Das Verbundprojekt zielt auf die Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz fluider Trennprozesse durch Vermeidung des Tropfenmitrisses in Gas/Dampf-flüssig-Gegenstromprozessen. Die betrachteten Trennprozesse, wie Rektifikation, Ab-/Desorption oder Verdampfung, sind zentrale Grundoperationen in allen Sparten der Prozessindustrie. Dabei ist es aus trenntechnischen, energetischen und prozesslichen Gründen essentiell, dass die beteiligten Dampf- und Flüssigphasen nach erfolgtem Stoff- und Wärmeübergang wieder vollständig separiert werden. Das Mitreißen insbesondere von Tropfen in der Dampfphase macht zuvor investierte Trennleistung zunichte und beeinträchtigt damit die Effizienz einer Trennung. Zusätzlich können unerwünschte Komponenten in Prozessbereiche verschleppt werden, aus denen sie aus Funktionalitäts- oder Korrosionsgründen fernzuhalten sind. Die Arbeiten fokussieren auf die kritischen Prozessstellen eines flashenden Feeds, den Brüdenaustritt am Kopf sowie den Verdampfereintritt am Sumpf einer Kolonne. Ausgehend von einem vertieften Verständnis für die eine Tropfenentstehung begünstigenden stofflichen, apparativen und betrieblichen Bedingungen werden tropfenmindernde Designs und Betriebsweisen identifiziert sowie neue Abscheideeinrichtungen entwickelt und experimentell charakterisiert. Die erforderliche Messtechnik soll evaluiert und standardisiert werden. Für die neu entwickelten Einrichtungen zur Phasentrennung und Tropfenabscheidung werden ingenieurgemäße Designmethoden bereitgestellt. Das Projekt ist in die Teilprojekte 'Versuchsanlagen Labormaßstab', 'Versuchsanlagen industrieller Maßstab', 'Messtechnik' sowie 'Ingenieurtechnische Methoden' unterteilt, die Ergebnisse werden im Teilprojekt 'Kommunikation, Dissemination und Berichterstattung' im Verbundes sowie in der Fachöffentlichkeit kommuniziert. Die Fa. Raschig erstellt und validiert die Flow Ma. Entwicklung von neuen Abscheidesysteme und liefert Muster von verschiedenen Typen in allen Phasen.
Das Verbundprojekt zielt auf die Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz fluider Trennprozesse durch Vermeidung des Tropfenmitrisses in Gas/Dampf-flüssig-Gegenstromprozessen. Die betrachteten Trennprozesse, wie Rektifikation, Ab-/Desorption oder Verdampfung, sind zentrale Grundoperationen in allen Sparten der Prozessindustrie. Dabei ist es aus trenntechnischen, energetischen und prozesslichen Gründen essentiell, dass die beteiligten Dampf- und Flüssigphasen nach erfolgtem Stoff- und Wärmeübergang wieder vollständig separiert werden. Das Mitreißen insbesondere von Tropfen in der Dampfphase macht zuvor investierte Trennleistung zunichte und beeinträchtigt damit die Effizienz einer Trennung. Zusätzlich können unerwünschte Komponenten in Prozessbereiche verschleppt werden, aus denen sie aus Funktionalitäts- oder Korrosionsgründen fernzuhalten sind. Die Arbeiten fokussieren auf die kritischen Prozessstellen eines flashenden Feeds, den Brüdenaustritt am Kopf sowie den Verdampfereintritt am Sumpf einer Kolonne. Ausgehend von einem vertieften Verständnis für die eine Tropfenentstehung begünstigenden stofflichen, apparativen und betrieblichen Bedingungen werden tropfenmindernde Designs und Betriebsweisen identifiziert sowie neue Abscheideeinrichtungen entwickelt und experimentell charakterisiert. Die erforderliche Messtechnik soll evaluiert und standardisiert werden. Für die neu entwickelten Einrichtungen zur Phasentrennung und Tropfenabscheidung werden ingenieurgemäße Designmethoden bereitgestellt. 'Das Projekt ist in die Teilprojekte 'Versuchsanlagen Labormaßstab', 'Versuchsanlagen industrieller Maßstab', 'Messtechnik' sowie 'Ingenieurtechnische Methoden' unterteilt, die Ergebnisse werden im Teilprojekt 'Kommunikation, Dissemination und Berichterstattung' im Verbundes sowie in der Fachöffentlichkeit kommuniziert. Munters entwickelt hauptsächlich Tropfenabscheider und begleitet Tests mit denselben im Labor- und industriellen Maßstab.
