Modellbasierte Untersuchung der CO2-Abscheidung aus Kraftwerksabgasen

Vergleich zweier Alkanolamine

verfasst von: Oliver Schmitz

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : BestMasters

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Oliver Schmitz erforscht in seiner Masterarbeit ein kinetisch basiertes Modell zur Darstellung der CO2-Abscheidung aus Kraftwerksabgasen (Kohle-/Gaskraftwerk) mithilfe von Monoethanolamin (MEA) und 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP). Mittels verifizierter Modelle lassen sich in Parameterstudien und anschließender Parameteroptimierung die Vorteile des AMP gegenüber dem stark kommerziell genutzten MEA am Beispiel realer Anwendungsszenarien verdeutlichen. Es hat sich gezeigt, dass AMP gegenüber MEA insbesondere energetische Vorteile besitzt und das Modell als ein geeignetes Werkzeug zur Bewertung praxisbezogener Anwendungsfälle dient.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

In Politik, Wirtschaft sowie der modernen Gesellschaft von heute stellt der Klimawandel eines der am häufigsten diskutierten Probleme dar. Hierbei übt dieser einen wesentlichen Einfluss auf die Auslegung zukunftsorientierter verfahrenstechnischer Prozesse aus. Vor allem Prozesse zur Energiebereitstellung unter Verwendung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl oder Erdgas stellen eine enorme Herausforderung dar, weil sie für einen Großteil der Emissionen verantwortlich sind. Auf den Einsatz von fossilen Energieträgern kann hierbei zum heutigen Zeitpunkt noch nicht gänzlich verzichtet werden, da diese aufgrund des stetig steigenden Energiebedarfes sowie zwecks mangelnder Alternativen aus regenerativer Energiebereitstellung benötigt werden.

Oliver Schmitz

2. Theoretische Grundlagen

Zusammenfassung

Für die reaktive Absorption ist entscheidend, dass neben der reinen physikalischen Absorption der gewünschten Gaskomponenten auch die chemische Reaktion der Komponenten mit dem Lösungsmittel abläuft. Die inerten Gaskomponenten wie beispielsweise Stickstoff (N₂) bleiben von diesem Phänomen unberührt. Dass durch diese Tatsache moderate Betriebsbedingungen ermöglicht werden, ist bereits in der Einleitung angesprochen worden. Durch die auftretende(n) Reaktion(en) werden die Komponenten meist in die entsprechenden Elektrolyte überführt.

Oliver Schmitz

3. Modellaufbau

Zusammenfassung

Um die Parameterstudien zur Untersuchung des MEA-CO₂-Systems sowie des AMP-CO₂-Systems vornehmen zu können, muss zunächst das Modell mit den jeweiligen Apparaten erstellt werden. Erst im Anschluss hieran kann die Implementierung des Modells in die Simulation erfolgen. Der generelle Aufbau eines Absorption-Desorption-Kreislaufprozesses kann der Abbildung 4 entnommen werden.

Oliver Schmitz

4. Parameterstudien – MEA vs. AMP

Zusammenfassung

Die nachfolgenden Untersuchungen werden allesamt anhand des geschlossenen Absorption-Desorption-Kreislaufprozesses vorgenommen. Eine separate Betrachtung der entsprechenden Apparate findet hierbei nicht statt, da sie aus den Erkenntnissen meiner Studienarbeit (siehe (Schmitz, 2014)) lediglich für erste Potentialabschätzungen neuer Absorbens sinnig ist. Eine Schlussfolgerung auf die industriellen Gegebenheiten sowie das Entwickeln von scale-up-Kritieren würde auf diese Art und Weise keinen Sinn machen, da in dem geschlossenen Kreislauf komplexe Phänomene interagieren, die sich in einer separaten Modellierung nicht darstellen lassen.

Oliver Schmitz

5. Fazit

Zusammenfassung

Im nachfolgenden Kapitel sollen im Abschnitt 5.1 die Ergebnisse der Untersuchungen (insbesondere Abschnitt 4.3) zusammengefasst und erläutert werden. Es soll ein Vergleich beider Absorbens vor dem Hintergrund der betrachteten Anwendungsfälle vorgenommen und die Vor- und Nachteile der jeweiligen Absorbens aufgezeigt werden. Hieran schließt in Abschnitt 5.2 eine kritische Gesamtbewertung der vorliegenden Masterarbeit an, durch welche dem Leser Erfahrungen sowie Probleme und deren Lösungsansätze bei Bearbeitung der Aufgabenstellung vermittelt werden.

Oliver Schmitz

6. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Die vorliegende Masterarbeit mit dem Thema: „Modellbasierte Untersuchung der CO₂-Abscheidung aus Kraftwerksabgasen – Vergleich zweier Alkanolamine“ hat gezeigt, dass sich das Modell mittels des rate-based Ansatzes in der Programmierumgebung ACM auf beliebige Alkanolamine erweitern lässt. Die Ergebnisse, welche sich mit dem Modell erzielen lassen, bilden hierbei die real ablaufenden Prozesse adäquat ab. Herausforderungen ergeben sich insbesondere bei der Beschaffung der benötigten Modellparameter sowie aller reaktionstechnischer Aspekte (Reaktionsgleichgewichte und -kinetik).

Oliver Schmitz

Backmatter

Titel: Modellbasierte Untersuchung der CO2-Abscheidung aus Kraftwerksabgasen
verfasst von: Oliver Schmitz
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-12448-9
Print ISBN: 978-3-658-12447-2
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-12448-9