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Noviembre, 2010 INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS CAPTURA DE CO 2 EN POSTCOMBUSTIÓN. UNA OPCIÓN PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMÁTICO Abigail González Diaz Carlos Alberto Mariño López Jose Miguel González Santaló

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Page 1: CAPTURA DE CO2 EN POSTCOMBUSTIÓN. UNA · PDF fileaproximadamente1,400 ton/h de gases a una temperatura de 147 ... •Tipos de empaques para el absorbedor y el stripper •Concentración

Noviembre, 2010

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS

CAPTURA DE CO2 EN POSTCOMBUSTIÓN.

UNA OPCIÓN PARA MITIGAR EL CAMBIO

CLIMÁTICO

Abigail González Diaz

Carlos Alberto Mariño López

Jose Miguel González Santaló

Page 2: CAPTURA DE CO2 EN POSTCOMBUSTIÓN. UNA · PDF fileaproximadamente1,400 ton/h de gases a una temperatura de 147 ... •Tipos de empaques para el absorbedor y el stripper •Concentración

Contenido

1. La necesidad de hacer captura de CO2

2. Tecnología de postcombustión y descripción

detallada del proceso de separación de CO2.

3. Resultado de la modelación de proceso

aplicado a una unidad de 385 MW

4. La evaluación de tres tecnologías en la unidad

generadora y resultados de costos para cada

una

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Intensidad de emisiones de CO2 en generación

eléctrica

3

Línea base 20502007 Escenario de mitigación 2050

g c

o2

/K

w-h

r

OECD

Promedio mundial

No OECD

Fuente: Agencia Internacional de energía. Prospectiva 2010

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Diagrama esquemático del proceso de CCS

4

TRANSPORTE

SEPARACION

CONFINAMIENTO

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Descripción general del proceso

condensador

Gases de

combustión

Solución de amina

1

23

4

5 6

8

9

12

7

13

STRIPPER

ABSORBER

Reboiler

Gases limpios

de CO2

Solución rica en

CO2

Vapor

10

11

Repuesto de

amina y agua14 CO2 a

compresión

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Proceso de captura de CO2

postcombustión

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CO2 DE COMBUSTION PLANTA DE

CAPTURA DE CO2

7 trenes

GV

MWe

= 385

Vapor a

captura

de CO2

CARBON

SABINAS

CO2 A

COMPRESION

365.6 t/h

CO2 AL

AMBIENTE

56.7 t/h

0.0 / 727.0 t/h

327.4 / 422.3 t/h

86.6 % captura de CO2

1,144 / 1,468 t/h vapor vivoSe suministra el vapor para

el stripper de una

extracci ó n de la turbina de

vapor (es necesario

modificar la turbina).

CO2 DE COMBUSTION

PLANTADE

CAPTURADE CO2

GV

MWe

CARBON

SABINAS

CO2 A COMPRESIÓN

GASES LIMPIOS

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Características

• Se ha aplicado en la industria petrolera durante

años

• No se requiere realizar grandes modificaciones

a una central termoeléctrica, su aplicación en

centrales existentes, como “retrofit” es viable.

• Alto consumo de energía térmica para regenerar

el solvente, que afecta directamente a la

eficiencia de generación

7

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Simulación del proceso de captura de CO2

Capacidad de un tren

Flujo de gases

[ton/h]

Flujo de CO2

[ton/h]

Eficiencia

%

280 60.29 91

El estudio se llevó a cabo para una unidad de 385 MW, que emiteaproximadamente1,400 ton/h de gases a una temperatura de 147 °C

CO2 % vol 14.54

H2O % vol 7.57

O2 % vol 3.29

N2 % vol 70.98

Ar % vol 0.89

SO2 ppmv 10

NO2 ppmv 10

Total (% vol ) 100.00

Composición de los gases

Se requirieron en total 7 trenes para tratar los gases

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Simulation del proceso de captura de CO2

Los parámetros analizados fueron:

•Tipos de empaques para el absorbedor y el stripper

•Concentración de MEA

•Número de etapas para las columnas

•Relación CO2/MEA en el flujo de circulación

Mínimo

consumo

de energía

térmica

Los empaques utilizados fueron los recomendados por el

fabricante: Mellapac metal estructurado 250. Este parámetro no

afecta al consumo de energía

Concentración de MEA 30 % peso, la concentración máxima

definidos en la literatura

Número de etapas Stripper 18

Absorbedor 14

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Análisis de sensibilidad relación CO2/MEA en el flujo de

circulación

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Resultados para una unidad de 385 MW de lecho

fluidizado con el sistema de captura de CO2

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Gases de

combustión

sin captura

[ton/h]

Gases de

combustión

con captura

[ton/h]

Número de

trenes

CO2

capturado

[ton/h]

Energía en el

reboiler

[MWt]

Vapor de la

unidad

[ton/h]

1400 1972 7 384 504 721

Eficiencia térmica

neta planta sin

captura

[%]

Eficiencia térmica neta

con captura de CO2

[%]

40 29.5

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Costo de inversión, operación y mantenimiento,

combustible del proceso de captura de CO2.

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Subcrítico de

lecho fluidizado de

385 MW

Carbón pulverizado

Subcrítica de 385 MW

Supercrítica de

385 MW

Base

con captura

de CO2 Base

con captura

de CO2 Base

con captura

de CO2

Inversión (USD/MWh) 30.2 71.3* 30.6 67.6* 36.8 69.2*

O & M (USD/MWh) 9.9 20.4** 5 15.9** 5.5 14.3**

Combustible (USD/MWh) 40.1 62.2*** 40 60.3** 36.8 55.2***

Costo Nivelado (USD/MWh) 80.2 153.99 75.6 143.8 79.1 138.6

* Incluye el incremento de las inversiones adicionales en caldera, turbina y

servicios auxiliares para integrar la planta de captura de CO2 respecto a la

conversión

** Incluye el incremento de costo de O. & M. para integrar la planta de

captura de CO2 respecto a la conversión de carbón y la compresión del CO2

*** Incluye el incremento en el consumo de combustible en la caldera para

integrar la planta de captura de CO2 respecto a la conversión a carbón

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Conclusiones• Tiene altos requerimientos de energía, que representa el

40% de los costos totales y representan un incremento

en el costo nivelado de generación del 90%

• Los costos podrán ser reducidos al encontrar un

solvente adecuado. Los estudios determinaron un

ahorro de 28% utilizando una mezcla de solventes de

MEA y MDEA.

• De las 3 tecnologías que se analizaron se concluye que

el costo más bajo por MWh generado se lograría con

una planta de Carbón Pulverizado supercrítica

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