Kohlendioxid (CO₂), ein geruch- und farbloses Gas, wird bei der Verbrennung fossiler Energieträger freigesetzt und gilt als wesentlicher Treiber für die Erderwärmung. Um die mittlere globale Temperatur auf maximal 2°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, werden sogenannte CC(U)S-Verfahren zur Abtrennung, Weiterverwendung und Speicherung von CO₂ aus Rauchgasen fossil befeuerter Kraftwerke diskutiert. Ein der konventionellen Rauchgasreinigung nachgeschaltetes CO₂-Abscheideverfahren stellt die chemische Absorption mit wässrigen Aminlösungen dar. Als Ver-fahrensalternative zu den üblicherweise angedachten Packungswäschern wird die Sprühwäsche gehandelt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist es, erstmals einen ganzheitlichen Sprühwäscheprozess mit Absorptionsmittelregeneration im Technikumsmaßstab aufzuzeigen. Schwerpunkte der Betrachtungen liegen vor allem auf der Abhängigkeit des Absorptionsprozesses vom Lastfall sowie von der Spraycharakteristik. Als Absorptionsmittel wird eine wässrige 30 Gew.-%ige Monoethanolaminlösung (MEA) eingesetzt. Versuchsbegleitend findet die Bestimmung der charakteristischen Tropfengröße eines Sprays, des sogenannten Sauterdurchmessers, messtechnisch mit Wasser statt.
Die Experimente zeigen, dass 90 % des CO₂ aus einem synthetischen Rauchgas über eine Absorberhöhe von mindestens 33 m abgeschieden werden können und bestätigen die Anwendbarkeit der Sprühabsorptionstechnologie als CC(U)S-Verfahren. Weiter kann über empirische Berechnungsgleichungen der Sauterdurchmesser einer neu entwickelten Bündeldüse mit Hohlkegeln sowie einer Vollkegeldüse in Abhängigkeit der Stoffdaten des MEA-H₂O-CO₂-Systems hergeleitet und anhand der Messdaten verifiziert werden.
Aktualisiert: 2021-10-07
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Zementwerke besitzen mit bis zu 7 % weltweit den zweitgrößten Anteil an CO2-Emissionen aus stationären Quellen nach den Stromerzeugungsanlagen mit annähernd 80 %.
In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte der CO2-armen Zementklinkerherstellung auf Basis von CCS-Technologien (Carbon Capture and Storage) durch Simulationsmodelle berechnet und miteinander verglichen. Hier bieten sich die aus der Kraftwerkstechnik bekannten CO2-Abtrennungsverfahren Postcombustion-CO2-Capture (PCC), Oxyfuel-CO2-Capture (OCC) und Kombinationen von beiden an. Hauptkriterium für die Bewertung ist der auf die vermiedenen CO2-Emis¬sio¬nen bezogene spezifische Primärenergiemehrbedarf im Vergleich zu einem herkömmlichen Zementwerk.
Dadurch kann eine konkrete Empfehlung gegeben werden, welche CCS-Konzepte für Zementwerke weiter verfolgt werden sollten. Diese Konzepte erweisen sich auch im Vergleich zu CCS-Konzepten für Kraftwerke als äußerst günstig.
Aktualisiert: 2023-01-01
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