1. Einführung CO -Abscheidung und Wiederverwendung in einer Abfallverbrennungsanlage

Abgasbehandlung

CO

-Abscheidung und Wiederverwendung in einer Abfallverbrennungsanlage

Patrick Huttenhuis, Andy Roeloffzen und Geert Versteeg

1. Einführung ...401

2. Validierung der neuen SBC-Einspritztechnologie ...402

3. Prozessgestaltung ...404

4. Grundlagen des SBC-Verfahrens ...406

5. Schlussfolgerung ...410

6. Nomenklatur ...410

7. Literatur ...410 Twence ist ein Abfallverarbeitungs- und Energieerzeugungsunternehmen, welches in Hengelo in den Niederlanden ansässigt ist. In den Twence-Anlagen wird Abfall ver- brannt und welcher in wertvolle Produkte wie Strom und Wärme umgewandelt wird.

Mit den Abgasen aus der Abfallverbrennungsanlage zur Energiegewinnung (Eng.: Waste To Energie plant, WTE) wird Kohlendioxid CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt. Es wurde ein neues innovatives Verfahren, das von Procede Gas Treating B.V. entwickelt wurde, für Linie 3 der TwenceAnlage in Betrieb genommen. Bei diesem Verfahren wird CO₂ aus dem Abgas der Verbrennungslinie 3 entfernt und für die Mineralisierung verwendet.

Das CO₂ wird in einer innovativen neuen Reaktorkonfiguration mit Natriumcarbonat direkt zu Natriumhydrogencarbonat (Engl.: sodium bicarbonate, SBC) umgesetzt. Die produzierte SBC-Aufschlämmung wird direkt in der WTE-Anlage zur Entfernung von HCL und SO₂ im Abgas verwendet, bevor dieser in die Atmosphäre freigesetzt wird. Aufgrund der Umsetzung dieses weltweit einzigartigen Verfahrens, wurde die CO₂-Bilanz der Twence-Anlage reduziert. Die neue SBC-Anlage produziert jährlich 8.000 Tonnen Natriumhydrogencarbonat und bei der Herstellung dieser Menge von SBC werden jährlich 2.000 Tonnen CO₂ aus dem Abgas abgeschieden.

1. Einführung

Es wurde ein neues innovatives Verfahren, welches von Procede Gas Treating B.V.

entwickelt und bei der Twence an Linie 3 in Betrieb genommen. Die Anlage ist eine Abfallverbrennungsanlage zur Energiegewinnung aus Abfällen (WTE), die sich im östlichen Teil der Niederlande befindet. Bei diesem Verfahren wird das üblicherweise

Abgasbehandlung

in die Atmosphäre freigesetzte CO₂ aus dem Abgas entfernt, und das gewonnene rei- ne CO₂-Gas wird zur Herstellung einer Natriumhydrogen-carbonataufschlämmung (SBC) verwendet. Anstelle des herkömmlichen SBCAbgasreinigungs- verfahrens, bei dem trockene SBC-Partikel verwendet werden, wird diese SBC-Aufschlämmung zur Entfernung der sauren Komponenten in das Abgases eingespritzt, bevor das Gas in die Atmosphäre gelangt. Aufgrund dieses Verfahrens, wurde die CO₂-Bilanz der Twence- Anlage verbessert. Die neue SBC-Anlage produziert jährlich 8.000 Tonnen Natrium- hydrogencarbonat. Bei der Herstellung dieser Menge werden jährlich 2.000 Tonnen CO₂ aus dem Abgas abgeschieden. Das CO₂ stammt zu etwa 50 Prozent aus Biomasse.

In diesem neuen Verfahren wird das abgeschiedene CO₂ für die Mineralisierung ver- wendet und in einer innovativen neuen Reaktorkonfiguration von Natriumcarbonat direkt zu Natriumhydrogencarbonat (SBC) umgewandelt. Anstatt teures Natrium- bicarbonat zu kaufen, wird der kostengünstige Rohstoff Natriumcarbonat in dem neuen Verfahren verwendet. Ein weiterer Vorteil der neuen Technologie ist, dass eine Tonne Carbonat zu 1,6 Tonnen Hydrogencarbonat umgewandelt werden. Dies führt zu zusätzlichen Kosteneinsparungen aufgrund von niedrigeren Transportkosten und damit verbundenen zusätzlichen CO₂-Emissionen. Der dritte und möglicherweise wichtigste Vorteil dieses Verfahrens ist die negative CO₂-Bilanz. Momentan wird NaH- CO₃ hauptsächlich aus Na₂CO₃ und CO₂ hergestellt, wobei CO₂ aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe gewonnen wird. In diesem neuen Verfahren wird Na₂CO₃ aus grünem CO₂ aus der Abfallverbrennungsanlage hergestellt.

