Page 14 - Air pollution and greenhouse gases from basic concepts to engineering applications for air emission control

Contents xiii

11.2.1 Atmosphere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
11.2.2 Atmospheric Motion and Properties . . . . . . . . . . . . 320
11.2.3 Air Parcel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
11.2.4 Adiabatic Lapse Rate of Temperature . . . . . . . . . . . 321
11.2.5 Atmospheric Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
11.2.6 Wind Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
11.3 Gaussian-Plume Dispersion Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
11.3.1 General Gaussian Dispersion Model . . . . . . . . . . . . 330
11.3.2 Plume Rise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
11.3.3 Plume Downwash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
11.3.4 Ground Surface Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
11.3.5 Mixing Height Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
11.4 Gaussian Puff Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
11.5 Practice Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
References and Further Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

Part III Special Topics

12 Carbon Capture and Storage ... .. .. ... .. ... .. ... .. ... .. 349
12.1 Background Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
12.2 CO 2 Generation in Combustion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
12.3 General Approaches to Reducing GHG Emissions. . . . . . . . . 354
12.4 Carbon Capture Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
12.4.1 Pre-combustion Carbon Capture. . . . . . . . . . . . . . . 355
12.4.2 In-combustion Carbon Capture . . . . . . . . . . . . . . . 358
12.4.3 Post-combustion Carbon Capture . . . . . . . . . . . . . . 362
12.5 CO 2 Separation by Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
12.5.1 Physical Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
12.5.2 Chemical Adsorbents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
12.6 CO 2 Separation by Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
12.6.1 Physical Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
12.6.2 Amine-Based Chemical Absorption . . . . . . . . . . . . 367
12.6.3 Non-amine-Based Chemical Absorption . . . . . . . . . 373
12.6.4 Ionic Liquids as CO 2 Solvents. . . . . . . . . . . . . . . . 375
12.7 CO 2 Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
12.7.1 Pipeline Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
12.7.2 Ship Transportation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
12.8 CO 2 Storage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
12.8.1 Enhanced Oil Recovery and Enhanced
Gas Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
12.8.2 Coal Bed Methane Recovery. . . . . . . . . . . . . . . . . 383
12.8.3 Saline Aquifer Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384