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.
Wasserstoffherstellung: Das industrielle Verfahren zur Wasserstoffherstellung beruht auf dem katalytischen Reformieren (Nickel-Katalysatoren) von Erdgas mit Wasserdampf. Bei diesem Prozeß erfolgt eine Dampfspaltung (steam reforming) des Erdgases (Methan). Methan wird dabei in Reaktoren bei Temperaturen von ca. 850 §C zu Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid umgesetzt. Nach der Umsetzung wird das Gas schnell abgekühlt, wobei gleichzeitig Prozeßdampf gebildet wird. In einer Folgereaktion reagiert das Kohlenmonoxid und überschüssiges Wasser mit Hilfe eines Katalysators zu weiterem Wasserstoff und Kohlendioxid. Daran schließt sich eine CO2-Entfernung und die Isolierung von Wasserstoff an [CO2-Druckwäsche (Weissermel 1994); PSA, pressure swing adsorption (Ullmann 1989a)]. Wasserstoff (H2) wird heute in erster Linie aus Kohlenwasserstoffen gewonnen. Daneben gibt es noch kohlechemische und elektrochemische Prozesse, die aber von geringerer Bedeutung sind [siehe Tabelle 1, (Weissermel 1994)]. Tabelle 1: Verfahren zur Wasserstofferzeugung Welt-H2-Erzeugung 1988 (in Gew.-%) Rohöl/Erdgas-Spaltung 80 Kohlevergasung 16 Elektrolysen/Sonstige 4 gesamt (in Mio. t) ca. 45 Der wichtigste Rohstoff zur Erzeugung von H2 ist Erdgas, aber auch Naphtha und andere Rückstände der Petrochemie werden eingesetzt (Ullmann 1989a). Die Bilanzierung der vorliegenden Kennziffern erfolgt auf der Annahme, daß Wasserstoff zu 100 % aus Erdgas synthetisiert wird. Für die Bilanzierung des Prozesses wurde eine Studie der Arbeitsgemeinschaft Kunststoff (DSD 1995), die Ökoinventare für Energiesysteme (ETH 1995) und Daten aus (Ullmann 1989a) ausgewertet. Da in (DSD 1995) die ausführlichsten Daten vorliegen, wurden diese für die Berechnung der Kennziffern verwendet. Es wird angenommen, daß die dortigen Angaben sich auf die H2-Herstellung in Westeuropa in den 90er Jahren beziehen. Die Massen- und Energiebilanz ist vom verwendeten Rohstoff abhängig, somit ist eine Übertragung der Kennziffern auf andere Einsatzstoffe oder auch Produktionsverfahren nicht möglich. Allokation: keine Genese der Kennziffern: Massenbilanz: Zur Herstellung von Wasserstoff wird als Rohstoff Erdgas (1990 kg/t H2) und Wasser (4468 kg/t H2) benötigt (DSD 1995). Als weiteres Reaktionsprodukt der chemischen Umsetzung von Erdgas entseht neben H2 auch Kohlendioxid (5458 kg CO2/t H2). Da CO2 kein verwertbares Produkt darstellt, wird es den prozeßbedingten Luftemissionen zugerechnet. Im Vergleich zu den obigen Angaben wird bei (Ullmann 1989a) für eine typische Steamreformer-Anlage ein Erdgasbedarf von 2160 m3 für die Erzeugung von 5000 m3 Wasserstoff (jeweils bei 0 §C und 101,325 kPa) - bzw. umgerechnet 3439 kg Erdgas/t H2 - aufgeführt. (ETH 1995) wiederum gibt einen Erdgasbedarf von 121 MJ/kg H2 (umgerechnet 2881 kg/t H2) an. Die Angaben aus (DSD 1995), (ETH 1995) und (Ullmann 1989a) zeigen deutliche Abweichungen voneinander. Da bei (DSD 1995) die vollständigste Bilanz vorliegt, werden diese Daten übernommen. Es wird angenommen, daß der unterschiedliche Rohstoffbedarf bei den verschiedenen Literaturquellen dadurch zustande kommt, daß die Wasserstoffherstellung je nach Prozeßführung auf eine maximale Produktion an Prozeßdampf, minimalen Einsatz von Erdgas , etc. optimiert werden kann. Energiebedarf: Für den Prozeß der Wasserstofferzeugung wird insgesamt eine Energiemenge von 49,25 MJ/kg H2 benötigt. 47,25 MJ des Gesamtenergiebedarfs werden durch die Verbrennung von Erdgas bereitgestellt. Davon entfallen wiederum 18,144 MJ auf die Dampferzeugung und 8,645 MJ auf die CO2-Druckwäsche. An elektrischer Energie werden 2,0 MJ Energie verbraucht (DSD 1995). Im Vergleich dazu wird der Prozeßenergiebedarf bei (ETH 1995) mit 3,47 MJ/kg elektrischer Energie, 26,55 MJ/kg Heizöl S (Industriefeuerung) und 17,8 Erdgas (Industriefeuerung) angegeben (Summe 47,82 MJ/kg). Der Energiebedarf bei (DSD 1995) und (ETH 1995) zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Es werden die Daten aus (DSD 1995) für GEMIS übernommen. Prozeßbedingte Luftemissionen: Nach (Ullmann 1989a) entstehen beim steam reforming 0,25 mol CO2 pro mol H2 (Methan und Wasser werden zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt). Dieser Wert ist identisch mit der Angabe aus (DSD 1995) von 5,458 kg CO2 pro kg Wasserstoff. Es konnten keine weiteren prozeßspezifischen Daten zu den Emissionen ermittelt werden. Diese sind im Vergleich zu den Emissionen, die durch den Energieverbrauch entstehen, relativ gering (ETH 1995). Wasser: Neben dem Erdgas dient auch Wasser als Rohstoff zur H2-Erzeugung (Reduktion von H2O zu H2). Für die chemische Reaktion werden 4,468 kg H2O pro kg H2 benötigt (DSD 1995). Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß beim Herstellungsprozeß ein Überschuß an Wasserdampf eingesetzt wird. Da hierüber - ebenso wie zum Kühlwasserbedarf - keine Angaben vorliegen, wird der Wert von 4,468 kg Wasser als Kennziffer verwendet. Angaben zu Abwasserwerten und Reststoffen liegen nicht vor. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1MW Nutzungsgrad: 143% Produkt: Brennstoffe-Sonstige
