Nasse CO2-Abscheidungsmethode: Produkte? 

Wenn man von der Nassmethode spricht, denken viele sofort an Aminwäscher, und das war’s auch schon. Aber das ist nur die Spitze des Eisbergs und sorgt oft für Verwirrung. Dabei geht es nicht nur um den Absorptionsprozess selbst, sondern um die gesamte Kette: von der Zusammensetzung des Gases am Einlass bis zum Endprodukt, das verkauft oder entsorgt werden kann. Und hier beginnt der Spaß und oft auch der problematischste.

Was steckt hinter dem Produkt? Nicht nur CO2

Das erste und offensichtliche Produkt ist natürlich konzentriertes Kohlendioxid. Aber seine Reinheit ist eine andere Geschichte. Wenn wir über Rauchgase aus Wärmekraftwerken sprechen, dann nach einem typischenNasserfassungsmethodeMit MEA (Monoethanolamin) erhalten wir einen mit Wasserdampf gesättigten Strom mit Spuren des Amins selbst, Schwefel und Stickoxiden, wenn die Vorreinigung nicht perfekt war. Dieses CO2 eignet sich nicht zur Herstellung von Backpulver oder Trockeneis. Zusätzliche, oft sehr energieintensive Reinigung und Trocknung sind erforderlich. Daher handelt es sich bei dem Produkt in diesem Stadium eher um ein Halbzeug.

Was ist mit dem Absorptionsmittel selbst? Abfalllösung ist nicht nur schmutziges Wasser. Nach dem Absorptions-Desorptions-Zyklus sammeln sich darin Produkte der thermischen und oxidativen Zersetzung von Aminen, Carbaminsäuresalzen und Feststoffpartikeln an. Seine Regeneration ist ein ständiger Kampf gegen den Verfall. Wir haben einmal versucht, das Filter- und Lösungsreinigungssystem einzusparen – als Ergebnis verloren wir innerhalb von sechs Monaten etwa 15 % des aktiven MEA aufgrund irreversibler Reaktionen, außerdem nahm die Korrosion im Wärmetauscher deutlich zu. Wir mussten dringend eine zusätzliche Gleichrichterstufe installieren. Somit kann dieser Regenerationsabfall als ein Nebenprodukt des Prozesses betrachtet werden, das ebenfalls irgendwie entsorgt werden muss.

Und der dritte Aspekt ist Wärme. Der Prozess der Desorption von CO2 aus einer reichen Lösung selbst erfordert erhebliche Wärme, normalerweise Dampf. Dabei kann es sich um minderwertige Wärme handeln, die oft einfach abgeführt wird. Bei einer der Anlagen in China versuchte man, es in das Heizsystem umliegender Werkstätten zu integrieren, was sich jedoch aufgrund der Länge der Rohrleitungen als teuer erwies. Die Frage der Nutzung dieser Wärme ist ein ständiges Problem bei der Verbesserung der Gesamtwirtschaftlichkeit des Prozesses.

Karbonate, Bikarbonate und andere Mineralisierungen

Diese Richtung lockt viele, weil sie solide klingt: CO2 in ein festes Produkt zu binden. In der Praxis kommt es auf Rohstoffe und Energie an. Der Klassiker ist die Herstellung von Soda (Na2CO3) nach dem Solvay-Verfahren. Sie verwenden zwar CO2, aber das Verfahren ist nicht billig. Modernere Varianten sind die Herstellung von Natriumbicarbonat oder die Fällung von Calciumcarbonat.

Wir haben an einem Pilotprojekt teilgenommen, bei dem wir versucht haben, zu kombinierenNassaufnahmemit der Produktion von gefälltem Calciumcarbonat (PCC). Die Idee bestand darin, das gereinigte CO2 in einen Reaktor einzuspeisen, der eine Calciumhydroxid-Aufschlämmung enthielt. Technisch hat es funktioniert, aber die Wirtschaft hat mich umgebracht. Um PCC mit der erforderlichen Reinheit und Feinheit für die Papier- oder Kunststoffindustrie zu erhalten, muss die Qualität des Kalks (CaO) sehr hoch sein. Die Kosten für die Zubereitung der Kalkmilch und die anschließende Filterung des Produkts machten den potenziellen Nutzen des PCC-Verkaufs zunichte. Das Projekt geriet ins Stocken, da es schwierig war, in der Nähe eine günstige und hochwertige Kalziumquelle zu finden.

Es gibt auch Möglichkeiten, Magnesiumzemente herzustellen oder alkalische Abfälle zu neutralisieren. Dabei handelt es sich jedoch in der Regel um Nischenlösungen, die an eine bestimmte Produktion gebunden sind. Es gibt hier kein Universalprodukt. Jeder Fall erfordert eine separate technologische Prüfung: welche Art von Gas, welche Verunreinigungen, was ist der Endmarkt für Karbonate?

Erfahrung aus realen Projekten: vom Piloten bis zur Hardware

Die Umsetzung ist immer ein Kompromiss. Ich erinnere mich an ein Systemmodernisierungsprojekt in einem Chemiewerk. Dort gab es einen alten Wäscher, um CO2 aus den Umwandlungsgasen zur Herstellung von Harnstoff abzuscheiden. Ziel war es, die Effizienz zu steigern. Eine wichtige Änderung war neben dem Austausch der Absorberpackung die Installation eines mehrstufigen Wärmetauschers zur Wärmerückgewinnung zwischen der mageren und der fetten Lösung. Dadurch konnten die Energiekosten für die Regeneration um fast 20 % gesenkt werden. Das Ergebnis dieser Geschichte war jedoch nicht nur billigeres CO2 für die Synthese, sondern auch kilometerlange Logistik für den Austausch von Rohren, da der neue Wärmetauscher an einen separaten Standort verlegt werden musste.

