TY - BOOK

T1 - Vergleich der chemischen CO2-Absorption in einer Packungskolonne und einem Sprühturm

AU - Koller, Martin

N1 - gesperrt bis 12-02-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Neben der Einsparung im Energieverbrauch, dem Umstieg auf erneuerbare Energiequellen und die Effizienzsteigerungen in allen energieintensiven Bereichen, gilt die Abscheidung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage, kurz CCS) als eine der vielversprechendsten Zukunftstechnologien, um die Emission von Treibhausgasen zu minimieren. Eines dieser Dekarbonisierungsverfahren wird Post Combustion Capture genannt, da die Abtrennung des Kohlendioxids nach dem Verbrennungsvorgang stattfindet. Dabei wird ein geeignetes Waschmedium mit dem Rohgas in einen Kontaktapparat eingebracht, wodurch das CO2 im Waschmedium gebunden wird und in einem Regenerationsschritt wieder befreit werden kann. Das so erhaltene reine CO2 kann anschließend einer weiteren Verwendung oder der dauerhaften unterirdischen Speicherung zugeführt werden. Das regenerierte Medium wird anschließend wieder in den Abscheideapparat geleitet. In dieser Arbeit wurde die Eignung zweier unterschiedlicher Absorptionsapparate mit dem Absorptionsmittel Monoethanolamin (MEA) untersucht: ein Sprühwäscher und eine Packungskolonne. Zu diesem Zweck wurde im Technikum der Montanuniversität Leoben eine Sprühwäscherversuchsanlage inklusive Desorptionseinheit aufgebaut. Gleichzeitig wurde am EVN-Kraftwerksstandort Dürnrohr eine Testanlage mit einer Packungskolonne errichtet. Bei beiden Anlagen wurden zahlreiche Versuche zur Charakterisierung des Abscheideverhaltens in diesen unterschiedlichen Absorptionsapparaten durchgeführt. Parallel dazu wurde ein mathematisches Modell in Matlab® erstellt, mit dem stoffliche, chemische und hydraulische Parameter des Abscheideprozesses berechnet werden können. Bei beiden Versuchsanlagen wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt, welche in zahlreichen Veröffentlichungen publiziert wurden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind gut mit Literaturwerten größerer Versuchsanlagen vergleichbar, was die Aussagekraft der Daten speziell der Packungskolonne erhöht. Für den Sprühwäscher gibt es bis dato keine Anlage, welche bezüglich der Dimensionierung und Prozessdurchführung mit der Anlage in Leoben vergleichbar wäre. Die Ergebnisse zeigen allerdings eine grundsätzliche Eignung eines Sprühwäschers für die CO2 Abscheidung. Die Ergebnisse des Modells konnten mit den Versuchsergebnissen und Literaturwerten validiert werden und zeigten eine gute Übereinstimmung.

AB - Neben der Einsparung im Energieverbrauch, dem Umstieg auf erneuerbare Energiequellen und die Effizienzsteigerungen in allen energieintensiven Bereichen, gilt die Abscheidung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage, kurz CCS) als eine der vielversprechendsten Zukunftstechnologien, um die Emission von Treibhausgasen zu minimieren. Eines dieser Dekarbonisierungsverfahren wird Post Combustion Capture genannt, da die Abtrennung des Kohlendioxids nach dem Verbrennungsvorgang stattfindet. Dabei wird ein geeignetes Waschmedium mit dem Rohgas in einen Kontaktapparat eingebracht, wodurch das CO2 im Waschmedium gebunden wird und in einem Regenerationsschritt wieder befreit werden kann. Das so erhaltene reine CO2 kann anschließend einer weiteren Verwendung oder der dauerhaften unterirdischen Speicherung zugeführt werden. Das regenerierte Medium wird anschließend wieder in den Abscheideapparat geleitet. In dieser Arbeit wurde die Eignung zweier unterschiedlicher Absorptionsapparate mit dem Absorptionsmittel Monoethanolamin (MEA) untersucht: ein Sprühwäscher und eine Packungskolonne. Zu diesem Zweck wurde im Technikum der Montanuniversität Leoben eine Sprühwäscherversuchsanlage inklusive Desorptionseinheit aufgebaut. Gleichzeitig wurde am EVN-Kraftwerksstandort Dürnrohr eine Testanlage mit einer Packungskolonne errichtet. Bei beiden Anlagen wurden zahlreiche Versuche zur Charakterisierung des Abscheideverhaltens in diesen unterschiedlichen Absorptionsapparaten durchgeführt. Parallel dazu wurde ein mathematisches Modell in Matlab® erstellt, mit dem stoffliche, chemische und hydraulische Parameter des Abscheideprozesses berechnet werden können. Bei beiden Versuchsanlagen wurden umfangreiche Parameterstudien durchgeführt, welche in zahlreichen Veröffentlichungen publiziert wurden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind gut mit Literaturwerten größerer Versuchsanlagen vergleichbar, was die Aussagekraft der Daten speziell der Packungskolonne erhöht. Für den Sprühwäscher gibt es bis dato keine Anlage, welche bezüglich der Dimensionierung und Prozessdurchführung mit der Anlage in Leoben vergleichbar wäre. Die Ergebnisse zeigen allerdings eine grundsätzliche Eignung eines Sprühwäschers für die CO2 Abscheidung. Die Ergebnisse des Modells konnten mit den Versuchsergebnissen und Literaturwerten validiert werden und zeigten eine gute Übereinstimmung.

KW - CO2 absorption

KW - packed column

KW - spray scrubber

KW - Carbon Capture and Storage

KW - CCS

KW - monoethanolamine

KW - CO2 Abscheidung

KW - Modellierung

KW - Packungskolonne

KW - Sprühturm

KW - Monoethanolamin

KW - Matlab

KW - CCS

M3 - Dissertation

ER -