Optimization Of Carbon Dioxide Capture, Storage, And Conversion System In Order To Mitigate Greenhouse Gas Emission

Putra, Aditya Anugerah (2020) Optimization Of Carbon Dioxide Capture, Storage, And Conversion System In Order To Mitigate Greenhouse Gas Emission. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02211360010005-Disertation.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Global warming is a phenomenon which is suspected by temperature rising on the earth surface. One of the causes of global warming is the high level of greenhouse gas in the atmosphere, and carbon dioxide is the biggest amount of greenhouse gas in the atmosphere. A solution is needed to mitigate the amount of those gases, which is using carbon capture technology. After carbon dioxide has been captured, carbon dioxide will be injected and stored into sink. In practice, there is a possibility that the availability of sources and sinks is not matched and sources and sinks are not in the same region and the capacity of the sinks is not enough to store all the carbon dioxide emission from the same region. Because of those differences, there will be unstored carbon dioxide and need an alternative storage. This research will simulate a carbon dioxide capture, storage, and conversion. Flue gas from sources will be captured using monoethanolamine. Product from carbon capture is then injected into sink using carbon storage network. Unstored carbon will be used as a reactant in methanol production process. Optimization is done to find the optimum minimum time difference for carbon storage network and minimum total annual cost for carbon capture and conversion to methanol. From the research, simulation of carbon capture gives satisfying result with 87.92 kg/s product flow with 98.1 % carbon dioxide purity. Carbon storage network can store 93.86 % of carbon dioxide using sequential method and 83.94 % of carbon dioxide using simultaneous method. For the total annual cost of carbon storage network, the most efficient cost is obtained in simultaneous method with optimum minimum time difference 6 years, which needs $ 67,857,256, compared to sequential method with optimum minimum time difference 4.5 years, which needs $ 78,233,875. From carbon dioxide capture and conversion process, it is found that carbon dioxide capture and conversion to methanol process is technically and economically feasible with 99.6 % purity and 52.96 kg/s of product stream. Later optimization gives a reduction of total annual cost from $ 316,010,158 to $ 291,550,576. ======================================================================================================= Pemanasan global adalah fenomena yang ditandai dengan kenaikan suhu di permukaan bumi. Salah satu penyebab pemanasan global adalah tingginya kandungan gas rumah kaca di atmosfer, dan karbon dioksida merupakan komponen terbesar penyusun gas rumah kaca di atmosfer. Solusi untuk mengurangi jumlah gas rumah kaca sangat dibutuhkan, dan salah satu yang paling menjanjikan adalah teknologi penangkapan karbon dioksida. Setelah karbon dioksida ditangkap, karbon dioksida akan dimasukkan dan disimpan di dalam media penyimpanan. Pada praktiknya, terdapat kemungkinan sumber emisi dan media penyimpanan tidak tersedia dalam waktu dan wilayah yang sama, dan jumlah karbon dioksida yang dikeluarkan lebih banyak daripada kapasitas maksimum media penyimpanan. Karena perbedaan tersebut, akan terdapat karbon dioksida yang tidak tersimpan dan membutuhkan media penyimpanan alternatif. Penelitian ini akan mensimulasikan penangkapan, penyimpanan, dan konversi karbon dioksida. Sumber emisi akan ditangkap menggunakan media monoethanolamine. Produk dari penangkapan karbon dioksida kemudian disimpan di media penyimpanan yang tersedia menggunakan metode jaringan penyimpanan karbon dioksida. Karbon dioksida yang tidak bisa disimpan akan dikonversi menjadi metanol. Optimisasi dilakukan untuk menemukan selisih tahun minimum optimal untuk jaringan penyimpanan karbon dioksida dan biaya tahunan total untuk penangkapan dan konversi karbon dioksida. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan proses penangkapan karbon dioksida memberikan hasil yang baik dengan laju alir 87,92 kg/detik dengan kemurnian 98,1 %. Penyimpanan karbon dioksida dapat menyimpan 93,86 % karbon dioksida yang dihasilkan dengan menggunakan metode sekuensial dan 83,94 % pada metode simultan. Untuk selisih tahun minimum optimal didapatkan pada 6 tahun dengan biaya tahunan total sebesar $ 67.857.256 pada metode simultan dibandingkan 4,5 tahun dengan biaya tahunan total sebesar $ 78.233.875 pada metode sekuensial. Dari proses penangkapan dan konversi karbon dioksida, didapatkan laju alir produk sebesar 52,96 kg/detik dengan kemurnian metanol 99,6 %. Optimisasi yang dilakukan dapat menurunkan biaya tahunan total dari $ 316.010.158 menjadi $ 291.550.576.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: Capture, carbon dioxide, conversion, optimization, storage, karbon dioksida, konversi, optimisasi, penangkapan, penyimpanan
Subjects: T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation
T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD171.75 Climate change mitigation
T Technology > TP Chemical technology > TP159.S4 Separators (Machine)
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis
Depositing User: Aditya Anugerah Putra
Date Deposited: 03 Sep 2020 02:12
Last Modified: 03 Sep 2020 02:12
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/81723

Actions (login required)

View Item View Item