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Estudio técnico, económico y de impacto ambiental del proceso de absorción química de CO2 mediante el uso de aminas (MEA y MDEA) y amoniaco (NH3).

Abstract

En esta investigación se realizó una evaluación técnico-económica y ambiental mediante un modelo de simulación desarrollado en Aspen plus, con el fin de determinar la composición ideal del solvente basado en MEA y MDEA para la captura de dióxido de carbono por absorción química. La metodología para el desarrollo de esta investigación se dividió en cuatro fases, se inició con la construcción de un modelo base que representara el proceso de captura de CO2 con MEA, considerando un gas efluente de una planta de generación de energía eléctrica. El modelo fue validado con respecto a los datos operacionales de planta, obteniendo desviaciones en los perfiles de temperatura del absorbedor y desorbedor menores al 10%. En la siguiente etapa de la investigación, se realizó el análisis técnico-económico y de impacto ambiental, obteniendo costos de captura y de abatimiento de CO2 de 29,3 USD/(t CO_2 ) y 61,6 USD/(t CO_2 ) respectivamente, con una intensidad de carbono (IC) de 0,524. Estos indicadores se encuentran dentro de los rangos reportados para esta tecnología de captura de carbono. A partir de la simulación del caso base, usando MEA como solvente, se investigó cuál debería ser la composición de la mezcla de aminas (MEA + MDEA) que cumpliera con una IC de 0,524, es decir el mismo indicador ambiental que la MEA. Para ello, se realizaron simulaciones a diferentes composiciones del solvente y variando la carga de CO2. Se encontró una composición 70% (MEA) y 30% (MDEA) como la composición cercana al target de IC. Adicionalmente, esta mezcla de solventes disminuye el porcentaje de captura con respecto a MEA; reduce en un 25.38% el OpEx debido a menor requerimiento de calor en la regeneración; e incrementa el costo de captura en 3.7% y el costo de abatimiento en 6.4%. comparado con el solvente basado en MEA. Por último, se realizó un análisis de sensibilidad a la composición del gas efluente, con el fin de simular el proceso de captura de CO2 usando corrientes típicas de la industria de la refinación de petróleo. Este ejercicio es fundamental para analizar el comportamiento a escala piloto en particular para concentraciones diluidas de dióxido de carbono.