Das Natriumhydrogencarbonat wird in der Abfallverbrennungsanlage genutzt, um saure Abgasbestandteile zu entfernen, bevor das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Das Projekt begann am 1. Juli 2011 mit der Erstentwicklung der neuen Technologie.

Die Hauptziele des Projektes waren:

• Demonstration einer einzigartigen Kohlendioxid-Abscheidungstechnologie, die zu niedrigeren Investitionskosten mit geringem Verbrauch an Absorptionsflüssigkei- ten und niedrigeren Betriebskosten führt;

• Demonstration der Weiterverwendung des abgeschiedenen Kohlendioxids für die VorOrtProduktion von Natriumhydrogencarbonat und Nutzung im Abgasreini- gungssystem der WTE-Anlage;

• Bewertung des Konzepts der Vor-Ort-Produktion, Speicherung und Wiederver- wendung von Kohlendioxid;

• Überprüfung der finanzökonomischen Perspektive der neuen Technologie.

Ende 2014 wurde die Anlage am Twence-Standort in Hengelo, Niederlande, in Betrieb genommen.

2. Validierung der neuen SBC-Einspritztechnologie

Bevor dieses Projekt umgesetzt wurde, verwendete Twence feste Natriumhydro- gencarbonatPartikel und dieses feste und gemahlene Material wurde in den Abgaskanal eingeblasen. Mit der neuen Technologie wird eine 40 Gew.-Prozent

Abgasbehandlung

Hydrogencarbonat-Aufschlämmung hergestellt und statt der gemahlenen SBC-Partikel wird die Aufschlämmung eingespritzt, um die sauren Verunreinigungen aus dem Abgas zu entfernen. Die Effizienz dieser neuen Spritztechnologie mit SBC-Aufschlämmung wurde vorab in vollem Umfang getestet. Es wurden bis zu 1 t/h Aufschlämmung in einer WTE-Anlage bei der BREWA in Bremen, Deutschland zur Erprobung eingesetzt. In Bild 1 ist eine Zusammenfassung der Testergebnisse grafisch dargestellt. Die Tests begannen zunächst mit der Einspritzung von trockenem SBC und Aufschlämmungs-SBC, jedoch wurde die Einspritzung von trockenem SBC nach einiger Zeit vollständig gestoppt.

Bild 1: Die Testergebnisse der SBC-Aufschlämmungseinspritzung bei BREWA

Aus Bild 1 kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass auch mit der Einspritzung von SBC-Aufschlämmung eine hohe Entfernungsrate von sauren Komponenten erreicht wurde. In Bild 2 ist die Menge des eingespritzten NaHCO₃ als Funktion der Menge des entfernten sauren Gases dargestellt.

Aus Bild 2 kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass die Effizienz der SBC- Aufschlämmung (rote Linie) vergleichbar ist und sogar etwas besser als die Effizienz der konventionellen SBC-Einspritztechnologie (schwarze Linie). Auf der Grundlage dieser Testergebnisse wurde ein Entwurf einer vollständigen CO₂-Abscheidungsanlage

13:000

Bicarb trocken Schlamm Bicarb gesamt

HCl_out HCl_in

13:50 14:00

Zeit

14:50 15:000

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

100 200 300 400 500 600 700 800

Bicarb Einspritzung trocken kg/h Abgas

HCl_out mg/dry Nm³

Abgas HCl_in mg/dry Nm³

Abgasbehandlung

und SBC-Produktionsstätte für die Linie 3 bei Twence entwickelt. Zur Entwicklung dieses Verfahrens von der Idee bis zur kommerziellen Installation wurde ein starkes Konsortium aus drei Unternehmen gebildet:

• Procede war verantwortlich für die F&E-Aktivitäten und entwickelte die konzep- tionellen und grundlegenden Konstruktionsmerkmale der Anlage;

• Bouman Process Technology war verantwortlich für den detaillierten Entwurf, die Auswahl und Lieferung der Ausrüstung sowie für die Bauphase;

• Twence war verantwortlich für das allgemeine Projektmanagement, die Anlagen- integration und die Inbetriebnahmephase.

