Exergetische Analyse und Bewertung von Gasreinigungsverfahren zur Staub- und Teerabscheidung aus Produktgas der thermo-chemischen Umwandlung (original) (raw)
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2017
Es wurde im Technikumsmaßstab ein Versuchswäscher mit Produktgas aus dem Biomasseheizkraftwerk Güssing betrieben. Es wurden vier 120h Anreicherungsversuche bei Temperaturen von 0°C bis 40°C durchgeführt, um das Abscheideverhalten zu untersuchen. Die bei den Versuchen betrachteten Teerkomponenten waren Benzol, Toluol und Xylol. Sie wurden ausgewählt, da sie die am schwersten abzutrennende Teerfraktion sind. Während der Anreicherungsversuche wurden sämtliche Parameter möglichst konstant gehalten, einzig die Temperatur des Wäschermediums wurde variiert. Neben einer kontinuierlichen Datenaufzeichnung wurden 0:15h, 1h, 5h, 25h und 120h nach Versuchsstart Teerproben vor und nach dem Versuchswäscher genommen. Diese Probenahme liefert Messpunkte, um die Effizient des Versuchswäschers zu beurteilen. Durch ein exponentielles Modell wurden die ermittelten Daten in eine kontinuierliche Funktion des Abscheidegrades umgerechnet. Um die Vergleichbarkeit mit ähnlichen, mit dem gleichen Lösungsmitte...
The possibility of removing pollutions or additives (e.g., lipids, softeners, dyes, or antioxidants) from surface as well as inside of textiles or plastics (e.g., wool, filament yarn, packaging materials, bracelets, or dye cartridges) by extraction with scCO2 was investigated. The following materials were used: textiles: raw and worsted wool, Lycra T400, and Dorlastan V500; plastics: polystyrene cups (white inside, yellow, orange, or red outside), polypropylene cups (blue or brown), polyethylene films (blue), poly(vinyl chloride) bracelets (red and orange) and bars (red), polyamide 6.12 filaments (different colors), polypropylene dye cartridges (from textile dyeing, different colors or contaminated with dyes), and high-density polyethylene (stabilizer-free or containing antioxidants). The materials were subjected to extraction with supercritical CO2 in a supercritical fluid extractor (textiles and plastics, 100-120°C, 60 min, 250-383 bar) or an autoclave (plastics, 45-120°C, 200 and...
Untersuchungen zum Abbau von Gerüstsubstanzen im Biogasprozess mithilfe der In-Sacco-Batch-Methode
Landtechnik, 2017
Die in Biogasanlagen eingesetzten Substrate werden in erster Linie anhand ihres Biogaspotenzials charakterisiert. In der Tierernährung ist die In-Sacco-Methode eine anerkannte Methode, die zur Ermittlung der Verdaulichkeit verschiedener Futtermittelbestandteile dient. Die Verdaulichkeit und die Geschwindigkeit des Abbaus der Pflanzeninhaltsstoffe und Gerüstsubstanzen im anaeroben Abbauprozess in Biogasanlagen sind wichtige Parameter, die mit den gängigen Methoden zur Biogaspotenzialbestimmung nicht untersucht werden können. Für die Prozessoptimierung spielt diese Kenntnis allerdings eine wichtige Rolle. Deswegen wurde die In-Sacco-Methode für den Einsatz in den für die Biogaspotenzialbestimmung genutzten Systemen adaptiert und weiterentwickelt. Mithilfe dieser Methode kann die Wirkung verschiedener Prozesshilfsstoffe untersucht werden, die in Biogasanlagen eingesetzt werden. Des Weiteren ist mit dieser Methode die Untersuchung des Ausnutzungsgrades der eingesetzten Substrate möglich. Schlüsselwörter Biogaspotenzial, Lignocellulose, Ausnutzungsgrad, In-Sacco-Batch-Methode, Prozessoptimierung Bei der Biogasproduktion aus Energiepflanzen stellt die Bereitstellung der Substrate den Hauptkostenfaktor dar. Zu den Energiepflanzen zählen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen vor allem Gras-und Maissilage, deren verlustfreie Ernte und Konservierung zu erheblichen Kosteneinsparungen beitragen kann. Der Ernte-bzw. Schnittzeitpunkt dieser Substrate ist von Vegetationsverlauf und Witterungsbedingungen abhängig. Der Prozess der Silierung ist seit Jahrzehnten bekannt und kann durch bestimmte Maßnahmen wie dem Einsatz von Silierhilfsmitteln unterstützt werden. Sowohl beim Futterbau als auch bei der Biogasproduktion muss es das Ziel sein, die auf dem Feld vorhandenen Pflanzen weitgehend verlustfrei zu konservieren, um sie dann in der Tierernährung bzw. in der Biogasanlage einsetzen zu können. Mit dem Einsatz der In-Sacco-Batch-Methode im Labormaßstab soll gezeigt werden, dass diese Methode sich zur Charakterisierung von Energiepflanzen und zur Biogaspotenzialbestimmung eignet. Des Weiteren wird die Abhängigkeit zwischen dem anaeroben Abbau und dem Schnittzeitpunkt der Energiepflanzen untersucht.