Ein weiterer Fall betrifft das UnternehmenChengdu Yizhi Technology Co.. Sie fungierten als Designinstitut bei der Lieferung von Ausrüstung für die Gasreinigung in einem der metallurgischen Werke. Ihre Herangehensweise war, den Unterlagen und unseren Verhandlungen nach zu urteilen, schon immer recht bodenständig: Sie jagten nicht superneuen Technologien hinterher, sondern adaptierten bewährte SchemataNassaufnahmean die spezifischen Bedingungen des Kunden - Druck, Gaszusammensetzung, erforderliche Reinheit - angepasst werden. Auf ihrer Websiteyzkjhx.ruSie sehen, dass der Schwerpunkt auf dem gesamten Engineering-Zyklus liegt, vom Entwurf bis zur Installation. Das ist wertvoll, denn in unserer Gegend sind ein schöner Laboraufbau und ein Arbeitsplatz in der Werkstatt zwei große Unterschiede. Ihre Erfahrung als Tochtergesellschaft von Huaxi Technology mit einem soliden Stammkapital zeigt die Ernsthaftigkeit ihrer Absichten im Bereich der Gastrennung und -reinigung.

Zu den Misserfolgen gehörte der Versuch, nicht MEA als Absorptionsmittel zu verwenden, sondern eine Mischung aus Aminen mit Zusätzen von Korrosionsinhibitoren eines deutschen Lieferanten. Theoretisch weniger Energieverbrauch für die Regeneration, weniger Zersetzung. In der Praxis verhielten sich die Additive bei Temperaturschwankungen im Desorber schlecht, es kam zur Ausfällung und zur Verstopfung der Düsen. Ich musste zum klassischen Schema mit sorgfältigerer Kontrolle der Parameter zurückkehren. Fazit: Jedes neue Reagenz muss nicht einen Monat lang, sondern mindestens für einen vollständigen Produktionszyklus mit möglichen Stresssituationen in einem Pilotversuch getestet werden.

Wirtschaft und Zukunft: Wohin entwickelt sich der Markt?

Jetzt geht der Trend nicht nur zum Fangen, sondern auch zum Finden einer Anwendung. Bei CCS (Capture and Storage) kommt es auf Logistik und Geologie an. CCU (Capture and Use) – in die Profitabilität. Das vielversprechendste Produkt ist meiner Meinung nach Methanol oder synthetischer Kraftstoff. Aber hierNassmethode- nur der erste Schritt. Wir brauchen auch Wasserstoff (vorzugsweise grün) und katalytische Synthese. Die Technologiekette wird länger, die Kapitalkosten steigen.

Daher werden in naher Zukunft die Hauptprodukte bestehen bleiben: 1) kommerzielles CO2 für die Lebensmittelindustrie und das Schweißen (wo der Preis hoch ist), 2) CO2 zur Injektion in Öllagerstätten (EOR), das in bestimmten Regionen bisher zumindest eine gewisse Wirtschaftlichkeit bietet, und 3) Verwendung in der chemischen Synthese (wie in der gleichen Harnstoffproduktion), wo eine fertige Infrastruktur vorhanden ist.

Es ist interessant, die Entwicklung von Technologien zu beobachten, die Meerwasser oder alkalische Lösungen auf Abfallbasis nutzen. Dies ist jedoch entweder immer noch sehr teuer oder an den Standort gebunden (z. B. neben einem Zementwerk und dem Meer). Es gibt keine universelle Lösung und wird es wahrscheinlich auch nicht geben.

Abschließende Gedanken: Prozess als Produkt

Als Ergebnis kommen Sie bei der Beantwortung der Frage „Produkte?“ zu dem Schluss, dass das Hauptprodukt der Modernenasse CO2-Abscheidungsmethodeist kein Stoff, sondern eine Dienstleistung oder ein technologischer Prozess, der an die Bedürfnisse eines bestimmten Unternehmens angepasst ist. Zuverlässigkeit, Vorhersehbarkeit der Betriebskosten, Minimierung von Verschwendung – das ist es, was verkauft. Und im Rahmen dieses Prozesses entstehen dieselben Warenströme: gereinigtes Gas, Wärme und manchmal auch Karbonate.

Bei der Wahl der Technologie geht es immer um die Suche nach einem Gleichgewicht zwischen CAPEX und OPEX, zwischen Produktreinheit und Energieverbrauch. Und hier kommt man nicht ohne tiefes Engineering aus, genau wie Unternehmen wie die erwähnte Chengdu Yizhi Technology Co. es tun. Ihre Aufgabe besteht darin, theoretische Konzepte in funktionierende Rohrleitungen, Tanks und Steuerungssysteme umzusetzen. Ohne diesen Schritt bleiben alle Diskussionen über Nassabscheidungsprodukte akademische Diskussionen.

Um es zusammenzufassen: Ja, es gibt Produkte, und ihre Auswahl ist größer, als es scheint. Aber sie zu bekommen, ist keine automatische Folge der Installation eines Gaswäschers. Es handelt sich um eine komplexe Aufgabe, bei der Chemie, Wärmetechnik und Wirtschaft Hand in Hand gehen. Und der Erfolg entscheidet sich nicht im Labor, sondern am Industriestandort, im täglichen Kampf mit der Realität.