Amine Gas Treating Unit - Best Practices - Troubleshooting Guide
Procede Gas Treating BV...Procede Gas Treating Bio WKK 10 sept. 2009 3 Procede Group BV • Procede...
Transcript of Procede Gas Treating BV...Procede Gas Treating Bio WKK 10 sept. 2009 3 Procede Group BV • Procede...
Procede Group BVVlierstraat 1117544 GG EnschedeT +31 53 711 2500F +31 53 711 2599www.procede.nl
Procede Gas Treating BV
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 2
Procede The link between fundamental knowledge and realization of
customer ambitions!
Nederlands bedrijf gespecialiseerd in:Ontwikkeling en optimalisatie van
productieprocessen en producten op basis van procestechnische kennis
• Spin-off van de Universiteit Twente• 30 medewerkers • Procestechnologen• Vertalen van theoretische en experimentele
kennis naar de praktijk
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 3
Procede Group BV
• Procede Gas treating• Gas behandeling onderzoek, consultancy en ontwikkeling van
vernieuwende processen (H2S, CO2, VOC, Styreen, stank&stof stallen, Mercaptans uit aardgas, bio- of rookgas)
• Procede Biomass• “Consultancy for biomass to value (energy)” en ontwikkeling van
innovatieve processen gericht op conversie van biomassa naar producten en energie (GTBE, Cellulose Acetaat, Verbranden, etc.)
• Procede Water• Ontwikkeling van nieuwe of verbeterde processen voor drinkwater
bereiding zoals ontzouting of verwijdering van organische residuen uit waterige stromen (superkritische water technologie)
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 4
Markets served by Procede Group BV
Oil & Gas
Chemical industry
Food industry
SME’s
Feasibility studies
Process development
Troubleshooting
Experimental Research
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 5
Activiteiten van Procede Gas Treating
• 15 jaar ervaring in gas behandeling
• Experimental studies: • Meting van Vapor-Liquid Equilibriums and Kinetics of sorption liquids
• Natural gas, Off-gas, Post-combustion, Pre-combustion, ect.• Systems with chemical reaction or physical sorption• CO2, H2S, COS, Mercaptans, ect.• Aqueous, non-aqueous alkanolamines, PZ, Salt solutions, amino-acids, ect.
• Theoretical studies:• Literature survey and VLE overview• Development of VLE Models, Flux models and flow-sheeting• Development of Rate based modeling software (SimCol and Pro2Sim)• Process engineering and consulting• CO2-capture studies (Post-and Pre-combustion)
• Pilot plant design and operation
• Commerciële doorontwikkeling in samenwerking met partners =
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 6
Activiteiten van Procede voor de glastuinbouw sector
• CO2 uit rookgassen van biomassa gestookte ketels• Eigen technologie• Samenwerking met ketelbouwer (Vyncke)• Toepassing: Warmwater ketel en bio-WKK op A-hout• Advisering biomassa infrastructuur
• H2S verwijdering uit biogas voor bio-WKK• Eigen technologie• Samenwerking met partner wordt onderzocht• Toepassing: Biogas-WKK met kleine afstand tussen vergister en WKK/kas
• Biogas naar groen gas• Eigen technologie• Samenwerking met partner wordt onderzocht• Toepassing: Levering groen aardgas aan derden
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 7
CO2 uit hout ketels I
• Eigenschappen• Ontkoppeling van CO2 en energie productie• Hoge kwaliteit CO2 (geen NOx, SOx and Ethene)• Lage energie consumptie• Simpele installaties• Lage investering en operationele kosten
• Beschikbare technologieën • CO2 absorptie met selectieve absorptievloeistoffen• CO2 adsorptie aan dragers b.v. actieve kool/zeolieten• niks
• Wilde ideeën zoals cryogeen koelen, etc.
