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Untersuchungen zur Anwendung von Adsorberharzen

Gleichgewichts- und Kinetikuntersuchungen zum Sorptionsmechanismus organischer Substanzen aus waessrigen Loesungen an verschiedenen Adsorberharzen unterschiedlicher Porositaet.

Reaktionskinetische Untersuchungen der Schwefelwasserstoffoxidation zu Schwefel mit Luft an Aktivkohle

Die Reaktionskinetik der Oxidation von Schwefelwasserstoff zu Schwefel mit Luftsauerstoff an Aktivkohle soll aufgeklaert werden. Weiterhin soll geprueft werden, ob sich andere Adsorbentien wie z.B. Kieselgel, Molekularsieb usw. als Katalysatoren eignen. Die katalytische Oxidation des Schwefelwasserstoffs wird bei verschiedenen Versuchsbedingungen - H2S-Konzentration, Feuchtigkeit der Luft, Temperatur, Verweilzeit, Beladungsgrad des Adsorbens usw.- untersucht, wobei die zeitliche Konzentrationsaenderung von Schwefelwasserstoff sowie von eventuell gebildetem Schwefeldioxid gaschromatographisch mit einem schwefelempfindlichen flammenphotometrischen Detektor gemessen wird. Die Oxidationsprodukte von H2S in einer Aktivkohlesuspension in Abhaengigkeit von den Reaktionsbedingungen werden untersucht.

Prozessintegrierte Abgasbehandlung bei der Reifenherstellung durch Nutzung von Einsatzströmen als Sorbenzien

Reifen sind unverzichtbare Elemente der Mobilität. Wegen den einzigartigen Eigenschaften werden sie ausschließlich auf Basis von Kautschuken hergestellt. Dem organischen Polymer Kautschuk werden im Herstellungsprozess des Reifens noch weitere organische Materialien (wie z.B. Ruße oder Öle) zugemischt. Neben der Zugabe dieser Komponenten entstehen bei der Herstellung von Reifen entlang einer Mischerlinie und der anschließenden Weiterverarbeitung (bspw. Reifenheizpressen) allerdings auch volatile organische Komponenten (VOCs). Da momentan kein Material bekannt ist, welches die Reifen - Kautschuke ersetzen kann, ist es erforderlich, die Emission von VOCs bei der Reifenherstellung weitestgehend zu minimieren. Die Aufgabe des zur Förderung beantragten Vorhabens ist die Entwicklung einer nachhaltigen und Ressourcen schonenden Behandlung der VOC-haltigen Abgase. Die bislang eingesetzten Technologien (insbesondere Regenerative Nachverbrennung, ggf. mit vorheriger Aufkonzentration der Abgase) erfüllen diese Anforderungen nicht. Sie verursachen nicht nur unmittelbare Kohlendioxidemissionen durch Einsatz von fossilen Brennstoffen, sondern erweisen sich in der industriellen Praxis als betrieblich nachteilig bzw. anfällig. Der zur Förderung beantragte Ansatz ist prozessintegriert, nutzt ohnehin im Mischprozess eingesetzte Stoffströme als Adsorbenzien, kommt ohne fossile Brennstoffe aus und vermeidet betriebliche Probleme bisher eingesetzter Technologien. Mit dem Verfahren lassen sich somit bspw. die Kosten für Energie und CO2-Zertifikate deutlich reduzieren.

Entwicklung und Erprobung eines effizienten CO2-Abscheidungsverfahrens auf der Basis wabenstrukturierter Adsorbentien

Die Abscheidung von Kohlendioxid (Carbon Capture) wird für viele energieintensive und schwer dekarbonisierbare Prozesse wesentlich sein, um zukünftige CO2-Ziele einhalten zu können. Es gibt unterschiedliche Verfahren zur CO2-Abscheidung, wobei die Aminwäsche (Absorption) am weitesten verbreitet ist und in großem Maßstab kommerziell eingesetzt wird. Den Vorteilen der hohen Beladungskapazität und Selektivität stehen bei diesem Verfahren die Nachteile eines hohen Energiebedarfs, hoher Investitionskosten und verfahrensbedingter Aminemissionen gegenüber. Eine äußerst attraktive Alternative stellen adsorptive Trennverfahren mit festen Adsorbentien dar, mit dem Potential für geringeren Energiebedarf, einer Vermeidung von Aminschlupf durch die feste Bindung an den Träger und sehr guter Skalierbarkeit des Verfahrens. Als Adsorbentien für die CO2-Abtrennung werden heute praktisch ausschließlich Granulate oder Pellets betrachtet, da keine Alternativen in großem Maßstab verfügbar sind. Zur Behandlung von sehr großen Volumenströmen sind strukturierte Packungen, z.B. Wabenkörper, aufgrund Ihres deutlich günstigeren Verhältnisses von Druckverlust zu spezifischer Oberfläche von wesentlichem Vorteil im Vergleich zu Festbettschüttungen. Strukturierte Adsorbentien zur CO2-Abtrennung sind derzeit nicht in industriellem Maßstab verfügbar. Die Entwicklung und Fertigung ist kapitalintensiv und erfordert sehr spezielles Know-how auf dem Gebiet der Materialwissenschaften. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen auf aminfunktionalisierten Wabenkörpern basierenden Adsorptionsprozess zur effizienten Abscheidung von CO2 aus Prozess- oder Rauchgasen zu entwickeln und anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele zu demonstrieren.

