In Teilprojekt A5 soll geklärt werden, ob die mineralischen Bestandteile, wie Na, K, Mg, Ca, Al oder Fe, der Kohle katalytisch aktiv sind und somit Einfluss auf den Oxyfuel-Verbrennungsprozess nehmen. Neben dem Verbrennungsprozess in O2 werden die beschleunigte Einstellung des Boudouard-Gleichgewichts und die Kohlevergasung mit H2O berücksichtigt, die durch Volumenvergrößerung erheblichen Einfluss auf das Strömungsfeld in Flammen nehmen können. Es sollen reale Kohlen aber insbesondere auch synthetische Modellkohlenstoffe untersucht werden, was eine schrittweise Steigerung der Komplexität der untersuchten Systeme erlaubt.
Bei der Haupttätigkeit der Blasius Schuster KG , Inspire-ID: https://registry.gdi-de.org/id/de.he.0945.de7.pf.eu_industrie/353535345) handelt es sich um Vergasung oder Verflüssigung von Kohle (NACE-Code: 38.21 - Behandlung und Beseitigung nicht gefährlicher Abfälle). Es wurden keine Freisetzungen oder Verbringungen nach PRTR berichtet zu: Freisetzung in die Luft, Freisetzung in das Wasser, Freisetzung in den Boden, Verbringung von Schadstoffen mit dem Abwasser, Verbringung gefährlicher Abfälle im Inland, Verbringung gefährlicher Abfälle im Ausland, Verbringung nicht gefährlicher Abfälle.
MAN Energy Solutions entwickelt in dem hier vorliegenden Projekt einen Verdichter axialer Bauweise für die Eigenschaften von CO2, also einem molekular schweren Gas. Dieser Verdichter muss hohe Volumenströme verarbeiten, wie sie insbesondere in Kraftwerksanlagen entstehen. Zu den wichtigsten Optionen bei der Vermeidung von Umweltbelastungen durch den weltweit ansteigenden CO2-Ausstoss gehört die CCS-Technologie; diese unterscheidet verschiedene Verfahren zur CO2-Abscheidung wie die Abtrennung nach Kohlevergasung (Pre-Combustion / IGCC) oder die Abscheidung nach dem Verbrennungsprozess (Post Combustion). Eines jedoch eint diese Verfahren: die Notwendigkeit von CO2-Verdichtern für den Transport des Treibhausgases vom Kraftwerk zum Speicherort und zum Verpressen der entstandenen CO2-Massen. Eine intelligente Lösung zur Förderung großer CO2-Volumina liegt in der Vorverdichtung mittels eines geeigneten Axialverdichters und der damit einhergehenden Reduktion des Volumenstroms sowie anschließender Verdichtung auf den Enddruck mittels eines Radialverdichters. Die Vorteile eines Axialverdichters für CO2 sind dabei die sehr hohen Wirkungsgrade, die Möglichkeit der Verdichtung großer Volumenströme in einem einzigen Verdichtergehäuse, die Wärmenutzung aus der Kompression in Kraftwerksprozessen und die mechanische Zuverlässigkeit des Kompressors. Die Kombination von hohen Wirkungsgraden, Zwischenkühlungen und dem Eintrag von Abwärme in den Prozess resultiert in einem geringstmöglichen Energieverbrauch für die Verdichtung. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden die Grundlagen der Axialverdichterauslegung für CO2 erarbeitet, auf deren Basis transsonische Prozessverdichter zur Förderung großer CO2-Volumina ausgelegt werden können. Da mit der CO2-Verdichtung mittels eines Axialverdichters Neuland betreten wird, ist sowohl eine Verifikation der numerischen Werkzeuge als auch eine Validierung der angewandten Modelle zwingend erforderlich. Zu diesem Zweck wird ein Versuchsverdichter entwickelt, welcher durch eine umfangreiche Instrumentierung und ein intelligentes Messprogramm alle erforderlichen Messdaten bereitstellt. Die hier weiterentwickelte Technologie zur Verdichtung schwerer Gase mittels eines großen Axialverdichters eignet sich daneben auch für den Einsatz in großskaligen Produktionsanlagen zur Kompression von Kohlenwasserstoffen, Erdgas sowie Stickoxiden oder Wasserstoff. Diese Grundstoffe sind vor dem Hintergrund eines globalen Bevölkerungswachstums ebenso essentieller Bestandteil wirtschaftlichen Wachstums und sozialen Wohlstandes wie eine stabile und ausreichend dimensionierte Energieversorgung. Für die vornehmlichen Standorte dieser Anlagen im asiatischen, afrikanischen und südamerikanischen Raum spielt die Verfügbarkeit der hier entwickelten Technologien also eine nicht unbedeutende Rolle bei der langfristigen Entwicklung von Schwellen- zu Industrienationen.
