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CO2-Abtrennung mit Ionischen Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Druckwechselabsorption

Kerstin Kortenbruck

ISBN 10: 3844014462 / ISBN 13: 9783844014464
Published by Shaker Verlag Nov 2012, 2012
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Neuware - Die Abtrennung und anschließende Speicherung von CO2 gilt als mittelfristige Lösung, um den anthropogenen Kohlendioxid-Ausstoß zu verringern und so den Treibhauseffekt zu kontrollieren. Es gibt drei gängige Verfahren um das CO2, das bei Verbrennungsprozessen entsteht, abzutrennen: Den Oxyfuel-, den Pre- und den Post-Combustion-Prozess. Kohlendioxid kann aus Gasmischungen durch Chemical Looping, durch Adsorption, durch Absorption oder durch Membranprozesse entfernt werden. Am weitesten verbreitet ist die Absorption mit aminhaltigen Waschlösungen. Dabei reagiert das absorbierte CO2 chemisch mit Aminen und bildet Carbamate, wodurch auch die Abtrennung kleiner CO2-Konzentrationen im Gasstrom möglich ist. Bei der Desorption wendet sich dieser Vorteil zum Nachteil, da zum Umkehr der chemischen Reaktion und somit zur Regeneration des Waschmittels viel thermische Energie, in diesem Fall ca. 4,0 GJ pro Tonne CO2, zugeführt werden muss. Die Suche nach alternativen Waschmitteln ist daher ein vernünftiger Ansatz um die CO2- Abtrennung effizienter zu gestalten. Hierfür sind Ionische Flüssigkeiten vielversprechend, da sie viele Eigenschaften aufweisen, die ein gutes Absorptionsmittel ausmachen, insbesondere einen vernachlässigbar kleinen Dampfdruck. In dieser Arbeit wurde die Ionische Flüssigkeit 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid (EMIM NTf2) verwendet. Auch wenn diese Ionische Flüssigkeit vergleichsweise gut erforscht ist, fehlen nach wie vor essentielle Daten zum Auslegen eines wirtschaftlich arbeitenden Trennprozesses. Im Rahmen dieser Arbeit wurden deshalb verschiedene Daten gemessen, z.B. die Viskosität einer binären Mischung von CO2 und EMIM NTf2, die mit einem Kapillarviskosimeter erfasst wurde. Desweiteren wurde der Diffusionskoeffizient von CO2 in EMIM NTf2 bei einer Temperatur von 30 °C bestimmt. Dafür wurde eine neuartige Messmethode entwickelt und angewendet. Die zeitlich aufgelöste Anreicherung von CO2 in EMIM NTf2 gemessen an einem festen Punkt mit definierter Distanz zur Flüssigkeitsoberfläche wurde mit Hilfe von online FTIR und einer druckresistenten IR-Sonde beobachtet. Mit einer Modellgasmischung aus CO2 und H2 wurden Versuche gemacht, um die optimalen Parameter für einen Abtrennprozess einzugrenzen. Diese wurden in einer eigens dafür entwickelten Apparatur durchgeführt. Der Trennprozess arbeitet nach dem Prinzip der Druckwechselabsorption. Es wurden verschiedene Parameter verändert und auf ihren Einfluss in Bezug auf die Absorptionsrate von CO2 in EMIM NTf2 untersucht. Die Variation der Temperatur beeinflusste die Absorptionsrate nicht signifikant. Die Erhöhung des Gasdruckes führte zu einem Anstieg der absorbierten CO2-Menge, was entsprechend des Henry-Gesetzes auch erwartet wurde. Wenn der Gesamtdruck der Gasmischung jedoch durch Zugabe von Wasserstoff erhöht wurde, wobei der Partialdruck des CO2 unverändert blieb, zeigte sich ein inhibierender Einfluss des H2 auf die Absorption des CO2 in EMIM NTf2. Der Einbau eines Rührers, der die Phasengrenzfläche umgewälzt und ständig erneuert hat, bewirkte einen gewaltigen Anstieg in der Absorptionsmenge. Da für eine schnelle Absorption sowohl eine Druckerhöhung als auch eine kontinuierliche Erneuerung der Phasengrenzfläche essentiell ist, sind herkömmliche Absorptionsreaktoren für diese Art der Gastrennung nicht geeignet. Deshalb wurde ein neues Verfahren vorgeschlagen, welches das Konzept einer Schraubenspindelpumpe implementiert, und so die Kombination von Druckerhöhung und Mischung der Phasen in einem Prozessschritt ermöglicht. Eine Abschätzung der benötigten Energie zur Abtrennung von CO2 mit diesem Prozess verspricht im Vergleich mit der Absorption durch Aminlösungen eine Energieeinsparung von 40 %. 175 pp. Deutsch. Bookseller Inventory # 9783844014464

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Bibliographic Details

Title: CO2-Abtrennung mit Ionischen Flüssigkeiten ...

Publisher: Shaker Verlag Nov 2012

Publication Date: 2012

Binding: Buch

Book Condition: Neu

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