Herald of Technological University Herald of Technological University ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3034-4689 3033-9219 132485 10.55421/3034-4689_2026_29_6_55 BXLQIX 2. Химическая технология 2. Chemical Technology 2. Химическая технология IMPROVEMENT OF THE TECHNOLOGY FOR PRODUCING COMMERCIAL CARBON DIOXIDE USING THE EXAMPLE OF REAL PRODUCTION УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ТОВАРНОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА НА ПРИМЕРЕ РЕАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Аникин В. А. Anikin V. A. Гариева Ф Р Гариева Ф Р garievafr@mail.ru Казанский национальный исследовательский технологический университет Kazan National Research Technological University КНИТУ ru КНИТУ ru 02 07 2026 02 07 2026 29 6 55 60 06 05 2026 22 06 2026 https://vestniktu.ru/en/nauka/article/132485/view

Представлен опыт усовершенствования технологии получения товарного диоксида углерода на примере реального промышленного производства. Актуальность работы обусловлена возрастающими требованиями к повышению эффективности использования углеродсодержащих потоков, а также необходимостью увеличения выхода товарной продукции при сохранении стабильности технологического процесса и соблюдении действующих производственных ограничений. Кроме того, вопросы рационального использования диоксида углерода приобретают особую значимость в условиях глобального снижения выбросов парниковых газов и развития технологий улавливания и переработки СО₂. Основной целью работы является увеличение выхода товарного диоксида углерода за счёт совершенствования абсорбционного процесса. Для достижения поставленной цели предложены два направления интенсификации абсорбционного процесса: увеличение концентрации моноэтаноламина в растворе абсорбента и применение промотора абсорбции, способствующего повышению эффективности массообмена и увеличению степени извлечения диоксида углерода из газовой смеси. Исследование влияния повышения концентрации моноэтаноламина в растворе абсорбента и применения пиперазина в качестве промотора абсорбции проводилось методом математического моделирования в программном комплексе Aspen HYSYS v14.0 с использованием специализированного термодинамического пакета Acid Gas, предназначенного для расчёта процессов абсорбционной очистки газовых потоков от кислых компонентов. Моделирование позволило воспроизвести параметры действующей установки, оценить влияние предлагаемых изменений на работу технологической схемы и определить оптимальные концентрации для растворов абсорбента. Полученные результаты демонстрируют перспективность применения промотора абсорбции для повышения эффективности технологии получения товарного диоксида углерода без существенного изменения существующего оборудования и с минимальными капитальными затратами. Предложенные решения могут быть использованы для модернизации действующих установок очистки газовых потоков на предприятиях химической промышленности.

The paper presents the experience of improving the technology for producing commercial carbon dioxide using the example of a real industrial facility. The relevance of the study is determined by the increasing requirements for improving the efficiency of carbon-containing stream utilization, as well as by the need to increase the yield of commercial products while maintaining the stability of the technological process and complying with existing operational constraints. In addition, the rational use of carbon dioxide has become particularly important in the context of the global reduction of greenhouse gas emissions and the development of technologies for CO₂ capture and utilization. The main objective of the work is to increase the yield of commercial carbon dioxide by improving the absorption process. To achieve this objective, two approaches to intensifying the absorption process were proposed: increasing the concentration of monoethanolamine in the absorbent solution and using an absorption promoter that enhances mass transfer efficiency and increases the degree of carbon dioxide removal from the gas mixture. The study of the effect of increasing the monoethanolamine concentration in the absorbent solution and using piperazine as an absorption promoter was carried out by mathematical modeling in the Aspen HYSYS v14.0 software package using the specialized Acid Gas thermodynamic package designed for the calculation of acid gas absorption processes. The modeling made it possible to reproduce the parameters of the operating unit, evaluate the influence of the proposed modifications on the technological scheme, and determine the optimal concentrations of the absorbent solutions. The results demonstrate the potential of using an absorption promoter to improve the efficiency of commercial carbon dioxide production technology without significant modification of existing equipment and with minimal capital costs. The proposed solutions can be used for the modernization of existing gas purification units at chemical industry enterprises.

 ДИОКСИД УГЛЕРОДА МОНОЭТАНОЛАМИН (МЭА) ПИПЕРАЗИН ОПТИМИЗАЦИЯ АБСОРБЕР УЛАВЛИВАНИЕ АБСОРБЦИЯ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА CARBON DIOXIDE MONOETHANOLAMINE (MEA) PIPERAZINE OPTIMIZATION ABSORBER CAPTURE ABSORPTION PROCESS MODELING

Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата: [сайт]. – URL: Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата от 9 мая 1992 г. (pravo.gov.ru) (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. United Nations Framework Convention on Climate Change: [website]. – URL: United Nations Framework Convention on Climate Change of May 9, 1992 (pravo.gov.ru) (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Конвенции и соглашения: [сайт]. – URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/kyoto.shtml (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. Conventions and Agreements: [website]. – URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/kyoto.shtml (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Организация Объединенных Наций. Меры по борьбе с изменением климата: [сайт]. – URL: https://www.un.org/ru/climatechange/paris-agreement (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. United Nations. Measures to Combat Climate Change: [website]. – URL: https://www.un.org/ru/climatechange/parisagreement (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Указ Президента Российской Федерации от 04.11.2020 г. № 666. О сокращении выбросов парниковых газов: [сайт]. – URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/45990 (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. Decree of the President of the Russian Federation No. 666 dated 04.11.2020. On the Reduction of Greenhouse Gas Emissions: [website]. – URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/45990 (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. У России появился план по снижению выбросов парниковых газов до 2050 года: [сайт]. – URL: https://ac.gov.ru/news/page/u-rossii-poavilsa-plan-posnizeniu-vybrosov-parnikovyh-gazov-do-2050-goda-26549 (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. Russia Has a Plan to Reduce Greenhouse Gas Emissions by 2050: [website]. – URL: https://ac.gov.ru/news/page/u-rossiipoavilsa-plan-po-snizeniu-vybrosov-parnikovyh-gazov-do-2050-goda-26549 (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Выбросы углекислого газа CO₂ в мире: [сайт]. – URL: Выбросы углекислого газа CO₂ в мире (Зона без углерода). (tadviser.ru) (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. Global Carbon Dioxide (CO₂) Emissions: [website]. – URL: Carbon Dioxide CO₂ Emissions in the World (Carbon Free Zone). (tadviser.ru) (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Выбросы CO₂ от сжигания топлива: [сайт]. – URL: https://energystats.enerdata.net/co2/emissions-co2-datafrom-fuel-combustion.html (дата обращения: 31.08.2023). – Текст: электронный. CO₂ Emissions from Fuel Combustion: [website]. – URL: https://energystats.enerdata.net/co2/emissions-co2-datafrom-fuel-combustion.html (accessed: 31.08.2023). – Text: electronic. Декарбонизация нефтегазовой отрасли: международный опыт и приоритеты России [Электронный ресурс] / под ред. Т. Митровой, И. Гайда // Центр энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО. – 2021. – Режим доступа: Декарбонизация нефтегазовой отрасли: международный опыт и приоритеты России (skolkovo.ru), свободный. – Загл. с экрана. Decarbonization of the Oil and Gas Industry: International Experience and Priorities for Russia [Electronic resource] / ed. by T. Mitrova, I. Gaida // Energy Centre of the Moscow School of Management SKOLKOVO. – 2021. – Access mode: Decarbonization of the Oil and Gas Industry: International Experience and Priorities for Russia (skolkovo.ru), free. – Title from screen. Баццанелла А., Крэмер Д. Результаты финансируемой меры Федерального министерства образования и научных исследований Германии. Технологии устойчивого развития и защиты климата – химические процессы и использование CO₂ [Электронный ресурс] // Общество химической техники и биотехнологии DECHEMA. – 2017. – Seltersdruck & Verlag Lehn GmbH + Co. KG. – Режим доступа: https://dechema.de/en/energyandclimate/_/CO2_Buch_engl.pdf, свободный. – Загл. с экрана. Bazzanella A., Krämer D. Results of the BMBF Funding Measure. Technologies for Sustainability and Climate Protection – Chemical Processes and Use of CO₂ [Electronic resource] // DECHEMA Society for Chemical Engineering and Biotechnology. – 2017. – Seltersdruck & Verlag Lehn GmbH + Co. KG. – Access mode: https://dechema.de/en/energyandclimate/_/CO2_Buch_engl.pdf, free. – Title from screen. Агентство по охране окружающей среды США. Технологии улавливания и хранения углекислого газа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.epa.gov/carbon-capture-and-sequestration (дата обращения: 04.03.2026). – Текст: электронный. U.S. Environmental Protection Agency. Carbon Capture and Sequestration Technologies [Electronic resource]. – Access mode: https://www.epa.gov/carbon-capture-and-sequestration (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic. Чжоу С. Д., Гупта Р. П., Рабиндран А. В. Р. Высокоэффективные составы растворителей для улавливания CO₂ и системы и процессы улавливания CO₂ с их использованием: патент WO2025029534A1; опубл. 06.02.2025. Zhou S. J., Gupta R. P., Rabindran A. V. R. High performance CO₂ capture solvent compositions, and CO₂ capture systems and processes utilizing same: Patent WO2025029534A1; publ. 06.02.2025. Аспен Технолоджи. Аспен ХАЙСИС — программное обеспечение для моделирования технологических процессов в энергетической и химической промышленности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspenhysys (дата обращения: 04.03.2026). – Текст: электронный. Aspen Technology. Aspen HYSYS — Process Simulation Software for Energy and Chemical Industries [Electronic resource]. – Access mode: https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspen-hysys (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic. Мир химической инженерии. Моделирование технологических процессов в химической инженерии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://chemicalengineeringworld.com/process-simulationin-chemical-engineering/ (дата обращения: 04.03.2026). – Текст: электронный. Chemical Engineering World. Process Simulation in Chemical Engineering [Electronic resource]. – Access mode: https://chemicalengineeringworld.com/process-simulationin-chemical-engineering/ (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic. Международное энергетическое агентство. Улавливание, использование и хранение углекислого газа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.iea.org/reports/carbon-capture-utilisation-andstorage (дата обращения: 04.03.2026). International Energy Agency. Carbon Capture, Utilisation and Storage [Electronic resource]. – Access mode: https://www.iea.org/reports/carbon-capture-utilisation-andstorage (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic. Министерство энергетики США. Исследования и разработки в области улавливания углекислого газа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.energy.gov/fecm/carbon-capture-research (дата обращения: 04.03.2026). – Текст: электронный. U.S. Department of Energy. Carbon Capture Research and Development [Electronic resource]. – Access mode: https://www.energy.gov/fecm/carbon-capture-research (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic. Глобальный институт CCS. Технологии улавливания CO₂ после сжигания топлива [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.globalccsinstitute.com/resources/publicationsreports-research/ (дата обращения: 04.03.2026). – Текст: электронный. Global CCS Institute. Post-combustion CO₂ Capture Technologies [Electronic resource]. – Access mode: https://www.globalccsinstitute.com/resources/publicationsreports-research/ (accessed: 04.03.2026). – Text: electronic.