Der industrielle Einsatz von Wirbelschichtverdampfungstrocknern ist für nachwachsende Rohstoffe bisher auf die Zuckerindustrie beschränkt, obgleich damit bis zu über 90 Prozent der in der Trocknung eingesetzten Energie durch Brüdenkondensation erneut genutzt werden können. Zum überwiegenden Teil werden heute noch konventionelle Trocknungsverfahren eingesetzt, die keine oder nur eine vergleichsweise sehr geringe energetische Nutzung des entstehenden Trocknungsbrüden ermöglichen. Mit dem Einsatz von Wirbelschichtverdampfungstrocknern (WVT) wird das der Biomasse zu entziehende Wasser in Form von überhitztem Wasserdampf auf hohem energetischen Niveau freigesetzt, welches nachfolgend für eine hocheffiziente Mehrfachnutzung durch Brüdenkondensation verfügbar wird. Die fühlbare Wärme des Brüdenkondensates kann ebenfalls energetisch genutzt werden. Weiterhin werden durch Verwendung eines geschlossenen Trocknersystems Geruchsemissionen nahezu vollständig vermieden. Durch die im Trockner vorherrschende sauerstofffreie Dampfatmosphäre werden produktschonende Bedingungen geschaffen, die unerwünschte Oxidationsreaktionen verhindern. Mit einem zu entwickelnden Konditionierungs- und Trocknungsverfahren für Biomasse sollen bisher nicht genutzte Einsparpotentiale beim Verbrauch von Trocknungsenergie liefernden fossilen Energieträgern verfügbar gemacht werden. Voraussetzung hierfür ist der Einsatz eines Trocknungsverfahrens, welches mit druckaufgeladenem überhitzten Wasserdampf arbeitet. Zunächst werden inhomogene und feuchte Biomassen einer Konditionierung unterzogen, die zu ausreichender mechanischer Stabilität und Fluidisierungsfähigkeit in der Wirbelschicht führt. Während der Projektlaufzeit sollen so konditionierte feuchte Biomassen hinsichtlich ihrer Trocknungskinetik und optimaler Prozessbedingungen in einer zu konzipierenden druckfesten Versuchsanlage untersucht werden.
Das Unternehmen plant, die bei der Produktion von Industrierußen entstehende, bisher ungenutzte Abwärme mit Hilfe von Energierückgewinnungsaggregaten (Wrasendampfkondensatoren) zurückzugewinnen. In der Betriebseinheit Perlerei sollen bei zwei von sechs Furnaceruß-Fahrstraßen in die Leitung zwischen Wrasenfilter und Sammelkamin Wärmetauscher als Kondensatoren eingebaut werden. Durch spezielle konstruktive Merkmale, wie z.B. eine Ausführung des Wärmetauschers mit der Möglichkeit einer mechanischen Reinigung, und die Verwendung spezieller Werkstoffe mit hoher Beständigkeit wird der Problematik von möglichen Ablagerungen und Korrosion Rechnung getragen. Die zurückgewonnene Abwärme mit einem niedrigen Temperaturniveau von 80-90 °C ist im Produktionsprozess nicht nutzbar. Sie soll künftig in das örtliche Fernwärmenetz eingespeist werden. Hierdurch können jährlich 32.000 Megawattstunden Brennstoffenergie zur Erzeugung von Fernwärme eingespart und die CO2-Emissionen entsprechend um 6.500 Tonnen reduziert werden. Nicht benötigte Wärmeströme sollen an den Turbinen der Nachverbrennungseinrichtungen in elektrischen Strom umgewandelt werden. Indem das zurückgewonnene Kondensat wieder im Produktionsprozess eingesetzt wird, soll zugleich der Wasserverbrauch des Betriebs reduziert werden. Zur Entfernung von Geruchsstoffen soll die Wrasenabluft nach der Kondensation im dann weitgehend getrockneten Zustand einer Nachverbrennung unterzogen werden. Die bisher entstehenden Geruchsemissionen sollen dadurch künftig nahezu vollständig eliminiert werden.