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 8
CO2 uit hout ketels II
CO2-absorptie uit rookgassen (vloeibare CO2)
• Voordelen• Bekende technologie uit chemische industrie• Effectief en betrouwbaar• Breed toepasbaar
• Nadelen (huidige generatie)• Gekoppelde CO2 and energie productie• Hoge kwaliteit CO2 (maar met potentieel wat degradatie producten)• Hoog energie verbruik > 4MJ/kilo CO2
• Hoge operationele kosten door solvent degradatie en dure solvents• Proceskennis slechts beschikbaar bij een beperkt aantal bedrijven
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 9
CO2 uit hout ketels III
CO2-adsorptie uit rookgassen
• Voordelen• Bekende technologie• CO2 buffering mogelijk (beperkt)• Laag energie verbruik
• Nadelen• Lage effectiviteit • Grote dure installaties• Geproduceerde CO2 bevat vervuiling door co-adsorptie
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 10
Procede CO2-afvangst proces voor de glastuinbouw
• Speciale absorptievloeistof• Milieu vriendelijk• Geen degradatie• Zeer lage oplosbaarheid vervuiling, geen emissies naar de kas• Laag energieverbruik door innovatief proces en integratie met de kas• Lage solvent kosten
• Ontwikkeld voor hout gestookte installaties o.a. voor de glastuinbouw• Simpel proces en een sterk vereenvoudigde installatie• Te bedienen met beperkte kennis van installaties• Laag energie verbruik 0.5-1.5 MJ/kg CO2 o.a. door integratie met
verwarming kas• Grotendeels ontkoppelde CO2 en energie productie door CO2 buffering• Afvangkosten €35-45 per ton CO2 (>2000 kg/uur)
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 11
The Biomass to heat and CO2 concept
Heat Residual heat
Clean flue gas
CO2
Wood-boiler CO2 fertilizer plant GreenhouseSRE condenser and WESP
Heat Residual heat
Clean flue gas
CO2
Wood-boiler CO2 fertilizer plant GreenhouseSRE condenser and WESP
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 12
Economie hout + CO2 v.s gas ketel
Existing natural gas New wood Advantage wood Installed heat (MW) 6 6 Total CO2 production (ton/year) 4,500 9,900 5,400 Optimal CO2 dosing (ton/year) >2,700 (45 kg/m2) >2,700 (45 kg/m2) Assumed CO2 dosing (ton/year) 1,800 (30 kg/m2) 2,700 (45/kg/m2) +900 (>15/kg/m2) Gas conditioning costs (€/ton CO2) € 15 € 45 € -30 Fertilizing Minimal requirements Optimal Energy production (€/year) € 827,000 € 307,000 € 520,000 CO2 supply costs (€/year) € 27,000 € 120,000 € -93,000 Total annual costs (€/year) € 854,000 € 427,000 € 427,000
Conclusies •Hout ketel duurzamer en goedkoper dan gas•Optimale CO2 dosering door hogere CO2 inhoud hout (duurzaam)•Combinatie met absorptiekoeling geeft nog betere prestaties
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 13
Typische case: CO2 tekort op basis van warmte vraag
Note:• In geval van gas gestookte systemen is het CO2 tekort meer dan dubbel• Absorptiekoeling is een mogelijkheid om CO2 tekort te voorkomen• Lange termijn warmte buffering in ondiepe lagen/aquifers (∆T> 50ºC)
CO2 deficit
-1000
0
1000
2000
3000
4000
Augus
tus Sept
oct
nov
dec
Jan
Feb.
