Título

FEASIBILITY STUDY OF NOVEL WATER-LEAN SOLVENT TECHNOLOGY FOR CO2 CAPTURE FROM IRON ORE PELLETIZATION FLUE GAS

FEASIBILITY STUDY OF NOVEL WATER-LEAN SOLVENT TECHNOLOGY FOR CO2 CAPTURE FROM IRON ORE PELLETIZATION FLUE GAS

Autoria

Zocoli, Yago; Mobley, Paul; Gupta, Vijay; Tanthana, Jak; Lee, Jacob; Cody, Lucas; Lail, Marty; Pilon, Rossano

DOI

10.5151/5463-5463-35039

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Resumo

A Vale e RTI Internacional realizaram uma avaliação técnica e econômica de captura de CO2 no processo de Pelotização através da utilização de um solvente avançado, denominado eCO2SolTM pela RTI. No processo o CO2 deve ser capturado a partir do off-gas contendo 2% de CO2, 120ppm SOx, 330mg/nm3 NOx e 40mg/nm3 de material particulado. Para esse estudo o material particulado utilizado foi coletado de uma planta de Pelotização localizado no estado de Espírito Santo, adicionado ao eCO2SolTM e demostrou que a presença de material particulado não impacta na capacidade de absorção do solvente, viscosidade e taxa de degradação. Devido ao alto teor de SOx, concluímos que um refrigerador antes da torre de absorção de CO2 é necessário para minimizar a degradação do solvente causado pelos sais derivados de sulfato. Além disso, identificamos que o refrigerador é eficiente na remoção de material particulado, variando entre 25-55mg/nm3, presente nos off-gases. Consequentemente, realizamos uma campanha de 370 horas retirando 90% do CO2 em uma composição gasosa com 1-2% de CO2, replicando a condição da Pelotização, em um sistema de escala bancada. Os testes indicaram que a energia para regenerar o CO2 varia entre 3,0-3,6 GJ/tCO2, o que era esperado para um gás diluído em CO2. Também testamos um sistema de leito compacto rotativo como uma configuração alternativa para absorção de CO2, que poderá reduzir o tamanho da planta e aumentar a vazão de gás a ser tratado comparado a um sistema convencional. A análise tecno-econômica indicou que o custo de captura é dominado pelo CAPEX da torre de absorção e custo de energia térmica. Otimizações futuras no tamanho da torre de absorção podem reduzir o custo de captura e combustíveis alternativos podem ser utilizados para reduzir o footprint de CO2 da planta

 

Vale and RTI International performed the technical and economic evaluation of CO2 capture from Vale’s iron ore pelletization process using RTI’s eCO2SolTM (an advanced non-aqueous CO2 solvent). CO2 is to be captured from the flue gas containing up to 2 vol% CO2, 120 ppm SOx, 330 mg/nm3 NOx, and 40 mg/m3 of iron particles. The iron particles collected from a straight grate iron ore pelletizing plant located in Vale’s operation in the state of Espirito Santo, were added to fresh eCO2SolTM and showed that the presence of these particles have no impact on the solvent’s CO2 loading, viscosity, and degradation rate. Due to high SOx content, a direct contact cooler (DCC) upstream of a CO2 absorber is required to minimize solvent degradation caused by sulfate-derived salts in the system. The DCC was also found to be effective in removing iron particles from a gas stream containing 25-55 mg/m3 in our test. A 370 hr-testing campaign with 90%+ CO2 removal from a gas stream containing 1-2 vol%CO2 was conducted using RTI’s bench-scale gas absorption system. The test showed that CO2 regeneration energy ranges between 3.0–3.6 GJ/t-CO2 which is expected from capturing CO2 from a diluted gas stream. The test also highlighted the use of a rotating packed bed (RPB) as an alternative absorber configuration, which reduces process footprint and increases the gas throughput compared to a conventional absorber column. Technoeconomic analysis indicates that the cost of CO2 capture is dominated by CO2 absorber and fuel costs. Further optimization in absorber size could reduce the cost of capture further. Alternative fuels could be used to reduce the CO2 footprint of the capture process.

Palavras-chave

Captura de CO2; Solvente lean em agua; Absorção de CO2; Pelotização de minerio de ferro

CO2 Capture; Water-Lean Solvent; CO2 Absorption; Iron ore pelletization