Heuristic optimization of post-combustion carbon capture process applied to different case studies

Viene presentata l'ottimizzazione di un processo di cattura di CO2 in post-combustione con l'utilizzo di ammine come solventi, con l'obiettivo di minimizzare il contributo energetico per la decarbonizzazione di industrie hard-to-abate. Il modello viene sviluppato mettendo in comunicazione ASPEN, per quanto riguarda la simulazione di processo, e MATLAB per quanto riguarda la gestione di un algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO). Vengono individuate le variabili decisionali: altezza e diametro della colonna di assorbimento, il loading, definito come rapporto tra CO2 e quantità di solvente in ingresso all'assorbitore, e temperatura di pinch dello scambiatore antecedente alla sezione di rigenerazione. Vengono imposte le specifiche e i vincoli, trovati i limiti operativi del sistema e successivamente viene eseguita l'ottimizzazione nel dominio delle variabili considerate. La percentuale di cattura è garantita facendo variare la portata totale di solvente necessaria per ogni ennupla dei parametri operativi. Lo studio viene condotto per diversi ratei di cattura. Grazie all' ottimizzazione è stato possibile trovare una combinazione delle variabili operative ottimali per le quali il contributo energetico raggiunge un minimo di 2.9-3.4 MJ/kgCO2catturata (con un rateo di cattura di 70-90%). Lo sviluppo di questo modello è finalizzato ad un suo impego indipendentemente dal processo, dalla funzione obiettivo, dal solvente e dalle variabili considerate.