Permintaan elektrik di Malaysia telah membawa kepada pembinaan loji arang batu. Pembakaran arang batu menghasilkan gas-gas rumah hijau seperti CO2. Merujuk kepada statistik, pelepasan CO2 daripada pembakaran arang batu diramalkan akan meningkat sebanyak 4.1% setiap tahun sehingga mencapai 98 juta tan pada tahun 2020. Isu peningkatan suhu global sebanyak 2 oC telah mencetuskan pembincangan yang hangat di peringkat global. Jadi, TNB mengambil inisiatif untuk memisahkan CO2 daripada gas serombong dengan menggunakan MEA/MDEA sebagai bahan penyerapan. Teknologi yang menggunakan MEA/MDEA sebagai bahan penyerapan telah menjadi semakin penting disebabkan keupayaan penyerapan gas CO2 yang tinggi. Walau bagaimanapun, kaedah ini masih ada kelemahan apabila ia memerlukan tenaga yang tinggi untuk pemprosesan semula Amine yang telah digunakan. Kebiasanya, 27-37% daripada jumlah tenaga yang dihasilkan semasa pembakaran arang batu digunakan untuk tujuan pemprosesan semula. Tesis ini telah meningkatkan pretasi teknologi ini melalui penyelidikan yang telah dilakukan dalam pengoptimuman, simulasi dinamik dan analisis dari segi ekonomi dan tenaga. Pada permulaan, model telah dihasilkan menggunakan Aspen Plus. Kajian pengoptimuman dan sensitiviti dilakukan menggunakan model Aspen Plus ini berdasarkan informasi gas serombong diperolehi daripada TNB. Hasil daripada kajian pengoptimuman adalah seperti berikut: tekanan absorber ialah 1 atm, Amine sebanyak 100 kg/jam, 40 oC, dengan nisbah Amine kepada air sebanyak 4:6 dan nisbah MEA kepada MDEA sebanyak 3:7, dan stripper beroperasi pada 2atm dan 120 oC. Penyingkiran asik gas sebanyak 90% telah dicapai melalui kajian pengoptimuman. Pengesahan telah dilakukan dengan membandingkan hasil kajian kepada maklumat yang diberikan oleh TNB. Hasil pengoptimuman telah digunakan untuk membentuk model dinamik. Model dinamik telah dibentuk untuk meningkatkan pretasi proses apabila terdapat perubahan aliran gas serombong dan suhu gas serombong. 3 pengawal SISO PID telah ditambahkan ke dalam model. Dengan ini, Amine yang diproseskan semula dengan mengasingkan asik gas daripadanya menjadi lebih bersih, sementara itu, penyingkiran CO2 dikekalkan pada jumlah lebih daripada 90%. Simulasi ini kemudiannya boleh digunakan oleh pihak TNB di Pusat Penyelidikan TNB, Kajang, Malaysia untuk meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga bagi unit Amine. Analisis bagi ekonomi dan tenaga telah dilakukan supaya kos operasi yang lebih rendah boleh dicapai. Berdasarkan salah satu kajian yang telah dilakukan, sebanyak 3 kali kos operasi telah dijimatkan dengan pengantiaan MEA dengan MEA/MDEA.
_______________________________________________________________________________________________________
Electricity demand in Malaysia has led to additional coal-fired power plant being built. Combustion of coal produces flue gas which comprises of greenhouse gases such as CO2. It is predicted that CO2 emission from coal fired power plants will grow 4.1% annually to reach 98 million tons by 2020. With the recent verdict of 2°C increase in global temperature relating to greenhouse gas emission, TNB is keen to separate CO2 using chemical absorption using amine. Post combustion capture through MEA/MDEA solvent has become increasingly important technology for acid gas removal due to its high CO2 selectivity. However, the drawback of this method is that amine requires high energy penalty for solvent regeneration and typically consumes 27-37% of the total energy produced during the combustion just for regeneration purpose. This thesis provides better insight for the flexibility during operation and feasibility of the process through optimization, dynamic simulation and economic and energy analysis. Steady-state model of amine unit was developed using rate-based approach. Optimization and sensitivity study in Aspen Plus was done for the base case flue gas flow provided by TNB. The optimized steady-state results are as followed: absorber pressure of 1 atm, lean amine flow of 100 kg/hr, 40 oC, with amine to water ratio of 4:6 and MEA to MDEA ratio of 3:7, and stripper operates at 2atm and 120 oC. Acid gas removal efficiency of 90% were achieved through the optimization study. Steady-state validation was done through the comparison with TNB pilot scale operation parameters. Dynamic process model was initialized using the optimized steady-state results. A detailed dynamic model utilising Aspen dynamic was developed for improving the dynamic behaviour of the unit when there is variation of flue gas flow and temperature. By integrating 3 SISO PID controllers at absorber and stripper, 2 objectives were achieved which are maintaining acid gas removal efficiency at more than 90% and better amine regeneration. This simulation is then used in the pilot plant in TNB Research Center, Kajang, Malaysia for case study to improve the energy efficiency of post combustion unit. Economic and energy activated analysis were examined by relating the heat duty of the reboiler to the stripper operational and capital cost. A case study was done and proven that by replacing MEA with MEA/MDEA solvent, 300% of stripper operating cost was saved.
Amine based acid gas capture plant steady state & dynamic simulations / Law Li Chin