00 5.000

Ergebnisse Schlammeinspritzung

10.000 15.000 20.000 25.000

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

Bicarb gesamt hinzugefügt trocken mol

herkömmliche trockene Einspritzung entferntes saures Gas mol

Bild 2: Ergebnisse der SBC-Aufschlämmungseinspritzung bei BREWA verglichen mit der trockenen Einspritzleistung; Gesamtmenge NaHCO₃ als Funktion der Gesamtmenge des entfernten sauren Gases

3. Prozessgestaltung

Ziel des Projekts war es, eine SBC-Produktionsanlage in der Größe zu entwerfen und zu bauen, so dass der gesamte Abgasstroms der Linie 3 bei Twence gereinigt werden kann. Dafür müssen 2.000 Tonnen/Jahr an CO₂ (= 250 kg/h) mit einem geeigneten CO₂-Abscheidungsverfahren abgeschieden werden und mit diesem abgeschiedenen CO₂ können 8.000 Tonnen/Jahr SBC produziert werden. Die SBCAufschlämmung wird aus einer gesättigten Natriumcarbonatlösung herge- stellt und ergibt eine 40 Gew.-Prozent SBC-Aufschlämmung. Diese hohe SBC- Konzentration ist erforderlich, um den Temperaturabfall des Abgases aufgrund der

Abgasbehandlung

Aufschlämmungseinspritzung zu minimieren. Die SBC-Produktionseinheit ist so konzipiert, dass eine hohe Umwandlung (> 90 Prozent) von Carbonat zu Hydrogen- carbonat, von fast 100 Prozent Umwandlung von CO₂, erreicht wird.

Die Produktion von CO₂ findet entsprechend folgender Reaktionsgleichung statt:

Na₂CO₃ + H₂O + CO₂à 2 NaHCO₃

Na₂CO₃ (30 Gew.-Prozent Lösung) + CO₂ (reines Gas) à NaHCO₃ (40 Gew.-Prozent Aufschlämmung = ± 35 Gew.-Prozent Feststoffe).

Die folgenden Prozessschritte zur Herstellung von Natriumhydrogencarbonat aus Natriumcarbonat können identifiziert werden:

• Soda-Auflöse-Einheit;

• Quench und CO₂-Abscheidungsanlage;

• SBC-Produktionsstätte;

• SBC-Einspritzung.

SOD A SBC

CO²

Bild 3: Schematische Übersicht über das bei Twence installierte SBC-Verfahren

Ein Nebenstrom des Abgases von Linie 3 wird zu einem Quench geleitet. In dieser Einheit wird das Abgas abgekühlt und saure Verunreinigungen, die noch in gerin- gen Konzentrationen im Abgas vorhanden sind, werden entfernt. Der pH-Wert der Quenchflüssigkeit wird durch Hinzufügen einer geringen Menge konzentrier- ter Natriumcarbonatlösung aus der SodaProduktionseinheit konstant gehalten.

Abgasbehandlung

In der Soda-Auflöse-Einheit wird festes Soda in Wasser aufgelöst. Diese Lösung wird dann zu einer Hydrogencarbonat-Produktionseinheit geleitet. Das gereinigte und ab- gekühlte Abgas wird zur CO₂-Abscheidungsanlage geleitet und in dieser Anlage wird reines CO₂ mit dem Lösungsmittel Bilisol produziert. Dies ist ein biologisch abbaubares Lösungsmittel mit einer niedrigen Abbaurate und einer sehr geringen Volatilität, das von Procede entwickelt wurde. Das reine CO₂ wird zu zwei Ausschwemmreaktoren geleitet, die in Serie geschaltet sind. In zwei Schritten wird die Natriumcarbonatlösung mit dem CO₂-Gas zu einer Natriumhydrogencarbonat-Aufschlämmung umgewandelt.

