Modeling post-combustion CO2 capture with assessment of solvent degradation

peer reviewedPost-combustion CO2 capture in power plants is one of the most mature technologies for a short-term and large-scale decrease of CO2 emissions while simultaneously addressing the growing global energy demand. CO2 is chemically absorbed in an amine solvent that can be regenerated at higher temperature, producing a pure CO2 stream. However, the large impact of this technology on the power plant efficiency and the environmental penalty are the main drawbacks for large-scale implementation. In this work, an innovative approach combining process modeling and evaluation of the environmental penalty due to amine degradation is presented. Based on experimental results, the kinetics of solvent oxidative and thermal degradation is estimated and included in the process model developed in Aspen Plus. Using this model, the influence of operating parameters like the oxygen concentration in the flue gas or the solvent regeneration pressure is studied. This model is a first step for a multi-objective optimization of the CO2 capture process, assessing both energy and environmental penalties of this technology.Le captage post-combustion du CO2 en centrale électrique est une des technologies les plus matures pour réduire rapidement et à grande échelle les émissions de CO2 tout en répondant à la croissance de la demande mondiale en énergie. Le CO2 est absorbé chimiquement dans un solvant aminé qui est régénéré à haute température, produisant un flux de CO2 pur. Cependant, l’impact de cette technique sur le rendement énergétique de la centrale ainsi que l’impact environnemental lié à la dégradation du solvant aminé freinent l’implémentation à grande échelle. Dans ce travail, une approche innovante combinant l’étude des impacts énergétiques et environnementaux est présentée. Sur base de résultats expérimentaux considérant à la fois la dégradation oxydative et la dégradation thermique sous CO2, la cinétique de dégradation des solvants est évaluée et insérée dans un modèle du procédé réalisé dans le logiciel Aspen Plus. Ce modèle permet d’étudier l’influence des conditions opératoires du procédé telles que la teneur en oxygène des fumées ou la pression de régénération. Il constitue une première étape pour une optimisation multi-objectif du procédé de captage de CO2 afin d’identifier un compromis entre le coût énergétique de cette technologie et son impact environnemental.Capture du CO