2010
Zusammenfassung Hintergrund. Die Bezugsquellen und Transportwege von fossilem Erdgas werden sich in den kommenden beiden Dekaden diversifizieren. Veränderungen der Lieferstruktur, verbunden mit weiteren Transportentfernungen und Neubau von Pipelines, sowie der verstärkte Einsatz von verflüssigtem Erdgas (LNG - Liquefied Natural Gas) sind zu erwarten. Entsprechend werden sich auch die vorgelagerten Prozessketten und die damit verknüpften THG-Emissionen verändern. Im Sinne einer korrekten und ganzheitlichen Bilanzierung der Lebenszyklusemissionen und weitgehender Treibhausgasminderungsziele, sind die vorgelagerten Emissionen eine nicht zu vernachlässigende Größe. Gleichzeitig wird Biomethan als Beimischung zum fossilen Erdgas an Bedeutung gewinnen. Obwohl seine Verbrennung als klimaneutral gewertet wird, sind die Prozesse zur Herstellung von Biomethan mit Emissionen verbunden. Die Treibhausgas-Emissionen (THG) der Vorketten von in der EU eingesetzten Energieträgern werden in der neuen EU- Kraftstoffqualitätsrichtlinie reguliert (vom Dez. 2008). Ihre Höhe und Entwicklung wird für die klimapolitischen Diskussionen und politische Entscheidungen somit immer wichtiger. Ziel. Vor dem Hintergrund der angesprochenen Aspekte sollen die zukünftige Entwicklung der Gasversorgung in Deutschland und die Veränderungen der vorgelagerten THG-Emissionen von Erdgas und Biomethan ermittelt werden. In zwei Szenarien werden die mit der Herstellung und dem Transport von Erdgas und Biomethan verknüpften Emissionen bis zum Jahr 2030 einschließlich des zu erwartenden technischen Optimierungspotenzials bilanziert. Mittels dieser Analyse können Einschätzungen der zukünftigen Emissionspfade und der durchschnittlichen Emissionen (Klimaqualität) des eingesetzten Gases (als Mischung fossiler und biogener Gase einschließlich der damit verbundenen Prozesskettenemissionen) gegeben werden. Diese können als Grundlage für energie- und klimapolitische Entscheidungen dienen. Ergebnisse und Diskussion. Nach Erläuterung der Prozesskette von Biomethan werden die zu erwartenden technischen Entwicklungen der einzelnen Prozessschritte (Substratbereitstellung, Fermentierung, Aufbereitung, Gärrestnutzung) diskutiert und die Höhe der hiervon zu erwartenden Emissionen bilanziert. Basis sind Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung des Wuppertal Instituts zur Einspeisung von Biomethan ins Erdgasnetz. Dabei gehen wir davon aus, dass die nächste Anlagengeneration ‚Optimierte Technik’ das aus heutiger Sicht bestehende Optimierungspotential des heutigen Stands der Technik ausschöpfen wird, so dass sich die spezifischen, auf den Heizwert des Biomethan bezogenen THG- Emissionen der Vorkette von aktuell 27,8 t CO2-Ä./TJ auf 14,8 t CO2-Ä./TJ in 2030 fast halbieren werden. Die zu erwartenden Emissionen der Erdgas-Prozesskette wurden in einem Vorgängerartikel bereits im Detail analysiert [vgl. Lechtenböhmer & Dienst 2008]. Bei der Förderung und der Transportinfrastruktur ist ebenfalls eine Optimierung der Technik zu erwarten. Die dadurch erzielte Verringerung der spezifischen THG-Emissionen kann die aus den künftig längeren Transportstrecken und aufwendigen Produktionsprozessen resultierende Erhöhung ausgleichen. Abschließend werden zwei Szenarien (Hoch- und Niedrigverbrauch) der künftigen Gasversorgung Deutschlands bis 2030 aufgestellt. Im Hochverbrauch-Szenario wird damit gerechnet, dass der Gaseinsatz in Deutschland um 17% steigen wird. Im Niedrigverbrauchs-Szenario wird er dagegen um etwa 17% sinken. Gleichzeitig wird der Anteil von Biomethan am eingesetzten Gas auf 8 bzw. 12 % ansteigen. Die – direkten und indirekten – Treibhausgasemissionen der Gasnutzung in Deutschland werden im Niedrigverbrauchs-Szenario um 25%, d.h. überproportional von 215,4 Mio. t CO2-Äq auf 162,4 Mio. t CO2-Äq zurückgehen. Im Hochverbrauchsszenario steigen die Gesamtemissionen leicht an, um 7% (auf 230,9 Mio. t CO2- Ä.). Schlussfolgerungen. Gasförmige Energieträger werden in den kommenden beiden Dekaden eine zentrale Säule der deutschen Energieversorgung bleiben. Insgesamt zeigt sich, dass die THG-Emissionen der Nutzung von Erdgas v.a. von den Verbrauchsmengen der Gasversorgung abhängig sind. Das heißt, dass sowohl aus klima- als auch aus energiepolitischer Sicht die Steigerung der Energieeffizienz ein zentraler Faktor ist. Daneben bestehen sowohl in der verstärkten Nutzung von Biomethan als auch in der weiteren Investition in emissionsoptimierte Technologien entlang der Vorketten signifikante Emissionsminderungspotentiale. Hierdurch kann die ‚Klimaqualität’, d.h. die spezifische Treibhausgasemissionshöhe über alle Prozessstufen, des eingesetzten Gases deutlich verbessert werden. Die spezifischen Gesamtemissionen pro TJ eingesetzten Gases werden hierdurch um ca. 9% von heute 63,3 t CO2-Äq. pro TJ auf etwa 54,5 t/TJ sinken. Entscheidend ist hierfür der verstärkte Einsatz von Biomethan, dessen Verbrennung aufgrund der biogenen Herkunft des Kohlenstoffs weitgehend klimaneutral ist (im Vergleich zu direkten Emissionen von 56 t CO2/TJ bei der Verbrennung von Erdgas oder 111 t CO2/TJ bei z.B. Braunkohle). Die Vorteile der gasförmigen Energieträger in der Klimaqualität und effizienten Nutzung werden - insbesondere auch in der künftig zu erwartenden Beimischung von Biomethan - auch zukünftig Bestand haben.
