Untersuchung chemischer Absorptionsverfahren auf Aminbasis zur CO2-Abtrennung aus Rauchgasen: Fid-Bau Portal

Untersuchung chemischer Absorptionsverfahren auf Aminbasis zur CO2-Abtrennung aus Rauchgasen

Schmid, Marc Oliver

Der anthropogene Klimawandel durch Emissionen an klimawirksamen Gasen, insbesondere CO2 aus der Nutzung fossiler Brennstoffe, stellt eine der großen globalen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar. Um die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf Menschen und Umwelt zu begrenzen, soll die Erderwärmung bezogen auf das vorindustrielle Zeitalter, nicht mehr als 1,5 °C betragen. Fossil befeuerte Kraftwerke sind für ca. 40 % des globalen Ausstoßes an klimawirksamem CO2 verantwortlich. Zur Senkung der CO2-Emissionen von Kraftwerken und als Maßnahme gegen den Klimawandel werden gegenwärtig verschiedene Verfahren diskutiert und erforscht. Neben der Substitution fossiler Brennstoffe, der Effizienzsteigerung und neuen Verbrennungsverfahren, stellt die nachgeschaltete CO2-Abtrennung aus Rauchgasen eine vielversprechende Maßnahme dar. Die Abtrennung erfolgt hierbei durch einen der konventionellen Rauchgasreinigung nachgeschalteten, chemischen Waschprozess mit wässrigen Aminlösungen. Mit Hilfe von Amingruppen wird das CO2 aus dem Rauchgas absorbiert und nachfolgend in einem Regenerationsprozess durch Temperaturerhöhung und Strippen mit Dampf wieder ausgetrieben, wodurch die Lösung erneut als Absorptionslösung verwendet werden kann. Vorteile dieses Verfahrens sind die Möglichkeit einer Nachrüstung von bestehenden Kraftwerksanlagen sowie die Bereitstellung eines reinen CO2-Stroms für die zunehmend diskutierte stoffliche Nutzung. Im Rahmen dieser Arbeit wird als verfahrenstechnische Alternative zur Aminwäsche mit konventionellen Packungs- oder Füllkörperkolonnen der Einsatz eines Sprühwäschers im Technikumsmaßstab untersucht. Sprühwäscher weisen unter anderem einen geringeren gasseitigen Druckverlust und einen flexibleren Betrieb auf, allerdings ist aufgrund der fehlenden Einbauten die wirksame Stoffaustauschfläche im Wesentlichen auf das Spray begrenzt. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung und experimentellen Erprobung verschiedener Maßnahmen, um den Stoffübergang in Sprühwäscheanlagen zur Abtrennung von CO2 mit wässrigen Aminlösungen zu steigern. Als Absorptionslösung wird eine wässrige 30 Gew.-%ige Monoethanolaminlösung (MEA) verwendet. Hierfür werden nach einer umfangreichen Untersuchung des Einflusses des L/G-Verhältnisses und der spezifischen Heizleistung in einer Sprühwäscheanlage eine interne Absorptionsmittel-Rezirkulation innerhalb der Absorberkolonne sowie ein Tray-Einsatz untersucht. Abschließend wird der zusätzliche Einfluss einer Bündeldüse aus einzelnen Hohlkegeldüsen erprobt und die Ergebnisse bewertet.