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T1 - Ionische Flüssigkeiten als Absorptionsmittel für die CO2-Abtrennung aus Rauchgasen

AU - Wappel, David

N1 - gesperrt bis 21-10-2015

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Carbon Capture and Storage (CCS) gilt als eine Schlüsseltechnologie zur Erreichung der für die Stabilisierung des Weltklimas notwendigen Reduktionen der CO2-Emissionen. Unter Carbon Capture and Storage versteht man die Abtrennung von Kohlendioxid (CO2) aus Kraftwerken mit anschließender Speicherung des reinen CO2 in unterirdischen Lagerstätten. Im Bereich des Post-Combustion Capture mit der Absorption von CO2 in ein chemisch wirkendes Absorptionsmittel werden die Kosten der Technologie wesentlich durch die Eigenschaften des Absorptionsmittels beeinflusst. Die für die CO2-Abtrennung in Frage kommenden Absorptionsmittel müssen einen möglichst niedrigen Energieverbrauch für den gesamten Prozess gewährleisten. Die in diesem Projekt untersuchten ionischen Flüssigkeiten gelten als Absorptionsmittel der zweiten oder dritten Generation, da sie sich aufgrund ihrer Eigenschaften wesentlich von den bisher angedachten Absorptionsmitteln unterscheiden. Ionische Flüssigkeiten sind Salzschmelzen, also Reinsubstanzen die nur aus Ionen bestehen und in der Regel bei Raumtemperatur flüssig sind. Diese Eigenschaft bewirkt, dass grundsätzlich jede Kombination von Anion und Kation möglich ist, was zu einer riesigen Vielfalt an Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften führt. Weiters besitzen ionischen Flüssigkeiten im Gegensatz zu den bisher angedachten Absorptionsmitteln keinen messbaren Dampfdruck. Ionische Flüssigkeiten gelten somit als grüne Absorptionsmittel. Ziel dieses Projektes war es, ionische Flüssigkeiten auf ihre CO2-Aufnahmefähigkeit im Labor und unter realen Bedingungen direkt an einem Kohlekraftwerk zu untersuchen und zu bewerten. Ausgehend von Screeningversuchen im Labormaßstab erfolgte eine Vorselektion und die Auswahl einer geeigneten ionischen Flüssigkeit. Eine möglichst vollständige Charakterisierung, basierend auf Gas-Flüssig Gleichgewichtsdaten und der anschließenden Berechnung des theoretischen Energieverbrauchs zeigt das Potential der ausgesuchten Flüssigkeit auf. Zu dieser Charakterisierung zählen Korrosionstests, die Entwicklung von geeigneten Analyseverfahren zur Bestimmung der CO2-Flüssigkeitsbeladung und thermische Stabilitätstests. Ein Upscaling für einen direkten Vergleich mit dem Standardabsorptionsmittel, einer 30 w% Monoethanolamin (MEA)-Lösung, wurden in einer Versuchsanlage an einem Kohlekraftwerk unter realen Betriebsbedingungen durchgeführt. Durch diese Versuche in der kontinuierlich betriebenen Pilotanlage konnte das Anlageverhalten der neuen Flüssigkeit inklusive erreichbarer CO2-Abtrennung und Energieverbrauch direkt bestimmt werden. Die ausgewählte und getestete ionische Flüssigkeiten zeigte angefangen von den Screeningversuchen über die Gas-Flüssig Gleichgewichtsversuche bis hin zu den Versuchsanlage am Kohlekraftwerk Potential für die CO2-Abtrennung.

AB - Carbon Capture and Storage (CCS) gilt als eine Schlüsseltechnologie zur Erreichung der für die Stabilisierung des Weltklimas notwendigen Reduktionen der CO2-Emissionen. Unter Carbon Capture and Storage versteht man die Abtrennung von Kohlendioxid (CO2) aus Kraftwerken mit anschließender Speicherung des reinen CO2 in unterirdischen Lagerstätten. Im Bereich des Post-Combustion Capture mit der Absorption von CO2 in ein chemisch wirkendes Absorptionsmittel werden die Kosten der Technologie wesentlich durch die Eigenschaften des Absorptionsmittels beeinflusst. Die für die CO2-Abtrennung in Frage kommenden Absorptionsmittel müssen einen möglichst niedrigen Energieverbrauch für den gesamten Prozess gewährleisten. Die in diesem Projekt untersuchten ionischen Flüssigkeiten gelten als Absorptionsmittel der zweiten oder dritten Generation, da sie sich aufgrund ihrer Eigenschaften wesentlich von den bisher angedachten Absorptionsmitteln unterscheiden. Ionische Flüssigkeiten sind Salzschmelzen, also Reinsubstanzen die nur aus Ionen bestehen und in der Regel bei Raumtemperatur flüssig sind. Diese Eigenschaft bewirkt, dass grundsätzlich jede Kombination von Anion und Kation möglich ist, was zu einer riesigen Vielfalt an Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften führt. Weiters besitzen ionischen Flüssigkeiten im Gegensatz zu den bisher angedachten Absorptionsmitteln keinen messbaren Dampfdruck. Ionische Flüssigkeiten gelten somit als grüne Absorptionsmittel. Ziel dieses Projektes war es, ionische Flüssigkeiten auf ihre CO2-Aufnahmefähigkeit im Labor und unter realen Bedingungen direkt an einem Kohlekraftwerk zu untersuchen und zu bewerten. Ausgehend von Screeningversuchen im Labormaßstab erfolgte eine Vorselektion und die Auswahl einer geeigneten ionischen Flüssigkeit. Eine möglichst vollständige Charakterisierung, basierend auf Gas-Flüssig Gleichgewichtsdaten und der anschließenden Berechnung des theoretischen Energieverbrauchs zeigt das Potential der ausgesuchten Flüssigkeit auf. Zu dieser Charakterisierung zählen Korrosionstests, die Entwicklung von geeigneten Analyseverfahren zur Bestimmung der CO2-Flüssigkeitsbeladung und thermische Stabilitätstests. Ein Upscaling für einen direkten Vergleich mit dem Standardabsorptionsmittel, einer 30 w% Monoethanolamin (MEA)-Lösung, wurden in einer Versuchsanlage an einem Kohlekraftwerk unter realen Betriebsbedingungen durchgeführt. Durch diese Versuche in der kontinuierlich betriebenen Pilotanlage konnte das Anlageverhalten der neuen Flüssigkeit inklusive erreichbarer CO2-Abtrennung und Energieverbrauch direkt bestimmt werden. Die ausgewählte und getestete ionische Flüssigkeiten zeigte angefangen von den Screeningversuchen über die Gas-Flüssig Gleichgewichtsversuche bis hin zu den Versuchsanlage am Kohlekraftwerk Potential für die CO2-Abtrennung.

KW - CCS

KW - Post-combustion capture

KW - ionische Flüssigkeiten

KW - Absorption

KW - CCS

KW - post-combustion capture

KW - ionic liquids

KW - absorption

M3 - Dissertation

ER -