ISBN 978-3-8439-0018-8

978-3-8439-0018-8, Reihe Verfahrenstechnik

Bernhard Epp
Grundlegende Untersuchungen zum Absorptionsprozess bei der Dekarbonisierung von Rauchgasen mit Membrankontaktoren

163 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Wegen möglicher Auswirkungen von Kohlendioxid auf das weltweite Klima gibt es Bestrebungen, die Emissionen dieses Gases zu reduzieren. Kurzfristig zu realisieren ist eine nachgeschaltete CO2-Wäsche am kalten Ende kohlebefeuerter Kraftwerke, da diese große punktuelle Quellen für CO2 sind. Ein direkter Übertrag bereits existierender CO2-Wäschen aus dem Bereich der Petrochemie ist wegen der speziellen Eigenschaften von Kraftwerksrauchgasen nur begrenzt möglich.

Wegen der großen räumlichen Ausmaße von konventionellen Absorberkolonnen für eine solche nachgeschaltete Wäsche wird in dieser Arbeit der Einsatz von Membrankontaktorabsorbern untersucht. Membrankontaktoren weisen gegenüber Kolonnen eine wesentlich größere volumenbezogene Stoffaustauschfläche auf, so dass die Größe des Absorbers geringer wird. Weiterhin bieten Membrankontaktoren den Vorteil eines dispersionsfreien Stoffübergangs und einer stets konstanten Stoffaustauschfläche, die insbesondere für den Wechsellastbetrieb eines Kraftwerks geeignet ist. Für diese Untersuchungen wird die Membranversuchsanlage des Lehrstuhls umgebaut, so dass Experimente zur Absorption und Desorption der Waschmittel durchgeführt werden können.

Im ersten Teil der Arbeit wird im Rahmen von Vorversuchen eineWaschmittelauswahl zugunsten der Amine Monoethanolamin, Diglycolamin und Kaliumglycinat getroffen. Weiterhin wird die Eignung der Polypropylenmembranfasern für die ausgewählten Waschmittel untersucht.

Im zweiten Teil der Arbeit werden in der Membrananlage die bestmöglichen Betriebsparameter für den Betrieb ermittelt. Anschließend werden die gewählten Waschmittel im kontinuierlichen Absorptions-/Desorptionsprozess eingesetzt und bezüglich ihres zyklischen Aufnahmeverhaltens untersucht.

Abschließend wird die Stabilität der Amine untersucht. Diese Untersuchungen beinhalten Analysen der Waschmittel aus dem Absorptions-/Desorptionsprozess sowie gezielte Untersuchungen der Waschmittel im Stoffsystem mit Eisen und den Rauchgasbestandteilen Sauerstoff, Schwefeldioxid und Stickstoffmonoxid.

Es wird in dieser Arbeit gezeigt, dass die ausgewählten Waschmittel auch unter Berücksichtigung von Degradation für die CO2-Abtrennung geeignet sind und dass die Membranabsorption aus wissenschaftlicher Sicht eine interessante Alternative zur konventionellen Absorption darstellt.