Charakterisierung reaktiver Gaswäschen mit Hilfe einer kontinuierlichen Mini-Plant-Kreislaufanlage

Von:

Johanna Pfaff

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Die Projektierung neuer oder die Modifikation bestehender Verfahren, erfordert die Absicherung von theoretischen Erkenntnissen durch experimentelle Untersuchungen. Die reaktive CO2-Absorption aus Kraftwerksabgasen mittels wässriger Aminlösungen ist ein Prozessbeispiel welches ein sehr zeit- und kostenintensives Scale-Up mit sich. Bei der Prozessentwicklung stützt man sich meist auf aufwendige Ergebnisse aus Technikums- oder Pilotanlagen. Die Mini-Plant-Technologie ist eine kostengünstige Alternative um frühzeitig Aussagen über das Prozessverhalten treffen zu können, findet jedoch bei der Projektierung reaktiver Gaswäschen bisher kaum Anwendung. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Möglichkeiten und Grenzen eines zeit- und kostenreduzierten Scale-Up Verfahrens reaktiver Gaswäschen mithilfe der Mini-Plant Technologie analysiert und diskutiert. Vor diesem Hintergrund wurde eine Mini-Plant Anlage projektiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Anhand von Messreihen mit dem Standardlösemittel MEA und drei Lösemittelsystemen konnte gezeigt werden, dass die Prozesszusammenhänge und -parameter plausibel wiedergegeben werden können und ein relativer Lösemittelvergleich durchgeführt werden kann. Für die dimensionsunabhängige Darstellung des Kreislaufprozesses wird eine Simulation benötigt, deren wichtigste Kenngröße die Reaktionskinetik ist. Vor diesem Hintergrund sind im Rahmen dieser Arbeit kinetische Untersuchungen im Rührzellenreaktor durchgeführt worden. Die ermittelten kinetischen Parameter weisen gute Übereinstimmungen mit Literaturwerten auf. Auf Grundlage dieser Daten wurde eine stationäre Simulation erstellt, welche sowohl auf Basis von Literaturdaten einer Technikumsanlage als auch anhand der Mini-Plant Ergebnisse validiert wurde.