Carbon dioxide removal in biomethane production

Abstract

Hovedmålet med dette prosjektet har vært den foreløpige designen og optimaliseringen av biogassoppgraderingsfasen som en del av en LBM-produksjonsprosess. En tilnærming fra et kjemiteknisk synspunkt er gitt til prosessen, gjennomføring av utformingen av den grunnleggende og konseptuelle konstruksjonen, med sikte på å oppnå som et resultat en effektiv prosess og med tilstrekkelig kontroll over dens drift og sikkerhet. Fremover ble det foretatt en foreløpig optimalisering ved bruk av informasjonen innhentet i sensitivitetsanalysene. På den annen side må det ingeniørmessig sikres at anlegget tilfredsstiller driftskravene, selv ved ytre påvirkninger. Av denne grunn er det vellykket gjennomført en kontrollløsning, samt dens tilsvarende representasjon i et P&ID-diagram. På samme måte er styring av anleggssikkerhet avgjørende i ethvert industrianlegg, og spesielt ved håndtering av giftige stoffer. Av denne grunn er det utført en studie av sikkerheten ved driften av strippingsøylen ved bruk av HazOp-metodikken. De ulike kildene til fare er identifisert og tiltak eller implementering av sikkerhetstiltak er foreslått for å unngå og/eller lindre disse situasjonene. Rensestrømmen av CO2 og H2S som følge av regenereringen av løsningsmidlet ble identifisert. Denne bekken kan ikke slippes ut i atmosfæren uten å bli behandlet for å overholde de pålagte forskriftene. På den annen side er en alternativ løsning å gi den et økonomisk resultat ved å bruke en behandlingsprosess. Den foreslåtte behandlingsprosessen består av 4 stadier; dehydrering, separering av CO2 og H2S, konvertering av H2S til S gjennom Claus-prosessen, og til slutt flytendegjøring av CO2. På denne måten kan både S og CO2 selges til ulike interessenter, vanligvis til andre kjemiske anlegg som kan bruke disse stoffene som råstoff for å produsere sine produkter.

The main objective of this project has been the preliminary design and optimization of the biogas upgrading stage as part of an LBM production process. An approach from the point of view of chemical engineering has been given to the process, carrying out the design of the basic and conceptual engineering, with the aim of obtaining as a result an efficient process and with adequate control of its operation and safety. Moving forward, a preliminary optimization was carried out making use of the information obtained in the sensitivity analyses. On the other hand, from an engineering point of view, it must be ensured that the plant satisfies the operating requirements, even in the presence of external influences. For this reason, a control solution has been successfully carried out, as well as its corresponding representation in a P&ID diagram. Likewise, plant safety management is crucial in any industrial plant, and especially with the handling of toxic substances. For this reason, a study of the safety in the operation of the stripping column has been carried out using the HazOp methodology. The different sources of danger have been identified and actions or implementation of safeguards have been proposed to avoid and/or alleviate these situations. The purge stream of CO2 and H2S resulting from the regeneration of the solvent was identified. This stream cannot be released into the atmosphere without being treated to comply with the imposed regulations. On the other hand, an alternative solution is to give it an economic output by applying a treatment process. The proposed treatment process consists of 4 stages; dehydration, separation of CO2 and H2S, conversion of H2S to S through the Claus process, and finally the liquefaction of CO2. In this way, both S and CO2 can be sold to different interested parties, usually to other chemical plants that can use these substances as raw materials to produce their products.