Emissions to the Atmosphere from Amine-Based Post Combustion CO₂ Capture Plant – Regulatory Aspects

Émissions atmosphériques des installations de capture de CO₂ en postcombustion par les amines – Aspects réglementaires

¹ CSIRO Energy Technology, 11 Julius Avenue, 2113 NSW – Australia
² MASDAR Institute, Abu Dhabi
e-mail: merched.azzi@csiro.au

^* Corresponding author

Abstract

Amine-based Post Combustion Capture (PCC) of CO₂ is a readily available technology that can be deployed to reduce CO₂ emissions from coal fired power plants. However, PCC plants will likely release small quantities of amine and amine degradation products to the atmosphere along with the treated flue gas. The possible environmental effects of these emissions have been examined through different studies carried out around the world. Based on flue gas from a 400 MW ultra-supercritical coal fired power plant Aspen-Plus PCC process simulations were used to predict the potential atmospheric emissions from the plant. Different research initiatives carried out in this area have produced new knowledge that has significantly reduced the risk perception for the release of amine and amine degradation products to the atmosphere.

In addition to the reduction of the CO₂ emissions, the PCC technology will also help in reducing SO_x and NO₂ emissions. However, some other pollutants such as NH₃ and aerosols will increase if appropriate control technologies are not adopted. To study the atmospheric photo-oxidation of amines, attempts are being made to develop chemical reaction schemes that can be used for air quality assessment. However, more research is still required in this area to estimate the reactivity of amino solvents in the presence of other pollutants such as NO_x and other volatile organic compounds in the background air.

Current air quality guidelines may need to be updated to include limits for the additional pollutants such as NH₃, nitrosamines and nitramines once more information related to their emissions is available. This paper focuses on describing the predicted concentrations of major pollutants that are expected to be released from a coal fired power plant obtained by ASPEN-Plus PCC process simulations in terms of current air quality regulations and other regulatory aspects.

Résumé

La captage en postcombustion (PCC, Post Combusion Capture) du CO₂ par les amines est une technologie immédiatement disponible à même d’être déployée pour réduire les émissions de CO₂ des centrales électriques au charbon. Cependant, il est probable que les installations de PCC rejetteront de faibles quantités d’amines et de produits de dégradation des amines dans les gaz de fumées traités. Les effets environnementaux potentiels de ces émissions ont été examinés dans diverses études partout dans le monde. En se basant sur les gaz de fumées d’une centrale électrique au charbon ultra-supercritique de 400 MW, des simulations avec Aspen-Plus du procédé PCC ont été utilisées pour prédire les émissions atmosphériques potentielles de la centrale. De nouvelles données issues de divers projets de recherche menés dans ce domaine ont réduit significativement la perception du risque de rejet d’amines et de produits de dégradation d’amines dans l’atmosphère.

En plus de la réduction des émissions de CO₂, la technologie PCC est aussi à même d’assister la réduction des émissions de SO_x et de NO₂. Cependant, certains autres polluants, tels que le NH₃ et les aérosols, risquent de voir leurs émissions augmenter si des technologies de contrôle appropriées ne sont pas adoptées. Pour étudier la photo-oxydation atmosphérique des amines, des tentatives de développement de modèles des réactions chimiques permettant l’évaluation de la qualité de l’air ont été effectuées. Cependant, une recherche plus approfondie dans ce domaine reste nécessaire pour estimer la réactivité des solvants aminés en présence d’autres polluants tels que les NO_x et les autres composés organiques volatiles présents dans l’air.

Les directives de qualité de l’air existantes devront peut-être être mise à jour afin d’inclure les limites des autres polluants tels que NH₃, les nitrosamines et les nitramines, lorsque plus d’information sur leurs émissions devient disponible. En termes de directives de qualité de l’air et autres aspects réglementaires, cet article se focalise sur la description des prédictions des concentrations des principaux polluants potentiellement rejetés par une centrale au charbon, prédictions obtenues par des simulations de procédé ASPEN-Plus PCC.