Diese SBC-Aufschlämmung wird gepuffert und anschließend über eine SBC-Zirkula- tionsleitung zu zwei Einspritzdüsen gepumpt, wo die Aufschlämmung zusammen mit dem Wasserdampf in den Abgaskanal eingespritzt wird. Für die CO₂-Abscheidung, SBC- Produktion und den SBC-Einspritzvorgang werden mehrere Betriebsmedien (Dampf, Wärme und Kühlung) aus bestehenden Anlagen der Twence-Anlage, Bild 4, verwendet.

Elektrizität

Greifer

gereinigtes Abgas

Wärme- tauscher DeNox

Gewebefilter

Filterstaub Flug-

asche

Reaktor Turbine Elektrofilter

Kamin Schlamm- Einspritzung

CO2/sBC Anlage Dampf

Fabrik Wärme Wärme

Wärme Häuser

Kessel

Rostasche Speicher Haushaltsabfall Anlieferung

Baustoff Metall

gereinigtes Abgas Generator

Greifer

Wärme- tauscher Rohstoffrück

gewinnung

Bild. 4: Schematische Übersicht der Twence-Anlage zur Energiegewinnung aus Abfällen (Linie 3)

4. Grundlagen des SBC-Verfahrens

Der Teil der Gasbehandlung des Verfahrens (Quench und CO₂-Abscheidungsanlage) wurde mit dem Procede-Prozesssimulator entworfen. Dies ist ein anteilsbasierter Si- mulator, der speziell zur Entwicklung von Gasbehandlungsprozessen entwickelt wurde [5]. Alle relevanten Eigenschaften des Bilisol-Lösungsmittels wurden im Prozesssimu- lator gemessen und integriert. Die CO₂-Abscheidungsanlage, die bei Twence gebaut wurde, ist eine kleinere Version der Bilisol CO₂-Abscheidungsanlage in Delta (Britisch- Kolumbien) steht und ebenfalls von Procede Gas Treating B.V. entworfen wurde.

Abgasbehandlung

In dieser Anlage wird das CO₂ von einem Abgasstrom aus einer Holzverbrennung abgeschieden. Das CO₂ wird direkt als Dünger für Früchte und Gemüse eingesetzt.

Der reine CO₂-Strom aus dem Desorber wird zu zwei SBC-Reaktoren geleitet, wo die folgende allgemeine Reaktion stattfindet:

CO₂ + CO₃^2- + H₂O à 2 HCO^3– (1) Die allgemeine Reaktionsgeschwindigkeit wird durch die CO₂-Konzentration (d.h. Partial- druck) und OH^--Konzentration (d. h. pH-Wert) bestimmt. Die Reaktionsgeschwindigkeit der 1. Reaktion wurde in der Literatur ermittelt. Die Geschwindigkeitskonstante wie von Pinsent et al. bestimmt [4], wurde für den Entwurf der Hydrogencarbonatreaktoren verwendet. Die Absorptionsrate von CO₂ in Soda wurde in einem Ausschwemmreaktor im Labormaßstab experimentell bestimmt und aus diesen Experimenten ging hervor, dass die experimentell bestimmte Absorptionsrate 30 bis 40 Prozent höher war als die mit der Korrelation von Pinsent [4] bestimmte Absorptionsrate, insbesondere im ho- hen CO₂-Belastungsbereich (hohe Umwandlung). Die wahrscheinlichste Erklärung für dieses Verhalten ist, dass CO₂ auch direkt auf Hydrogencarbonat mit Carbonat in einem ähnlichen Mechanismus reagieren kann, wie tertiäre Amine mit CO₂ [6] reagieren. Um jedoch einen zuverlässigen, robusten Entwurf zu erstellen, wurde davon ausgegangen, dass die Absorptionsrate von der Reaktionsgeschwindigkeit von CO₂ und OH- bestimmt wird, wovon üblicherweise in der Literatur ausgegangen wird.