Objective: The aim of the project is the energetic optimisation of the PRENLO-process for the gasification of solid fuels under pressure by development and testing of a new waste heat boiler system. The engineering and construction of a PRENFLO-plant (Pressurized Entrained flow Coal Gasification) with a capacity of 48 t/d Coal throughput at design pressure (Contract LG/018/83/DE) and the execution of the subsequent test programme (Phase 2 of the project; LG/270/85/DE and the present contract, LG/354/87/DE) served to justify the technical and economic risks of commercializing the process on a large industrial scale and demonstrate the long-term availability of the system and of newly developed components. General Information: The PRENFLO process is based on the atmospheric Koppers-Totzek process. This new technology is characterized by high gasifier unit capacity, high thermal efficiency, independence of coal quality, high gas quality and low environmental impact. To demonstrate the PRENFLO process and to test as well as optimize the components of the system a 48 t/d PRENFLO plant was erected on the site of the technology centre of the Saarbergwerke AG in Forstenhausen (Saarland, Germany), project LG/018/83/DE. PRENFLO gasification operates according to the entrained flow principle. Coal dust with a grain size of smaller than100 m is conveyed under pressure, using nitrogen, to a reactor with a water-cooled refractory lining. The gasification agents oxygen and steam are added at the gasifier burners. The gasification of the coal dust, i.e. reactor with a water-cooled refractory lining. The gasification agents oxygen and steam are added at the gasifier burners. The gasification of the coal dust, i.e. the partial oxidation of the carbon to carbon monoxide, takes place in a flame reaction at temperatures of more than 2000 deg. C and a pressure of 24 to 30 bar, the coal substance being converted into CO, H2 and small amounts of CO2. The sulphur content in the coal is converted into H2S and to a limited extent COS, the chlorine into HCl. Coal ash flows as liquid slag out of the gasifier into a water bath and is discharged from there as granulated inert high-temperature slag. Some of the coal ash is removed from the reactor as fly ash together with the raw gas. The raw gas leaves the reactor from the top and is normally quenched with cole and cleaned recycle gas in order to solidify discharged liquid ash particles. The raw gas is further cooled in the waste heat boiler. High pressure steam generation is coupled with the cooling system of the reactor. The steam produced in both systems is passed to super heaters. The downstream raw gas cleaning system comprises a dry dedusting unit, Venturi scrubber, a high-pressure separator and a scrubbing water circulation system with a pressure filter for separation of filter cake and a stripper for waste water purification. In the present programme (LG/255/89/DE) the raw gas leaving the PRENFLO reactor is not
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.
Durch Kohlevergasung hergestelltes Gas enthaelt Schwefel. Wird das Gas unmittelbar nach seiner Erzeugung bei hoher Temperatur eingesetzt, so ist eine Heissentschwefelung zweckmaessig, da hierbei die durch Abkuehlen und Wiederaufheizen entstehenden Energieverluste vermieden werden. In zur Zeit laufenden und zum Teil abgeschlossenen Arbeiten wird die Heissentschwefelung mit Schlackenschmelzen, mit Kalk oder Dolomit sowie mit festem Kupfer untersucht. Ein Prozess auf der Grundlage von Kupfer erscheint sehr attraktiv. Mit ihm koennte Kohlegas bei 800 Grad C bis auf H2S-Gehalte von 0,03 Volumen-Prozent entschwefelt werden. Die Regeneration wuerde mit Luft unter Bildung eines SO2-reichen Abgases erfolgen, aus welchem das SO2 mit konventionellen Verfahren beseitigt werden kann.
