Forschungsfortschritt der Druckwechseladsorptions-CO2-Abscheidungstechnologie

Forschungsfortschritt der Druckwechseladsorptions-CO2-Abscheidungstechnologie

In den letzten Jahren hat das Thema CO2-Emissionen die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Als bedeutendes Treibhausgas haben großflächige Emissionen von CO2 zu einem Anstieg der globalen Temperaturen geführt und haben enorme Auswirkungen auf das globale Klima. Da fossile Energie immer noch die weltweit am häufigsten genutzte Energiequelle ist, sind die CO2-Emissionen enorm. Um auf den Klimawandel zu reagieren und die CO2-Emissionen zu reduzieren, haben die Länder entsprechende Maßnahmen wie Kohlenstoffsteuern und Subventionen für grüne Energie zur Emissionskontrolle eingeführt. Die CCUS-Technologie (Carbon Capture, Utilization and Storage) wurde als effiziente Technologie zur Kohlenstoffreduzierung vorgeschlagen. CCUS ist hauptsächlich in drei Teile unterteilt: Erfassung, Transport, Lagerung oder Nutzung. CO2 wird zunächst aus Emissionsquellen mit geringer Konzentration angereichert und dann zur Lagerung zum Lagerort transportiert oder zur Verarbeitung und Nutzung über Pipelines an die Verwertungsfabrik geschickt. Der Capture-Prozess ist die Hauptquelle des Energieverbrauchs in der CCUS-Technologie. Kohlekraftwerke, Stahl, Zement, Ölraffinerien und petrochemische Produktion sind die wichtigsten stationären Emissionsquellen. Unter anderem weist das von der petrochemischen Industrie emittierte Abgas im Vergleich zu anderen Branchen die Merkmale einer hohen CO2-Konzentration und konzentrierter Emissionen auf. Daher ist die Kohlenstoffabscheidung seiner CO2-Emissionen eine bevorzugte Wahl.

Derzeit umfasst die CO2-Abscheidungstechnologie hauptsächlich Absorptionsverfahren, Adsorptionsverfahren, Membrantrennverfahren und Niedertemperatur-Trennverfahren. Die Absorptionsmethode und die Adsorptionsmethode sind bei der CO2-Abscheidung aus Rauchgasen wirtschaftlicher. Die Lösungsmittelabsorptionsmethode ist die am weitesten verbreitete Methode. Derzeit ist die auf der Absorptionsmethode basierende CO2-Trennungstechnologie relativ ausgereift und wird kommerziell häufig eingesetzt. Es verfügt über eine hohe Selektivität, eine hohe Reinheit des Produktgases und geringe Investitionen in Technologie und Ausrüstung. Die chemische Absorptionstechnologie ist im In- und Ausland weit verbreitet. Hülse
Cansolv aus Kanada hat im Rahmen des 2013-Boundary Dam Project ein kommerzielles CO2-Post-Combustion-Abscheidungsprojekt ins Leben gerufen, bei dem ein spezielles Cansolv DC-103-Absorptionsmittel zur Abscheidung von Rauchgas-CO2 aus Kohlekraftwerken eingesetzt wird.

Das Projekt kann im tatsächlichen Betrieb 170 Tonnen CO2 pro Tag abscheiden, mit einer durchschnittlichen CO2-Konzentration von 9,1 Vol.-% im Rauchgas, einer Abscheidungsrate von etwa 91 % und einem durchschnittlichen Abscheidungsenergieverbrauch von 2,33 MJ/kg. Das CO2-SEPPL-Pilotprojekt in Österreich baute das Kraftwerk Dürnrohr, das die Absorptionsmethode zur Abscheidung von CO2 im Rauchgas nutzte und Dampf zum Erhitzen des Reboilers nutzte, um Wärme für die Regeneration des Absorptionsmittels bereitzustellen. Der durchschnittliche Energieverbrauch für die CO2-Abscheidung betrug 3,1 MJ/kg. Das Canadian International Carbon Capture Experimental Centre nutzte eine gemischte MEA/MDEA-Lösung, um das UR-Projekt zu verbessern und so den Energieverbrauch deutlich zu senken. Das Tarong-Pilotprojekt in Queensland, Australien, nutzte eine Zwischenkühlung im Absorptionsturm. Tatsächliche Tests ergaben, dass die Wärmebelastung des Reboilers um 10 % reduziert wurde. Das Pilotprojekt UNO MK3 im Kraftwerk Hazelwood in Australien verwendete Kaliumcarbonat als Absorptionsmittel. Nach Verwendung eines Diffusionsförderers kann der Energieverbrauch für die Regeneration auf 2-3 MJ/kg CO2 reduziert werden.