Entwicklung eines innovativen Adsorptionsmittels auf Kohlenstoffbasis zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase als ein Baustein der Wasserstoffwirtschaft, Teilprojekt: Wissensbasierte Entwicklung von Aktivkohlen speziell zur Wasserstoffabtrennung

Entwicklung eines innovativen Adsorptionsmittels auf Kohlenstoffbasis zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase als ein Baustein der Wasserstoffwirtschaft, Teilprojekt: Ingenieurtechnische Begleitung der Entwicklungen aus Anwendersicht sowie Konzepterstellung zur Verfahrensumsetzung

ThWIC: Oberflächenmodifizierte schaltbare keramische Adsorber zur effizienten Entfernung von Wasserschadstoffen (KERASORB)

Herstellung von Hydrotalcit

In dem Vorhaben konnte gezeigt werden, dass die im Labor- und Technikumsmaßstab gewonnenen Ergebnisse in die Demonstrationsanlage zur umweltfreundlichen Herstellung von Hydrotalcit übertragen werden konnten. Die prognostizierte Energie- und Wassereinsparung konnte erzielt werden. Ebenfalls wurde die Zielsetzung bei den Abwasserwerten erreicht. Neben dem Einsatz von Hydrotalcit als Stabilisator in der PVC-Verarbeitung ergeben sich weitere Marktpotentiale bei der Polyolefinstabilisierung sowie mittelfristig Einsatzmöglichkeiten für basische Katalysatoren.

Prozessintegrierte Abgasbehandlung bei der Reifenherstellung durch Nutzung von Einsatzströmen als Sorbenzien, Teilvorhaben: Auslegung einer lokalen Absaugung; Auslegung einer Abluftführung, Bau eines Demonstrator und Verifizierung der Simulationen

Reifen sind unverzichtbare Elemente der Mobilität. Wegen den einzigartigen Eigenschaften werden sie ausschließlich auf Basis von Kautschuken hergestellt. Dem organischen Polymer Kautschuk werden im Herstellungsprozess des Reifens noch weitere organische Materialien (wie z.B. Ruße oder Öle) zugemischt. Neben der Zugabe dieser Komponenten entstehen bei der Herstellung von Reifen entlang einer Mischerlinie und der anschließenden Weiterverarbeitung (bspw. Reifenheizpressen) allerdings auch volatile organische Komponenten (VOCs). Da momentan kein Material bekannt ist, welches die Reifen - Kautschuke ersetzen kann, ist es erforderlich, die Emission von VOCs bei der Reifenherstellung weitestgehend zu minimieren. Die Aufgabe des zur Förderung beantragten Vorhabens ist die Entwicklung einer nachhaltigen und Ressourcen schonenden Behandlung der VOC-haltigen Abgase. Die bislang eingesetzten Technologien (insbesondere Regenerative Nachverbrennung, ggf. mit vorheriger Aufkonzentration der Abgase) erfüllen diese Anforderungen nicht. Sie verursachen nicht nur unmittelbare Kohlendioxidemissionen durch Einsatz von fossilen Brennstoffen, sondern erweisen sich in der industriellen Praxis als betrieblich nachteilig bzw. anfällig. Der zur Förderung beantragte Ansatz ist prozessintegriert, nutzt ohnehin im Mischprozess eingesetzte Stoffströme als Adsorbenzien, kommt ohne fossile Brennstoffe aus und vermeidet betriebliche Probleme bisher eingesetzter Technologien. Mit dem Verfahren lassen sich somit bspw. die Kosten für Energie und CO2-Zertifikate deutlich reduzieren.

Errichtung einer Anlage zur Schwefelverbrennung für die CO2-freie Herstellung von Prozessdampf und die optimale Versorgung mit Rohstoffen

Die Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ist ein mittelständischer Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien. Für die chemischen Herstellungsprozesse im Werk wird Dampf benötigt, für dessen Erzeugung Erdgas verbrannt wird. Zur Herstellung von Thiosulfaten und Sulfiten kommen flüssiges Schwefeldioxid und Schwefel zum Einsatz. Um Kieselsole und -gele herzustellen, wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. Bisher werden die benötigten Rohstoffe von externen Lieferanten bezogen und am Standort gelagert. Gegenstand des Vorhabens ist die Umsetzung eines innovativen Verfahrenskonzepts, mit welchem auf Basis von flüssigem Schwefel die weiteren benötigten Rohstoffe nach Bedarf am Standort hergestellt werden können. Im Zentrum steht die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt bei Entschwefelungsprozessen in Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO 2 ) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO 2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO 3 ) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO 2 zu H 2 SO 4 (Schwefelsäure) kann dem Bedarf der Produktion flexibel angepasst werden. Mit der bei den Prozessen entstehenden Wärme wird Dampf erzeugt, welcher für den Antrieb des Gebläses für die Verbrennungsluft, zum Betrieb der Adsorptionskälteanlage und mittels einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt wird. Der restliche Dampf wird in das vorhandene Dampfnetz des Werks eingespeist. Der erzeugte Strom wird zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort verwendet. Das innovative Verfahrenskonzept geht deutlich über den Stand der Technik in der Chemiebranche hinaus und hat Modellcharakter. Es zeigt auf, wie an einem Standort aus einem einzigen Rohstoff verschiedene Produkte wirtschaftlich, bedarfsgerecht und gleichzeitig umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Reduzierung der Anzahl der Rohstofftransporte trägt zur Umweltentlastung bei. Das Verfahren erzeugt keine Abfälle und Abwässer. Mit der konsequenten Abwärmenutzung zur Dampferzeugung können ca. 50 Prozent des Grundbedarfs an Dampf des Werks gedeckt und dadurch etwa die Hälfte des bisher zur Dampferzeugung genutzten Erdgases eingespart werden. Gegenüber dem gegenwärtigen Produktionsverfahren können insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO 2 -Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Chemiewerk Bad Köstritz GmbH Bundesland: Thüringen Laufzeit: seit 2019 Status: Laufend

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