Zur Bestimmung der Reaktionsführung wurde zunächst die Hatta-Zahl berechnet. In diesem dimensionslosen Parameter wird die Reaktionsgeschwindigkeit in der Flüs- sigkeitsschicht mit der Diffusionsgeschwindigkeit durch diese Schicht verglichen. Die Hatta-Zahl wird wie folgt berechnet:

Ha = k_1,1 C_OH–D_CO2

k_L (2)

Aus dieser Berechnung wurde schätzungsweise bestimmt, dass die Hatta-Zahl für die erste chemische Reaktion signifikant niedriger als 1 war. Dies bedeutet, dass die Reakti- onsgeschwindigkeit im Vergleich zum Stoffübergang langsam ist. Für diesen speziellen Fall ist das Hinterland-Verhältnis (Al) zu berechnen, um die CO₂-Konzentration im Flüssigmassengut zu bestimmen. Das HinterlandVerhältnis ist definiert als das Verhältnis zwischen dem Gesamtreaktionsphasenvolumen und dem Volumen der Stoffübergangs- schicht und kann aus der folgenden Korrelation [1] schätzungsweise bestimmt werden:

(3) Aus dem Wert des Hinterland-Verhältnisses könnte die Schlussfolgerung gezogen werden, dass die Konzentration von CO₂ im Flüssigmassengut unerheblich war, d.h., dass die Reaktion hauptsächlich in der Gas-Flüssigkeitsschicht stattfindet. In diesem Fall könnte die Absorptionsrate von CO₂ im Reaktor mit der folgenden Formel (keine chemische Verstärkung) berechnet werden:

–r_CO2 = m_CO2k_LaC_CO2,G (4)

Al =

ε

Abgasbehandlung

Die physikalische Löslichkeit von CO₂ in der Flüssigkeit (m_CO2) wurde aus Literaturanga- ben abgeleitet und C_CO2,G wurde durch den CO₂-Partialdruck in den Reaktoren bestimmt.

Der flüssigkeitsseitige Stoffübergangskoeffizient (kL) und die Gas-Flüssigkeits-Phasen- grenzfläche (a) werden hauptsächlich bestimmt durch die Reaktorkonfiguration und die physikalischen Eigenschaften der Flüssigphase.

Mehrere Reaktorkonzepte wurden ausgewertet und das zwei-in-Reihe-Ausschwemm- reaktor-Konzept wurde aufgrund der hohen Stoffübergangsraten, der Flexibilität und der robusten Konstruktion gewählt. In dieser Reaktorkonfiguration werden zwei in Reihe geschaltete Ausschwemmreaktoren verwendet. In der Literatur stehen mehrere Korrela- tionen für den Entwurf von Ausschwemmreaktoren zur Verfügung. Der erste Reaktor ist für rund 70 Prozent CarbonatUmwandlung konzipiert, während die übrige Umwandlung zu Hydrogencarbonat im zweiten Ausschwemmreaktor erfolgt. Reines CO₂ wird in die Reaktoren eingebracht. Es steht kein inertes Gas zur Verfügung, um eine Phasengrenzfläche zu schaffen. Aus diesem Grund wird das CO₂ im Reaktor in Umlauf gebracht und ein Teil des CO₂ wird der Aufschlämmung über ein gasinduzierendes Laufrad zugefügt.

Die 70-prozentige Umwandlung im ersten Reaktor basierte auf den folgenden zwei Über- legungen:

Bei Umwandlungen unter 50 Prozent kann unerwünschte Trona (Na₂CO₃^•NaHCO₃^•2H₂O) [2] gebildet werden, und aus diesem Grund sollte die Umwandlung im Reaktor deutlich höher sein, um die Bildung dieses Produkts zu verhindern (Bild 5 für die Hüllkurve des Natriumcarbonat-Hydrogencarbonats);

00 5 10

11 11 11

11 11 10

10 10 9

9

15 Na₂CO₃ Gew.-%

NaHCO₃

NaHCO₃ + Trona pH mol/kg H₂O; T = 40°C

Arbeitspunkt NBC Reaktor 2

> 90% Umwandlung

Arbeitspunkt NBC Reaktor 1 70% Umwandlung

Soda Umwandlung Linie

Lösung NaHCO₃

Gew.-%

20 25 30

5 10 15 20 25 30 40 45

35

Bild. 5: Hüllkurve des Natriumcarbonat-Hydrogencarbonatsystems

Abgasbehandlung

Bei einer Umwandlung von 70 Prozent wird die Partikelmenge auf etwa 12 Vol.-Prozent geschätzt und über dieser soliden Konzentration wird ein steiler Rückgang beim Stoff- übergang in der Literatur, d.h. [3], beobachtet. Unter diesen Bedingungen ist der Stoff- übergang schwer vorauszusagen und verfügbare Korrelationen sind weniger zuverlässig.