Ziel des Projektes ist es, aus verschiedenen Produktionsprozessen Abwärme zurückzugewinnen und an anderer Stelle zur erneuten Nutzung wieder einzuspeisen. Die am Produktionsstandort zurückgewonnene Prozessabwärme kann sowohl auf direktem thermischem Weg zur Trocknung und Beheizung als auch zur Kälteerzeugung mittels Absorptionskältemaschine für die produktionsinterne Kühlung genutzt werden. Die Abwärme der mit Wasserdampf gesättigten Prozessabluft (Brüden) wird über einen Kondensator zurückgewonnen. Ein vorgeschalteter Turbinenwäscher sorgt für die erforderliche Sättigung der Brüden und reduziert gleichzeitig die Geruchsemissionen aus der Produktion. Der bei der durch Kühlung erfolgenden Entspannung des Hochdruckkondensats entstehende Dampf wird dem Niederdruckkreislauf zugeführt. Die Abwärme aus dem verbleibenden Kondensat wird über einen Wärmetauscher zurückgewonnen und in das Warmwassernetz eingespeist. Ein intelligentes Steuerungssystem sowie eine umfangreiche hydraulische Anlagentechnik dienen dazu, die Abwärme effizient an den Stellen, an denen sie anfällt, auszukoppeln und bedarfsgerecht den Wärme verbrauchenden Prozessen zuzuführen. Mit dem Vorhaben kann der Verbrauch an thermischer Energie) um ca. 46,6 Millionen Kilowattstunden sowie an elektrischer Energie um ca. 632.500 Kilowattstunden pro Jahr reduziert werden. Insgesamt ergibt sich eine jährliche Einsparung an Primärenergie von 47.294,5 Megawattstunden. Damit werden ca. 13.200 Tonnen CO2-Emissionen jährlich vermieden.
Die Aurubis AG betreibt am Standort Hamburg eine Anlage zur Edelmetallgewinnung. Die Edelmetalle werden aus unterschiedlichsten Vorstoffen recycelt und extrahiert, um sie anschließend in einem mehrstufigen Verfahren zu raffinieren und dem Stoffkreislauf wieder zuzuführen. Bei der Kupferelektrolyse entsteht als Nebenprodukt Anodenschlamm, der wertvolle Edelmetalle, wie Gold und Silber beinhaltet. Um diese zurück zu gewinnen, wird der Anodenschlamm in einem mehrstufigen Prozess aufbereitet. Dafür muss der Schlamm auf eine Restfeuchte von unter drei Prozent getrocknet werden. Bisher erfolgte die Trocknung in einem energieintensiven, räumlich getrennten, dreistufigen Verfahren mittels Kammerfilterpresse, Vakuumtrockner und Dampftrockner. Die Aurubis AG beabsichtigt nun erstmals die Umsetzung eines einstufigen Trocknungsverfahrens mit Hilfe einer beheizbaren, evakuierbaren Membranfilterpresse. Die Trocknung erfolgt über integrierte Heizplatten, die mit 120 C heißem Prozessdampf (fällt bei der Kupferverarbeitung an) durchströmt werden. Die dabei entstehende, mit Wasserdampf gesättigte Luft, der so genannte Brüden, wird durch Anlegen eines Vakuums abgesaugt und kondensiert, wodurch eine anschließende Gaswäsche nicht mehr erforderlich ist. Der getrocknete Anodenschlamm wird einem Vorratsbunker zugeführt. Der Transport zwischen den verschiedenen Verfahrensschritten entfällt komplett. Die geförderte Membranfilterpresse ist Teil eines Gesamtkonzeptes zur Anodenschlammaufbereitung mit dem Ziel der energetischen Optimierung, der Rückgewinnung von Ressourcen und der Emissionsminderung. Allein mit diesem Teilvorhaben ist bei einer maximalen Auslastung der Produktionsanlage pro Jahr eine CO2-Einsparung von 460 Tonnen möglich.
