Gleichungsbasierte Modellierung und Optimierung der CO2-Abscheidung aus Gasgemischen

Aufgrund des weiterhin steigenden Anteils erneuerbarer Energien am Energiemix müssen Kraftwerke und Biogasanlagen zukünftig immer flexibler betrieben werden, um die Schwankungen aus der Erzeugung erneuerbarer Energien ausgleichen zu können. Eine Möglichkeit die CO2-Emissionen dieser Prozesse zu verringern, stellt die CO2-Abscheidung dar. Aufgrund des nötigen flexiblen Betriebs ist es wünschenswert, das dynamische Verhalten dieser Prozesse untersuchen zu können. Daher wird in dieser Arbeit mithilfe von dynamischen Simulationen am Beispiel der Aminwäsche der An- und Abfahrprozess eines Post-Combustion CO2-Abscheidungsprozesses aus verschiedenen Gasgemischen untersucht. Durch Erweiterung der Modelle um die Simulation des Normalbetriebs der Anlage ist es möglich mithilfe des Modells jeglichen Anlagenzustand abbilden zu können. Nach der Entwicklung der Modelle werden diese validiert und für eine Optimierung des Anfahrprozesses genutzt. Im Rahmen der Optimierung kann gezeigt werden, dass die Anfahrzeit durch Variation der Lösungsmittelumlaufrate um ca. 50 % reduziert werden kann. In einem realistischen Anwendungsszenario wird das Modell an ein vereinfachtes Modell eines Kohlekraftwerks mit einer elektrischen Bruttoleistung von 920 MW gekoppelt und ein dynamisches Tageslastprofil simuliert. In einem weiteren Szenario wird die Verwendbarkeit der CO2-Abscheidung im Biogassektor gezeigt. Für beide Fälle wird die Gesamteffizienz der Prozesse ermittelt und es werden Verbesserungspotentiale der Prozessführung aufgezeigt.