Abgaspartikelmessmethoden und Auswirkung der Abgasnachbehandlung auf die Partikelanzahlemissionen
Ausgehend von den Grundlagen der Partikelmessmethoden für Durchmesser, Anzahl und Masse und einer Darstellung der physikalischen Wirkprinzipien werden die wichtigsten Messgeräte zur Bestimmung dieser Partikelemissionen vorgestellt. Im Einzelnen sind dies für die Anzahlverteilungsbestimmung das SMPS, EEPS und das ELPI. Für die Massenbestimmung werden das klassische TEOM und neuere Technologien wie PASS (Ruß) und DMM vorgestellt. Darüber hinaus wird auf die für die Partikelmesstechnik wichtige Abgasprobenverdünnung eingegangen. Anschließend werden einige Anwendungsfälle und die Ergebnisse der Messung der motorischen Partikelemissionen vorgestellt.
Katalytische Abluftreinigung: Verfahrenstechnische Aufgaben und neue L�sungen
Chemie Ingenieur Technik, 1991
Neue Verfahren der katalytischen Abluftreinigung mit im Reaktor integriertem regenerativem Warmeaustausch erlauben die autotherme Abluftreinigung bis zu Schadstoffkonzentrationen entsprechend einer adiabaten Temperaturerhohung von weniger als 20 "C. Bei hoheren Konzentrationen erlaubt ein Mittenabzug die nahezu vollstandige Auskopplung der Verbrennungswarme auf dem hochsten im Reaktor vorliegenden Temperaturniveau. Infolge der Ruckkoppl u ng durch den int egrierten Warmeaust ausch besitzt der Abluftreaktor ein ungewohnliches Betriebsverhalten. Wie gezeigt wird, la& es sich aber uber eine Analogie zur Reaktionsfuhrung mit integriertem Gegenstromwarmeaustausch rnit einfachen Gleichungen abschatzen. Werden statt herkommlicher Katalysatorschuttungen Monolithkatalysatoren eingesetzt, so lassen sich Stromungsdruckverluste undloder Bauvolumen drastisch reduzieren. Auf die dafur maBgebenden Zusammenhange wird eingegangen. Catalytic air purification; Challenges and new solutions. The integration of regenerative heat exchange into the catalyst bed allows for the autothermal operation of catalytic air purification with a low content of combustible gas. Concentrations corresponding to an adiabatic temperature rise of less then 20°C can be processed without an additional heat source; in case of higher concentratons a side stream withdrawal allows for the utilization of the total heat of combustion at the highest reactor temperature.The feedback of heat due to the integrated heat exchange gives rise to an unusual reactor behaviour. An analogy of fixed bed reactor operation with countercurrent heat exchange is used to derive simple equations for reactor design and operation. If conventional catalyst packings are replaced by monolithic catalysts, substantial reduction in pressure loss andlor packed bed volume can be obtained. The corresponding relations are briefly discussed. * Erweiterte Fassung einesvortrags von G. Eigenberger auf dem Jahrestreffen der Verfahrens-Ingenieure, 3. his 5. Okt. 1990 in .Stuttgart.
Ein Testverfahren zum photochemischen Abbau von Umweltchemikalien in der Gasphase
Chemosphere, 1981
Gesellschaft fur Strahlen-und Umweltforschung mbH MUnchen D-8050 Freising-Attaching Zur Beurteilung der Umweltstabilit~t von Industriechemikalien sind Daten Uber den abiotischen Abbau in der Atmosphere unentbehrlich. Je nach den physikalischchemischen Eigenschaften kommen diese Substanzen sowohl in der Gasphase als auch adsorbiert an festen und flUssigen Aerosolen vor. Um die Photoabbaubarkeit