Pressure Drop, Capacity and Mass Transfer Area Requirements for Post-Combustion Carbon Capture by Solvents

Pertes de charge, capacité et aires de transfert de matière requises pour le captage du CO₂ en post-combustion par solvants

IFP Energies nouvelles, Rond-point de l’échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize ‐ France
e-mail: aurelia.lassauce@ifpen.fr – pascal.alix@ifpen.fr – ludovic.raynal@ifpen.fr – aude.royon-lebeaud@ifpen.fr – yacine.haroun@ifpen.fr

^* Corresponding author

Abstract

Post-combustion capture processes using amines are considered as one of the preferred options for CO₂ Capture and Storage (CCS). However, the cost of avoided CO₂ is very large and must be reduced. The latter cost is strongly linked with column designs which consequently must be optimized. In the present article, hydrodynamics and mass transfer performances of random and structured packings are discussed in terms of pressure drop, capacity and most importantly in terms of mass transfer parameters, in particular in terms of interfacial area which is the most important parameter for CO₂ absorbers design. Comparison of different commercial high efficiency packings is discussed from experimental characterization and from CFD simulations and a methodology for future developments is proposed.

Résumé

Les procédés de captage en post-combustion utilisant des amines sont considérés comme l’une des options préférées pour le captage et le stockage du CO₂ (CSC). Cependant, le coût du CO₂ évité est très important et doit être réduit. Ce coût est fortement lié aux designs des colonnes, qui doivent, par conséquent, être optimisées. Dans cet article, les performances hydrodynamiques et le transfert de matière de garnissages vrac et structurés sont discutés en terme de perte de charge, de capacité et, le plus important, en terme de coefficients de transfert de matière, notamment l’aire interfaciale, paramètre le plus important pour la conception d’absorbeurs de CO₂. La comparaison de différents garnissages commerciaux à haute efficacité est discutée à partir de caractérisations expérimentales et de simulations CFD et une méthodologie pour de futurs développements est proposée.