March
April
May
June jul
yto
n C
O2
mon
th
CO2 deficit
7000 ton/jaar CO2
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 14
Typische case: Warmte overschot op basis van WKK
• Ketel warmteoverschot als gevolg van CO2 productie
Warmte overschot 14 MWth hout
-10000.00
-5000.00
0.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
25000.00
Augus
tus Sept
oct
nov
dec
Jan
Feb.Marc
h
April
May
June july
GJ
Warmte overschot WKKWarmte overschot Ketel
7000 ton/jaar CO2
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 15
Hout gestookte Warmwater boiler v.s. WKK
• Investeringskosten: • significant lager dan WKK
• Investering CO2 installatie: • lager
• Complexiteit installatie: • eenvoudiger
• Vergunningen: • eenvoudiger
• Hout logistiek: • eenvoudiger
• Energie benutting: • Slechtere benutting exergie (vermogen om arbeid te leveren)• In combinatie met CO2 en eventueel koeling wordt dit beter
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 16
Hout gestookte Warmwater boiler v.s. WKK
Conclusies • 6-10 MWth (6-10 Ha Nederland) Warmwater boiler• 10-14 MWth Warmwater boiler/WKK (onder randvoorwaarden)• >14 MWth WKK
Randvoorwaarden • Subsidies op elektriciteit en warmte gebruikt• Investeringscapaciteit• Aanvoer van voldoende hout tegen goede prijs (lokale sourcing)• Vergunningen voor de installaties en aanvoer/opslag hout• Voldoende afname warmte
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 17
PFS of CO2-Installation for greenhouses
P-15
P-20
P-02DN750/PN5
SunSelect CanadaDC 03-Apr-'09 Valves + dewpoint removed N. ten AsbroekB 25-Mrt-'09 PFD updated with controls N.ten AsbroekA 6-Mrt-'09 Draft Issue N.ten Asbroek P. Huttenhuis P. IJben
Revision Date Description By Checked ApprovedProcess flow diagram CO2 capture installation Sheet 1 of 1
Project
SpecificationProcede Gas Treating BV
P-23DN100/PN5
E-1
CO2 Free Flue gas
C-102C-101
P-03DN200/PN5
Condens/fresh waterto buffer tank
Hot water
Hot waterreturn
P-11DN300/PN5
LICA101
LICA104
Rich solvent line
Lean solvent line
Drain
Liquid distributor
SRV-1012 bar(g)
P-08DN300/PN5
P-06DN175/PN10
P-12DN175/PN10
P-14DN175/PN10
P-04DN150/PN5
P-05DN175/PN10
FFIC-103
lean solventmass flowmeter
HV-105 HV-106
HV 102
HV 101
HV-109
HV-110
HV-114HV-111
LLS101
HLS102
LLS103 TI
105
HV 103 HV 104
P-22
X-101Gas
analyser
S-4
S-5
Procede Sunselect / Vincke
SunselectProcede
E-102
gasflowmeter
FI 105
E-101
HV-108
HV-107
E-104
T-101
P-101
P-102
E-103
P-104VSDS
P-103
PICA101
S-101
TI103
TI104
VSDS
PI103
TI108
TI107
from SRE
open connection toatm.
from boilerTmax 138 °C
TI101
TICA117
TIC114
TI113
TI115
S-6 CV-107
CV-101
P-10DN300/PN10
TI112
TI111
LiC103
S-8
TI110
S-10
P-161 inch
CV-108
S-11S-13
To Stack
HV-116
HV-115
HV-118
HV-117
HLS104
Condens/fresh water inlet(with tracing)
P-171 inch
Gas inlet + flashdistributor
P-07DN300/PN5
C-103
CV-106
TIC109 S-14
Heat to greenhouse orstorage (Tmax 90 °C)
Cooling water (T<55 °C)
P-18DN175/PN5
FI-101CO2 flowcoriolis
CV-103backpressure valve
wet CO2
CV-105
P-21
E-105Heat ex. to
greenhouse heating
S-15
CV-104
HV-121HV-122
F
FiC-104S-16
TIC118
CV-110
S-17
K-101
S-18
P-09DN300/PN10
CV-102Backpressure valve
P-13DN175/PN10
HV-113 HV-112
Pure CO20.3 barg
S-19
FFIC-102
Rich solventmass flowmeter
Sunselect Procede
P-01DN50/PN5purge line
P-105boosterpump
Filter piping (with tracing)
TI119
TI120 TI
121
TI122
P-19
CV-109
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 18
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 19
Stream model CO2 Canada
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 20
Status SunSelect project
• Demo plant SunSelect Canada (building)• Major equipment sized and on ordered• Detailing of major equipment finished• Detailing of Instruments and controls finished• Functional description under development
• Procede pilot plant (Operational 2-3 months)• Major equipment sized and ordered• Building of major components in progress• Detailing of instruments and controls finished• Experimental plan under development
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 21
Experimental setups and facilities
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 22
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 23
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 24
Absorber column being erected
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 25
Detail tekeningen
Bio WKK 10 sept. 2009Procede Gas Treating 26
Detail tekeningen