Die letzten Monate haben gezeigt, dass die Märkte für agrarische Rohstoffe sehr volatil sind. Dies einerseits deshalb, weil die Nachfrage nach Nahrungs- und Futtermittel insbesondere in den Schwellenländern durch höheren Lebensstandard und geänderte Essgewohnheiten im-mer größer wird, und andererseits die Notwendigkeit Industriechemikalien und Energieträger aus NAWARO herzustellen zunimmt. Da Stärke- und zuckerhältige Rohstoffe leicht zu verar-beiten sind, werden diese, obwohl sie die stark nachgefragten Nahrungs- und Futtermittel sind, auch als Rohstoffe zur technischen Nutzung immer stärker nachgefragt. Da aber die Ackerflächen zum Anbau begrenzt sind, wird nach Alternativen gesucht. Daher wird weltweit geforscht, lignozellulosehältige Rohstoffe, die als Nebenprodukte beim Anbau von Nahrungs- und Futtermittel anfallen, zu verwenden. Eine österreichische Forschungsgruppe, bestehend aus Forschern der Universität Graz und der TU Graz, der Papierfabrik Steyrermühl sowie dem Anlagenbauer VOEST ALPINE, war Ende der 1980-iger führend auf dem Gebiet der enzymatischen Hydrolyse von Stroh. Dem Konsortium gelang es, die Technologie bis in den Pilotmaßstab zu entwickeln. Die Ergebnis-se dieser Aktivitäten sind unter anderem in Steinmüller 1991 zusammengefasst. Anfang der 1990-iger Jahre wurden jedoch die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wegen des gerin-gen Ölpreises eingestellt. 2007 wurde ein Projekt zur Wiederaufnahme der Forschung genehmigt. Die Ergebnisse sind so vielversprechend, dass nun die Hydrolyse mit Ethanolgewinnung im Technikumsmaßstab getestet und Untersuchungen zur Gewinnung und Nutzung der Nebenprodukte wie Biogas, organische Säuren und Lösungsmittel durchgeführt werden sollen. Der nachfolgende Projektantrag zeigt, wie es gelingen könnte, das Know-How der 80-iger und 90-iger Jahre des 20. Jahrhunderts kombiniert mit den Erkenntnissen und Erfahrungen des derzeit laufenden Projektes und neuen technischen und wissenschaftlichen Ansätzen soweit zu verbinden, dass ein konkurrenzfähiges Verfahren zur Erzeugung von Ethanol und anderen Industriechemikalien aus Stroh entwickelt werden kann. Kerneinheiten des Verfahrens sind die Vorbehandlung mit Dampf, die Gewinnung von Cellu-lasen auf dampfvorbehandeltem Stroh sowie die Verzuckerung mittels der selbst hergestell-ten Rohcellulasen in einem integrierten Gesamtprozess. Weiters wird in diesem Projekt überprüft, ob die Herstellung der Industriechemikalien, im ersten Schritt vorrangig Ethanol, nicht auch in einem SSF-Prozess (simultane Verzuckerung und Vergärung) erfolgen kann. Ebenfalls Untersuchungsgegenstand ist die Gewinnung von Biogas sowohl mit vorbehandel-tem Stroh als auch mit Hydrolyserückstand und Schlempe, da es Ziel der Verfahrensentwick-lung ist, den Prozess energieautark zu betreiben. Daneben sollen auch noch Untersuchun-gen der Brüdenkondensate sowie eine Charakterisierung des schwefelfreien Lignins im Hyd-rolyserückstand durchgeführt werden.
Die Stickstoffelimination beeinflusst das erforderliche Reaktionsvolumen und damit die Investitionen beim Bau kommunaler Klaeranlagen entscheidend. Bei sonst gleichen Randbedingungen wirken sich erhoehte Stickstofffrachten im Zulauf einer Belebungsanlage auf das erforderliche Gesamtvolumen der Belebungsbecken entscheidend aus. Die separate Behandlung von internen Teilstroemen aus der Schlammbehandlung kann die Stickstofffrachten erheblich vermindern. Von besonderer Bedeutung sind die dabei anfallenden Filtrate bzw. Zentrate aus der Schlammentwaesserung sowie Bruedenkondensate aus der Schlammtrocknung. Die Stickstofffracht in die Klaeranlage nimmt durch diese um ca. 10 bis 20 Prozent zu, gleichzeitig ist die organische Belastung relativ niedrig, so dass die Denitrifikation aufgrund des mangelnden Kohlenstoffangebotes erschwert wird. In diesem Forschungsvorhaben soll die biologische Reinigung von Bruedenkondensaten in Festbettreaktoren in Kombination mit kationischen