Bei 70 prozentiger Umwandlung ist also ein relativ kleines Reaktorvolumen erforderlich, um das Hydrogencarbonat zu produzieren. Jedoch steigt bei hohen Umwandlungen die Feststoffkonzentration auf etwa 20 Vol.-Prozent und bei dieser Feststoffkonzent- ration wird der Stoffübergang im Vergleich zum Stoffübergang für den Fall, dass keine Feststoffe in der Flüssigphase vorhanden sind, deutlich reduziert. Basierend auf diesen Annahmen und geeigneten Stoffübergangskorrelationen aus der Literatur wurden die beiden SBC-Reaktoren konstruiert.

Bild 6 zeigt ein Bild des gesamten Verfahrens der CO₂-Abscheidungsanlage und des SBC Reaktorsystems.

Die Inbetriebnahmephase ist beendet und die Vorbereitungen für den Dauerbetrieb wurden gestartet. Während dieser Phase der Inbetriebnahme wurde die Schlussfolge- rung gezogen, dass sowohl die CO₂-Abscheidungsanlage als auch die SBC-Produkti- onsreaktoren entsprechend den Erwartungen funktionierten. Vollumfänglicher Dauer- betrieb wurde über mehrere Tage durchgeführt, wobei die Umwandlung von Carbonat zu Hydrogencarbonat fast 100 Prozent betrug. Die Aufschlämmungseinspritzung in das Abgas wurde getestet und war ebenfalls erfolgreich.

Während der Inbetriebnahmephase wurden einige Probleme bei den Dichtungen des CO₂-Kompressors und auch einige unerwartete Probleme bei der Bildung von Auf- schlämmung im Kopfbereich festgestellt. Diese wurden jedoch behoben.

Wenn die gesamte Testphase des Verfahrens beendet ist, wird die Anlage dem Betrei- berteam von Twence für den vollumfänglichen Dauerbetrieb übergeben.

Bild 6:

Blick auf die bei Twence instal- lierte SBC-Anlage

Abgasbehandlung

5. Schlussfolgerung

In diesem Dokument wird die Entwicklung eines neuen Verfahrens beschrieben, das weltweit das erste seiner Art ist. Das Verfahren wurde von der Idee und den Tests im Labormaßstab bis hin zum vollständigen kommerziellen Verfahren entwickelt und hat die CO₂-Bilanz der Twence-Anlage verbessert. Der Markt für dieses Verfahren sieht sehr vielversprechend aus. Twence ist eine von 11 WTE-Anlagen in den Niederlanden.

Auf europäischer Ebene sind derzeit etwa 450 WTE-Anlagen in Betrieb. Heutzutage wird bei diesen Anlagen in hochwertige Filtergeräte zur Minimierung der Emissionen in die Atmosphäre investiert. Natriumhydrogencarbonat hat im Vergleich zu anderen Verfahren gezeigt, es eine sehr effektive und effiziente Chemikalie zur Abgasreinigung ist. Bei einer zunehmenden Anzahl von WTE-Anlagen wurde kürzlich zur Verwen- dung dieses Produkts gewechselt oder ein Wechsel in Betracht gezogen. Die in diesem Dokument beschriebene weltweit einzigartige Anlage kann zu einem verbesserten Abgasreinigungsverfahren der zweiten Generation werden.

Danksagungen

Dieses Projekt wird mitfinanziert von der Europäischen Union im Rahmen der Initia- tive ÖkoInnovation des Rahmenprogramms für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation (CIP) und der Provinz Overijssel.

6. Nomenklatur

a Gas-Flüssigkeits-Phasengrenzfläche zwischen zwei Flächen [m².m^-3] Al Hinterland-Verhältnis [-]

C_CO2 CO₂ Konzentration in der Flüssigphase [mol.m^-3] D_A Diffusionskoeffizient der Komponente A [m².s^-1] Ha Hatta-Zahl [-]

k_L flüssigkeitsseitiger Stoffübergangskoeffizient [m.s^-1] k_1,1 die Geschwindigkeitskonstante [mol.m^-3.s^-1]

m_CO2 physikalische Löslichkeit von CO₂ im Lösungsmittel [-]

r_CO2 CO₂ Reaktionsgeschwindigkeit [mol.m^-2.s^-1] ε_L relativer Flüssigkeitsanteil [-]

7. Literatur

[1] Beenackers, A.A.C.M.: Chemical Reactor Design and Operation, Amsterdam, John Wiley &

Sons, 1984, S. 386

[2] Fosbol, P.L.; Thomsen, K.; Stenby, H.: Modeling of the Mixed Solvent Electrolyte System CO₂Na₂CO₃-NaHCO₃-Monoethylene Glycol-Water, Ind. Eng. Chem. Res. 2009; 48: 4565-4578

Abgasbehandlung [3] Lee, J.H.; Foster, N.R.: Measurement of Gas-Liquid Mass Transfer in Multi-Phase Reactors.

