TY - THES

T1 - Experimentelle Untersuchung zur Abscheidung von SO2 mittels Meerwassers in Absorptionskolonnen

AU - Winder, Florian

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Gegenwärtig nutzen Hochseeschifffe meist schwefelhaltiges Schweröl als Treibstoff. Bei dessen Verbrennung wird gesundheits- und umweltschädigendes Schwefeldioxid (SO2) gebildet. Mit Anfang des Jahres 2020 wurde aufgrund des MARPOL-Übereinkommens der International Maritime Organisation der maximal erlaubte Schwefelgehalt in Schiffsabgasen auf 0,5 % (m/m) gesenkt. Aus diesem Grund werden Rauchgasentschwefelungsanlagen nachgerüstet, wobei in vielen Fällen gepackte Absorptionskolonnen mit Meerwasser als Waschflüssigkeit verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Abscheidung von SO2 in Meerwasser mit Absorptionskolonnen bei verschiedenen Wasserzusammensetzungen (Salinität und Alkalinität) und Betriebszuständen experimentell untersucht. Hierfür werden an zwei Versuchsständen Stofftransportmessungen mit Kolonnen unterschiedlichen Durchmessers (DN150 und DN450) durchgeführt. Die Messdaten dieser experimentellen Untersuchung werden mit Vorhersagen vorhandener Modelle zur Berechnung der Abscheidung verglichen. Aus Untersuchungen mit fünf verschiedenen strukturierten Packungen geht hervor, dass mit steigender Salinität und Alkalinität in der Waschflüssigkeit die SO2-Abscheidung verbessert wird. Dabei wurde festgestellt, dass eine Verdoppelung der Alkalinität von 0 mmol/l bis 2,5 mmol/l zu einer Erhöhung der Abscheidung um 27,1% führt; eine Erhöhung der Salinität von 0 g/kg auf 33 g/kg hat eine Erhöhung der Abscheidung um 17,5% zur Folge. Eine Erhöhung des L/G-Verhältnis führt bei jeder Waschwasserzusammensetzung zu einer Verbesserung der Abscheidung. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit konnte ein Beitrag zum besseren Verständnis des Absorptionssystems SO2/Meerwasser geleistet werden. Dadurch sollen in der Zukunft Effizienzsteigerungen bei der Abgasentschwefelung auf Hochseeschiffen bewirkt werden.

AB - Gegenwärtig nutzen Hochseeschifffe meist schwefelhaltiges Schweröl als Treibstoff. Bei dessen Verbrennung wird gesundheits- und umweltschädigendes Schwefeldioxid (SO2) gebildet. Mit Anfang des Jahres 2020 wurde aufgrund des MARPOL-Übereinkommens der International Maritime Organisation der maximal erlaubte Schwefelgehalt in Schiffsabgasen auf 0,5 % (m/m) gesenkt. Aus diesem Grund werden Rauchgasentschwefelungsanlagen nachgerüstet, wobei in vielen Fällen gepackte Absorptionskolonnen mit Meerwasser als Waschflüssigkeit verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Abscheidung von SO2 in Meerwasser mit Absorptionskolonnen bei verschiedenen Wasserzusammensetzungen (Salinität und Alkalinität) und Betriebszuständen experimentell untersucht. Hierfür werden an zwei Versuchsständen Stofftransportmessungen mit Kolonnen unterschiedlichen Durchmessers (DN150 und DN450) durchgeführt. Die Messdaten dieser experimentellen Untersuchung werden mit Vorhersagen vorhandener Modelle zur Berechnung der Abscheidung verglichen. Aus Untersuchungen mit fünf verschiedenen strukturierten Packungen geht hervor, dass mit steigender Salinität und Alkalinität in der Waschflüssigkeit die SO2-Abscheidung verbessert wird. Dabei wurde festgestellt, dass eine Verdoppelung der Alkalinität von 0 mmol/l bis 2,5 mmol/l zu einer Erhöhung der Abscheidung um 27,1% führt; eine Erhöhung der Salinität von 0 g/kg auf 33 g/kg hat eine Erhöhung der Abscheidung um 17,5% zur Folge. Eine Erhöhung des L/G-Verhältnis führt bei jeder Waschwasserzusammensetzung zu einer Verbesserung der Abscheidung. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit konnte ein Beitrag zum besseren Verständnis des Absorptionssystems SO2/Meerwasser geleistet werden. Dadurch sollen in der Zukunft Effizienzsteigerungen bei der Abgasentschwefelung auf Hochseeschiffen bewirkt werden.

KW - thermische Verfahrenstechnik

KW - Abgasreinigung

KW - Entschwefelung

KW - Absorption

KW - Packungskolonnen

KW - thermal process engineering

KW - emission control

KW - desulfurization

KW - absorption

KW - packed column

M3 - Masterarbeit

ER -