Bio-CCS förväntas spela en viktig roll i arbetet med att begränsa klimatförändringarna genom att möjliggöra negativa utsläpp. Den mest etablerade tekniken för avskiljning av CO2 från rökgaser är aminbaserad absorption, men denna process är förknippad med nackdelar såsom hög energianvändning samt miljö- och hälsorelaterade utmaningar. Absorption med varm kaliumkarbonatlösning (HPC) utgör ett möjligt alternativ, men dess bredare användning begränsas av långsam absorptionskinetik. Detta kan förbättras genom användning av hastighetspromotorer som ökar absorptionshastigheten.Mot denna bakgrund utvecklades i detta examensarbete en hastighetsbaserad Aspen Plus-modell av absorptionsdelen i Stockholm Exergis HPC-baserade BECCS-pilotanläggning. Modellen byggde vidare på en tidigare framtagen opromoterad modell och utökades för att inkludera ett promoterat lösningsmedel innehållande borsyra och vanadin.

Modellen justerades och validerades mot tillgängliga pilotdata med lösningsmedelsbelastning och gastemperatur som valideringsmål vid en driftpunkt. God överensstämmelse med pilotdata uppnåddes under de validerade förhållandena, vilket visar att det inom examensarbetsramar var möjligt att utveckla en hastighetsbaserad modell som kan beskriva den promoterade HPC-absorptionsprocessen vid den valda driftpunkten.

Modellen användes därefter för att jämföra promoterade och opromoterade lösningsmedelsfall samt för att utvärdera effekterna av de två promotorerna. I modellen visade det promoterade lösningsmedlet förbättrad absorptionsprestanda jämfört med det opromoterade lösningsmedlet. Vanadin hade den dominerande effekten i modellen, medan borsyra hade en mindre och mer indirekt påverkan.

En viktig begränsning i arbetet är den begränsade tillgången till pilotdata. Eftersom validering endast var möjlig vid en driftpunkt kunde modellens respons under varierande driftförhållanden och lösningsmedelssammansättningar inte verifieras experimentellt. Dessutom introducerade avsaknaden av termodynamiska parametrar och transportparametrar för promotorspecies ytterligare osäkerheter. Modellen bör därför främst betraktas som en representation av den verkliga processen under de validerade förhållandena snarare än som en fullt prediktiv modell för bredare driftområden.

Trots dessa begränsningar utgör arbetet ett användbart första steg mot förbättrad hastighetsbaserad modellering av en promoterad HPC-process och erbjuder en grund för framtida modellutveckling.

Bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) is expected to play an important role in climate change mitigation by enabling negative emissions. The most established technology for post-combustion CO2 capture is amine-based absorption, but this process is associated with drawbacks such as high energy demand and environmental and health concerns. Hot potassium carbonate (HPC) absorption is a potential alternative, but its broader application is limited by slow absorption kinetics, making the use of rate promoters important. 

Against this background, a rate-based Aspen Plus model of the absorption section of Stockholm Exergi’s HPC-based BECCS pilot plant was developed. The model was based on a previously developed unpromoted model and was extended to include a promoted solvent containing boric acid and vanadium.

The model was tuned and validated against available pilot-plant data using solvent loading and gas temperature as validation targets at one operating point. Good agreement with the pilot-plant data was achieved under the validated conditions, showing that it was possible, within the scope of the thesis, to develop a rate-based model capable of describing the promoted HPC absorption process at the selected operating point.

The model was then used to compare promoted and unpromoted solvent cases and to evaluate the effects of the two promoters. The promoted solvent was found to improve the predicted absorption performance compared with the unpromoted solvent. Vanadium had the dominant effect within the model, while boric acid had a smaller and more indirect influence.

A key limitation of the work is the limited amount of available pilot-plant data. Since validation was possible only at a single operating point, the model response under varying operating conditions and solvent compositions could not be experimentally confirmed. In addition, missing thermodynamic and transport parameters for the promoter species introduced further uncertainty. The model should therefore primarily be viewed as a representation of the real process under the validated conditions rather than as a fully predictive model for wider operating ranges.

Despite these limitations, the work provides a useful first step towards improved rate-based modeling of a promoted HPC process and offers a foundation for future model development.