Applied. Catalysis. 1990; 63: 1-36

[4] Pinsent, B.; Pearson, L.; Roughton F.: The kinetics of combination of carbon dioxide with hyd- roxide ions. Trans. Faraday Soc. 1956; 52: 1512-1520.

[5] van Elk, E.P.; Arendsen, A.R.J.; Versteeg, G.F.: A new flowsheeting tool for flue gas treating, Energy Procedia 2009; S. 1481-1488

[6] Versteeg, G.F.; van Dijck, L.A.J.; van Swaaij, W.P.M.: On the Kinetics between CO₂ and alkano- lamines both in aqueous and non-aqueous solutions: an overview, Chem. Eng. Comm. 1996;

144: 113-158

Dorfstraße 51

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Dagavo

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Rezirkulat Abwasser

von Abgasreinigungsverfahren bei der Abfallverbrennung

Autor: Rudi Karpf ISBN: 978-3-935317-77-1

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky Erscheinung: 2012

Gebund. Ausgabe: 141 Seiten

mit farbigen Abbildungen Preis: 30,00 EUR

Gegenstand dieser Arbeit ist es die Diskrepanz bzw. Abhängigkeit zwischen erzielbaren Emissionsminderungen zu den emissionsführenden Energieaufwendungen der dafür notwendigen Abgasreinigungstechnologien aufzuzeigen.

Zunächst wird auf die mit dem Thema in Verbindung stehenden derzeitigen Untersuchungen und Bewertungen sowie auf die gesetzlichen Emissionsanforderungen eingegangen. Da es eine Vielzahl von Abgasreinigungskomponenten und deren Kombinationsmöglichkeiten miteinander gibt, werden sechs unterschiedliche Varianten aufgezeigt und verglichen. Bei der Wahl der Varianten ist es im Kontext zur vorliegenden Arbeit von Bedeutung, dass sowohl einstufige als auch zwei- bzw.

mehrstufige Verfahren berücksichtigt werden, die sich im Aufbau und dem Additiveinsatz aber auch im Abscheidevermögen unterscheiden. Diese sechs wesentlichen Varianten spiegeln die in der Praxis häufig angewandten Verfahren wider und charakterisieren nicht kongruente Verfahrensschritte mit deren jeweils zu erzielenden Emissionsniveaus. Basierend auf der Tatsache, dass jede dieser Varianten bereits hinter thermischen Abfallbehandlungsanlagen in Betrieb ist, werden die vorliegenden langjährigen Betriebserfahrungen in die Bewertung einbezogen.

Die einzelnen Energieaufwendungen der beschriebenen Varianten werden anhand von Massen-, Stoff- und Energiebilanzen ermittelt.

Über die Bildung von emissionsbezogenen Energiekennzahlen werden Bewertungskriterien für die energetischen Aufwen- dungen zu den unterschiedlichen Emissionsminderungsgraden entwickelt. Damit wird ein Instrumentarium geschaffen, emissionsverursachende Energieaufwendungen im Kontext zu Emissionsminderungsgraden zu charakterisieren.

Rudi Karpf

Emissionsbezogene Energiekennzahlen

von Abgasreinigungsverfahren bei der Abfallverbrennung

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Michael Beckmann (Hrsg.):

Energie aus Abfall, Band 13

ISBN 978-3-944310-24-4 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Copyright: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky Alle Rechte vorbehalten

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2016

Redaktion und Lektorat: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dr.-Ing. Stephanie Thiel, M.Sc. Elisabeth Thomé-Kozmiensky

Erfassung und Layout: Sandra Peters, Ginette Teske, Janin Burbott-Seidel, Anne Kuhlo, Carolin Bienert

Druck: Universal Medien GmbH, München

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September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig.

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