Ziel ist es, Grundlagen und Konzepte für die Entwicklung zukünftiger integrierter Hochtemperaturvergasungsprozesse bereitzustellen. Dabei soll auf eine möglichst hohe Flexibilität bei der Brennstoffauswahl, eine optimale Integration von synthesegasbasierten Prozessen mit konventioneller und erneuerbarer Stromerzeugung sowie Möglichkeiten chemischer Speicher fokussiert werden. Die Arbeitspakete gliedern sich in die Pakete Grundlagenuntersuchungen, Komponentenentwicklung und Systembetrachtungen. Im Paket Grundlagen sollen die Pyrolyse- und Vergasungskinetiken verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) ermittelt, der Löser 'coalFoam' weiterentwickelt sowie Prozessschlacken und Laboraschen charakterisiert und modelliert werden. Im Paket Komponentenentwicklung sollen ein Modellfall für einen großtechnischen Flugstromvergaser mittels CFD simuliert, das Asche-/Schlackeverhalten durch thermodynamische Modellierung abgebildet und Optionen zur Quenchkonvertierung Flow-Sheet-Modellierung untersucht werden. Im Paket Systembetrachtungen werden der Einsatz verschiedener Brennstoffe (Kohle und Co-Feeds) für die Vergasung technologisch bewertet und neue Konzepte zur Kopplung synthesegasbasierter Prozessketten mit der konventionellen (fossilen und erneuerbaren) Stromerzeugung sowie Konzepte zur Zwischenspeicherung regenerativen Überschussstroms in synthesegasbasierten Chemikalien technologisch und wirtschaftlich betrachtet. In die Konzepte werden die Ergebnisse des Pakets Komponentenentwicklung eingebunden und Kombinationen separater CO-Konvertierungsverfahren mit der Quenchkonvertierung auf technische und wirtschaftliche Vorteile geprüft.
Im Zusammenhang mit der Erhoehung des Wirkungsgrades bei der Erzeugung von elektrischem Strom aus fossilen Energietraegern sind Kombiprozesse von grossem Interesse, in denen die Kohle unter Druck vergast wird, die Reaktionsgase gereinigt und anschliessend in einer Gasturbinenanlage verbrannt und entspannt werden und die noch heissen, entspannten Gase zum Antrieb eines Dampfkraftwerkes dienen. Bei der Gasreinigung ist ein wichtiger Schritt die Entfernung von schwefelhaltigen Gase, insbesondere von Schwefelwasserstoff aus den bei der Kohlevergasung anfallenden Reaktionsgasen. Diese Entschwefelung kann z.B. mit Hilfe waessriger Loesungen von N-Methyldiethanolamin (MDEA) erfolgen, wobei man ein transport- und reaktionskontrolliertes Absorptionsverfahren einsetzt. Eine solche verweilzeitkontrollierte Absorption ist notwendig, um die gleichzeitig stattfindende Absorption weiterer saurer Gase, vor allem des Kohlendioxids, zu minimieren. Fuer die Auslegung von Trennverfahren zur Reinigung der anfallenden Abgasstroeme werden unter anderem Informationen zum Phasengleichgewicht benoetigt. Ziel des Vorhabens ist die experimentelle Bestimmung von Phasengleichgewichten in Systemen bestehend aus Wasser, MDEA, starken Elektrolyten und den sauren Gasen Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Die Messergebnisse sollen mit verschiedenen Modellen beschrieben werden, die ihrerseits zur Auslegung von Absorptionsverfahren herangezogen werden koennen.
Im Vorhaben soll die Schlackebadvergaser (British Gas Lurgi - BGL)-Vergasung auf Basis theoretischer Studien (unter anderem durch Modellierung) sowie durch experimentelle Untersuchungen im Labor und im Pilotanlagenmaßstab für hocheffiziente, emissionsarme Kohlevergasung mit CO2-Abtrennung (IGCC)-Kraftwerke und flexible Polygeneration-Anwendungen sollen optimiert werden. Dazu ist die Teer-Öl-Ausbeute für IGCC-Kraftwerkanwendungen zu minimieren (Brenngas-BGL-Konzept). Für Polygeneration-Konzepte (Polygen-BGL-Konzept) mit chemischer Synthesegasnutzung und Erzeugung eines erdöläquivalenten Teer-Öl-Gemisches (einsetzbar in der Chemieindustrie oder als speicherbarer Spitzenbrennstoff) ist sie zu maximieren.
Fuer die Gewinnung von petrochemischen Rohstoffen soll die Herstellung eines vorzugsweise aus N-Paraffinen bestehenden an Sauerstoffverbindungen armen Syntheseprodukts angestrebt werden, das moeglichst wenig oberhalb ca. 350 Grad siedende Bestandteile enthaelt. Beabsichtigt ist daher die Gewinnung derartiger Rohstoffe auf der Basis eines aus Braunkohle hergestellten Synthesegases, die fuer die Weiterverarbeitung auf petrochemische Produkte, insbesondere niedrigmolekulare Olefine, optimal geeignet sind.
Im Zusammenhang mit einem Verfahrensvorschlag zur Trockenreinigung von Produktgas aus Kohlevergasern sollen die drei wesentlichen Reinigungsschritte Enthalogenieren, Entstauben und Entschwefeln durch Untersuchungen, die unter realistischen Betriebsbedingungen in Laborapparaturen durchgefuehrt werden, entwickelt werden. Die Enthalogenierung erfolgt bei etwa 300 Grad C in einem Kalksteinadsorber; die Entstaubung mit Hilfe von Spaltkerzenfiltern, die Entschwefelung bei etwa 170-180 Grad C in einem Aktivkohle-Adsorber. Alle drei Reinigungsstufen, die unter Bedingungen arbeiten, bei denen der Wasserdampftaupunkt nicht unterschritten wird, versprechen in ihrer Kombination fuer den kombinierten Gas-/Dampfturbinen-Prozess (combined cycle) mit vorgeschalteter Kohlevergasungsstufe bessere Wirtschaftlichkeit und eine Verminderung der Emissionen. Die Projektleitung, die Koordination der technischen Zusammenarbeit und die damit zusammenhaengenden Aufgaben werden von RAG/ROEG durchgefuehrt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 172 |
| Europa | 26 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 46 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 170 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 171 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 156 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
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| Topic | Count |
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| Boden | 141 |
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