CO₂-Adsorption

CO₂-Abtrennung aus Abgasen durch Adsorptionsverfahren

Alternativ zur CO₂-Abtrennung aus Rauchgasen mittels flüssiger Amin-Wäsche ist die Entwicklung einer energieeffizienten Alternative, die auf der Adsorption von CO₂ an zeolithischen Adsorbentien basiert.
Dazu wurde ein Screening amindotierter Zeolithe und möglicher alternativer Grundkörper durchgeführt. Parallel zum Adsorbensscreening wurde ein kommerzielles Amin-Adsorbens als Standard auf dessen Leistungsfähigkeit untersucht. Hierbei handelt es sich um ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymer mit Aminomethylen-Gruppen in Form der freien Base (Lewatit VP OC 1065). Neben einer hohen Adsorptionskapazität konnte auch eine vollständige Regeneration des Adsorbens unter milden Desorptionsbedingungen erreicht werden.
Mit einer mobilen, dreisträngigen, zyklisch betriebenen P-T-SA-Festbett-Adsorptionsanlage, bestückt mit dem Adsorptionsmittel Lewatit VP OC 1065 wurden zunächst Probeläufe mit synthetischem Rauchgas (15 Vol.-% CO₂ in Luft) im IUTA-Technikum durchgeführt. Im Anschluss erfolgte der mehrwöchige Betrieb der Adsorptionsanlage im Zementwerk der Dyckerhoff AG in Lengerich (NRW). Hierbei konnten umfangreiche Erfahrungen bzgl. der erreichbaren Arbeitsbeladungen, der Trennschärfe, dem Feuchtigkeitseinfluss und der Alterungsbeständigkeit des Sorptionsmittels gesammelt werden. Obwohl sich in den Praxisversuchen im Zementwerk die bei den vorher durchgeführten Technikumsversuchen beobachtete unvollständige CO₂-Desorption bestätigte, konnte ein stabiler Anlagenbetrieb realisiert werden.

Abbildung 1: mobile Adsorptionsanlage

Bei den durchgeführten modellhaften Betrachtungen zeigte sich, dass eine dreistufige Adsorption am Ende des Abgasweges im entstaubten Abgas ausreichend wäre, um eine nahezu vollständige Abtrennung des im Abgas enthaltenen Kohlendioxids zu erreichen. Vor den Adsorptionseinheiten wäre der abgekühlte Gasstrom mit weiteren Abgas­reinigungseinrichtungen vorzubehandeln, um z. B. saure Abgaskomponenten, den Feuchtegehalt und bei Bedarf auch die Hg-Konzentration weiter zu vermindern. Bei der verfahrensgestützten Prozessmodellierung konnte gezeigt werden, dass der eigentliche Klinkerbrennprozess durch die Einbindung einer trockenen Adsorption kaum beeinflusst würde und eine Nachrüstung an bestehenden Anlagen daher möglich wäre.