| dc.description.abstract | Biogass er en viktig fornybar energikilde. Ett av de største problemene ved produksjon av biogass er prisen for biogass oppgradering, dette gjør forskning på forskjellige oppgraderingsmetoder viktig for å gjøre en fornybar energikilde mer lønnsom. Intensjonen med denne oppgaven er å lage en rettferdig sammenligning mellom tre forskjellige metoder for biogass oppgradering, vann-skrubbing, organisk løsemiddel-skrubbing ved bruk av DEPG (dimetyl eter av polyetylen glykol) og amin-skrubbing ved bruk av MEA (monoetanolamin). Simuleringene ble gjort i Aspen Plus versjon 10.1. Her ble ett anlegg fra hver teknologi designet og optimalisert. Etter simuleringene ble det utført en investeringsanalyse. Resultatene fra hvert anlegg ble til slutt sammenlignet.
I simuleringene ble mål om en 97,5% ren biometan strøm og et maksimum på 5% metantap oppfylt for alle teknologiene. I tillegg er det foretrukket å få en så ren CO2 strøm som mulig, sånn at CCS (karbonfangst og lagring) kan implementeres. Både biometan og CO2 strømmene blir komprimert til 80 bar sånn at produktstrømmene kan sammenlignes på samme basis. For vann-skrubbing og MEA-skrubbing simuleringene ble den termodynamiske modellen NRTL-RK brukt mens for DEPG-skrubbing ble PC-SAFT modellen brukt. En VLE (gass-væske likevekt) validering er utført for hvert løsemiddel for å se at modellene korresponderer
bra med data fra litteraturen.
Energiforbruket synker i følgende rekkefølge: vann-skrubbing > DEPG-skrubbing > MEAskrubbing. Metantapet er på maksimum verdi for prosessene med fysisk absorpsjon mens verdien er veldig lav for kjemisk absorpsjon. Det totale energiforbruket er beregnet som varme, og dette er gjort ved hjelp av en elektrisitet-til-varme approksimasjon lik effektiviteten til en gassturbin. I vann-skrubbing er hovedbidragsyteren til energiforbruket reboileren som bruker rundt 9,0 MJ/kgCO2 fjernet, prosessen har ett totale forbruk på rundt 13,0 MJ/kgCO2 fjernet med en optimalisert L/G-rate på 143. Reboileren iMEA-skrubbing prosessen bruker
rundt 3,8MJ/kg CO2 fjernet og har ett totalt energiforbruk på 6,3MJ/kg CO2 fjernet, dette er med en optimalisert L/G-rate på 9,5. DEPG-skrubbing prosessen ble designet litt annerledes enn de andre to prosessene, reboileren ble erstattet med nitrogen som strippe-gass på grunn av veldig høye temperaturer i reboileren. Dette senker energiforbruket og det totale energiforbruket ble på rundt 6,8 MJ/kg CO2 fjernet på en optimalisert L/G-rate på 100. Dette viser at den prosessen med lavest energiforbruk og lavest metantap er MEA-skrubbing. CO2 strømmen er også renest med denne prosessen siden det ikke er noe strippegass eller høye verdier av metan på grunn av metantap.
Tilbakebetalingstiden er lavere forMEA-skrubbing prosessen enn for de andre to, dette kommer klart frem av investeringsanalysen. MEA prosessen har høyest IRR (intern avkastning) på 3,1%mens vann-skrubbing og DEPG-skrubbing har henholdsvis 1,5% og 1,1%. En sensitivitetsanalyse ble også gjort, den viser at MEA prosessen er også den prosessen som er mest robust mot endringer i metan, CO2 og biogass pris, i tillegg til endringer i investeringskostnadene.
Det er konkludert med at MEA-skrubbing er den mest lovende prosessen for å nå de satte spesifikasjonene. Dette er på grunn av lavt metantap noe som øker inntektene og senker utslipp. Det er også konkludert med at MEA prosessen må videre optimaliseres noe som kan gi enda bedre resultater. Redesign av vann-skrubbing prosessen hvor rebileren er byttet ut med strippegass for å senke energikostnadene, og resirkulering av metan er implementert for å senke metantapet kan kanskje forbedre denne prosessen. Dette er viktig å se på fremover. | |