Ionenaustauschern untersucht werden. Als Ionenaustauscher sollen Zeolithe eingesetzt werden. Diese dienen als temporaere Senke fuer Ammonium und damit zur Abpufferung der hohen Ammoniumkonzentrationen. Das auf Zeolithen festgelegte Ammonium wird nach Desorption biologisch durch auf dem Festbettmaterial siedelnde Nitrifikanten abgebaut. Das Zeolith wird somit biologisch regeneriert. Durch entsprechende Wahl des Zeolith-Anteils im Festbett soll eine Herabsetzung der Gesamtstickstoffkonzentration der Prozessabwaesser auf ein im kommunalen Abwaessern uebliches Mass erfolgen. In der ersten Versuchsphase wird nur nitrifiziert, so dass die nitrathaltigen Prozessabwaesser im Hauptstrom der Klaeranlage behandelt werden koennten. Alternativ wird die im Nebenstrom integrierte Denitrifikation zur pH-Wert-Stabilisierung untersucht. Die Leistungsfaehigkeit (Adsorptions- und Desorptionsgeschwindigkeit) und Standzeit des Zeoliths werden ermittelt. Dazu sollen ein kuenstliches und ein natuerliches Zeolithmaterial an zwei voneinander unabhaengig gefahrenen Anlage getestet werden. Die Versuche werden zunaechst an Bruedenkondensaten durchgefuehrt, bei erfolgreichen Ergebnissen wird eine Erweiterung auf Filtrate und Zentrate angestrebt. Basierend auf den Messergebnissen wird untersucht, ob dieses Verfahren eine wirtschaftliche Alternative zur konventionellen biologischen Behandlung ammoniumhaltiger Abwaesser sein kann.
1ine Klaerschlammtrocknung ist insbesondere fuer den Kreis Steinfurt von Interesse, wenn der Klaerschlamm anschliessend thermisch verwertet werden soll. Die Auswahl der Trocknungsanlage ist vor allem von dem zu erzeugenden Trockengut und der zur Verfuegung stehenden Energie abhaengig. An allen diskutierten Standorten steht genuegend Platz fuer den Bau einer Klaerschlammtrocknungsanlage zur Verfuegung. Darueber hinaus bestehen an allen Standorten Zufahrtsmoeglichkeiten, die einen Antransport des Klaerschlamms gewaehrleisten koennen. Die Energieversorgung gestaltet sich an den einzelnen Standorten sehr unterschiedlich. Waehrend auf der Abwasserbehandlungsanlage praktisch keine interne Energie zur Verfuegung gestellt werden kann, besteht auf der Deponie voraussichtlich die Moeglichkeit, wenigstens etwa ein Drittel der erforderlichen thermischen Energie aus der Deponiegasnutzung zu beziehen. Auf dem Gelaende des Kohlekraftwerks stehen elektrische und thermische Energie in ausreichenden Mengen kostenguenstig zur Verfuegung. Als thermische Energietraeger koennen wiederum Heissdampf und Rauchgas eingesetzt werden, wobei dem Heissdampfeinsatz der Vorzug einzuraeumen ist. Bei einer Trocknung auf dem Gelaende eines Zementwerkes steht aller Voraussicht nach thermische Energie in ausreichendem Masse zur Verfuegung, waehrend elektrische Energie bezogen werden muss. Die Abluftbehandlung sollte bei einer Trocknung auf dem Gelaende der Abwasserbehandlungsanlage und der Deponie durch Verbrennung im Energieerzeuger oder mit Hilfe eines Biofilters und eines ggf. vorgeschalteten Waeschers erfolgen. Fuer den Fall, dass die Trocknung an das Kohlekraftwerk oder ein Zementwerk angegliedert wird, kann die Abluft im Brennraum direkt desodoriert werden. Bei einer direkten Einblasung der Brueden in den Feuerungsraum des Kraftwerks oder des Zementwerks fallen keine Bruedenkondensate an und muessen demnach auch nicht behandelt werden. Bei einer Trocknung auf dem Gelaende der Abwasserbehandlungsanlage Rheine oder der Deponie Altenberge muesste eine Mitbehandlung in der Klaeranlage oder der Sickerwasserbehandlungsanlage erfolgen. Die Kosten der Klaerschlammtrocknung sind in grossem Masse von den genannten Randbedingungen abhaengig. Fuer die moeglichen Standorte einer Klaerschlammtrocknungsanlage sind die spezifischen Kosten einer Volltrocknung in Abhaengigkeit vom Eingangstrockensubstanzgehalt ermittelt worden.
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| Bund | 19 |
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