Experimentelle Untersuchung der CO2 Abscheidung aus Kohlekraftwerksrauchgasen

Abstract

Der verstärkte Ausstoß von CO2 führt zur Akkumulation von CO2 in Kohlenstoffsenken wie den Ozeanen und der Atmosphäre. Diese Entwicklung wird z. B. für den Klimawandel verantwortlich gemacht. Eine Möglichkeit dem vorzubeugen ist CCS. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die Implementierung von CCS in Kohlekraftwerken gelegt.<br />Nach einem kurzen Überblick über CO2-Abscheidetechnologien, wird die Post-combustion-Technologie mittels Chemisorption näher betrachtet.<br />Danach wird die Pilotanlage am Kraftwerk Dürnrohr präsentiert.<br />Vereinfacht ausgedrückt besteht die Anlage aus einer Absorptions- und einer Desorptionskolonne. Weiters kann das aus dem Kraftwerksrauchgas abgetrennte CO2 in einer CO2-Kompressionsanlage komprimiert werden. Weiters wird der Betrieb der Anlage detailliert beschrieben. Anhand dieser Betriebsanleitung sollte es dem Benutzer möglich sein, die Anlage hoch bzw. herunterzufahren und Versuchspunkte zu messen. Im Zuge dieser Arbeit wurden über einen Zeitraum von acht Monaten Versuche mit dem Lösungsmittel Monoethanolamin durchgeführt. Um eine umfassende Messbasis für spätere Messungen zu erstellen, werden das L/G-Verhältnis, der Absolutdruck im Desorber, die Abscheiderate, die Absorberhöhe, die Rauchgas- bzw. die Lösungsmitteltemperatur, der Rauchgasvolumenstrom und die CO2-Konzentration im Rauchgas variiert. Bei einer Gasbelastung von 90 m3/h und einer Abscheidung von 90 % konnten alle Messpunkte stabil eingestellt werden. Das zeigt, dass die Absorberhöhe ausreichend hoch konzipiert ist. Der geringste Energiebedarf, und damit die geringsten Auswirkungen auf den Kraftwerksprozess, wird mit 3,52 GJ/t CO2 bei erhöhten Desorberdrücken gemessen. Gleichzeitig führt ein hoher Absolutdruck im Desorber aber zu erhöhter MEA-Degradation. Abschließend werden weitere Forschungsmöglichkeiten besprochen.<br />

The increased emission of CO2 leads to the accumulation of CO2 in carbon sinks such as the oceans and the atmosphere. This development is most likely responsible for the climate change. One way to prevent these changes is CCS. The focus of this work lies on the implementation of CCS in coal power plants.<br />After a brief overview of CO2 capture technologies, the post-combustion technology with chemisorption is described in more detail. Then the pilot plant installed at the power plant in Dürnrohr is presented. Basically the separation facility consists of an absorptioncolumn and a desorptioncolumn. Furthermore, the CO2, separated from the power plant flue gas, can be compressed in a CO2 compression facility.<br />Moreover the operation of the system is described in detail. With these instructions a user should be able to operate the facility and measure test points.<br />As part of this work experiments with the solvent monoethanolamine were carried out over a period of 8 months. To create a comprehensive measurement basis for later measurements, the L / G ratio, the absolute pressure in the desorber, the deposition rate, the absorber height, the flue gas and the solvent temperature, the flue gas flow rate and the concentration of CO2 in the flue gaswere varied. Stable results are measured for all measured points with a gas load of 90 m3/h and a separation efficiency of 90%. That shows that the height of the absorbercolumn is sufficient. The lowest energy consumption, and thus the least impact on the power generation process is measured at 3.52 GJ/t CO2 at elevated pressures in the desorptionscolumn. At the same time, a high absolute pressure in the desorber leads to increased degradation of MEA.<br />Finally, further research is discussed.