco, 11–13 April 2017.
  11. Schüssel D. Holy Grail of Carbon Capture Continues to Elude Coal Industry. Institute for Energy Economics and Financial Analysis: Cleveland, OH, USA, 2018.
  12. Merkel T.C., Lin H., Wei X., Baker R. // J. of Membrane Science. 2010. V. 359. P. 126–139.
  13. Li Q., Wu H., Wang Z., Wang J. // Separation and Purification Technology. 2022. V. 298. P. 121584.
  14. Hussain A., Hägg M.-B. // J. of Membrane Science. 2010. V. 359. P. 140–148.
  15. He X., Chen D., Liang Z., Yang F. // Carbon Capture Science & Technology. 2022. V. 2. P. 100020.
  16. Miroshnichenko D., Shalygin M., Bazhenov S. // Membranes. 2023. V. 13. P. 692.
  17. PermSelect. Membranes. URL: https://www.permselect.com/membranes (дата обращения: 15.04.2024).
  18. STC “Vladipor”. URL: http://www.vladipor.ru (дата обращения: 15.04.2024).
  19. Puri P.S. // Membrane Engineering for the Treatment of Gases: Volume 1: Gas-separation Problems with Membranes. The Royal Society of Chemistry: London, UK. 2011. P. 215–244.
  20. Brinkmann T., Lillepärg J., Notzke H., Pohlmann J., Shishatskiy S., Wind J., Wolff T. // Engineering. 2017. V. 3. P. 485–493.
  21. Baker R., Freeman B. Large Pilot Testing of the MTR Membrane Post-Combustion CO2 Capture Process; U.S. Department of Energy National Energy Technology Laboratory: Washington, DC, USA. 2018.
  22. Alaskin A.A., Trubyanov M.M., Yanbikov N.R., Kyvuchkov S.S., Chadov A.A., Smorodin K.A., Drozdov P.N., Vorotyntsev V.M., Vorotyntsev I.V. // Membranes and Membrane Technologies. 2020. V. 2. № 1. P. 35–44.
  23. Metz S.J., van de Ven W.J.C., Potreck J., Mulder M.H.V., Wessling M. // J. of Membrane Science. 2005. V. 251. P. 29–41.
  24. Alentiev A.Y., Levin I.S., Belov N.A., Nikiforov R.Y., Chirkov S.V., Bezzin D.A., Ryzhikh V.E., Kostina J.V., Shantarovich V.P., Grunin L.Y. // Polymers. 2022. V. 14. P. 120.
  25. Merkel T.C., Wei X., He Z., White L.S., Wijmans J.G., Baker R.W. // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2013. V. 52. P. 1150–1159.
  26. Brinkmann T. // J. of Membrane Science. 2015. V. 489. P. 237–244.
  27. Bouraceur R., Lape N., Roizard D., Vallieres C., Fave E. // Energy. 2006. V. 31. P. 2556–2570.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).