Der Hochofenprozess ist der Kernprozess der Roheisenerzeugung weltweit. Die im Reaktor ablaufenden Vorgänge benötigten Energie, die primär durch die Vergasung von Kohlenstoff mit Sauerstoff zu Kohlenmonoxid bereitgestellt wird. Das thermodynamische Minimum an Kohlenstoff beträgt bei der Betrachtung eines 'idealen' Hochofenprozesses 374 kg pro Tonne Roheisen. Mittlerweile kann unter realen Prozessbedingungen ein Kohlenstoffbedarf von 400 kg pro Tonne Roheisen erzielt werden. Eine weitere CO2-Reduktion in der Roheisenproduktion kann nur mehr durch die Substitution von konventionellen Eisenträgern durch vorreduzierte Materialien erreicht werden. Durch die Verwendung LRI im Hochofenprozess wird der Kohlenstoffbedarf für die durchzuführende Reduktionsarbeit verringert. Die Einsparung im Hochofen beträgt 3,67 t CO2 pro Tonne Kohlenstoff. LRI kann in Direktreduktionsanlagen erzeugt werden, die mit einem wasserstoffreichen Reduktionsgas arbeiten, das aus Erdgas (auch aus Biomasse oder durch Kohlevergasung) erzeugt wird. Großtechnische Anlagen nach diesem Verfahrensprinzip im industriellen Maßstab sind Stand der Technik und werden zur Erzeugung von DRI eingesetzt. Die Potentiale zur Minimierung der CO2-Emissionen in der Roheisenerzeugung durch die Verwendung von LRI sollen durch die Zusammenarbeit mehrere Partner aus Industrie und Wissenschaft ausgearbeitet, erprobt und ausgewertet und ein maßgeblicher Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen CO2-minimierten Roheisenproduktion geleistet werden.
Zum Vergleich der in COORETEC betrachteten Kraftwerksprozesse (GuD-, DKW-, Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, IGCC mit CO2-Abtrennung, DKW mit MEA) werden einheitliche Annahmen und Randbedingungen aufgestellt und Prozessanalysen durchgeführt. Aussagen über die heute machbaren Technologien sowie deren CO2-Vermeidungspotential werden getroffen. Aufgrund der großen Unterschiede zwischen den zu betrachtenden Prozessen müssen die Anlagen- und Betriebsparameter miteinander vergleichbar gestaltet werden. Dies umfasst die Identifizierung aller Parameter und die Definition realitätsnaher, standardisierter Werte für alle Einflussgrößen. Mittels Modellierung und Simulation werden Aussagen über die heute erreichbaren Wirkungsgrade und das Wirkungsgradpotential einzelner Technologien gemacht. Wesentliches Ergebnis der Studie ist es, Aussagen zu treffen, welche Prozesse unter realitätsnahen und vergleichbaren Randbedingungen das größte technische und wirtschaftliche Potenzial besitzen, den Klimaschutz schnellstmöglich voranzutreiben. Die hierbei entwickelten standardisierten Annahmen und Randbedingungen sollen auch bei der zukünftigen Untersuchung von alternativen Prozessen Anwendung finden.
Das Forschungsvorhaben betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Inertgas (CO2) nach einer Kohlevergasung mit anschliessender Entschwefelung des Gasgemisches. Die Vergasung von festen Brennstoffen wie beispielsweise Kohle erhaelt besondere Bedeutung im Zusammenhang mit Kombikraftwerken (Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken, auch als GuD-Kraftwerke bezeichnet), da hier sehr hohe Wirkungsgrade zu erwarten sind. Das aus der Vergasung gewonnene Gasgemisch wird vor Einsatz in der Gasturbine gereinigt und aufgearbeitet. Die Reinigungsstufe umfasst u. a. eine Entschwefelung mittels eines physikalisch und/oder chemischen Adsorptionsverfahrens. Bei der Regenerierung des Adsorptionsmittels innerhalb eines solchen Adsorptionsverfahrens faellt ein H2S und CO2 enthaltendes Sauergas an, das im beschriebenen Fall in einer Direktoxidationsanlage zu Schwefel oxidiert wird. Das Restgas wird einer Hydrierung unterzogen und kann nach Hydrierung u. Verdichtung als Inertgas verwendet werden. Damit wird ein Kreislauf geschlossen. Es wird, ausser der Abgabe von reinem Schwefel, bei der Reinigung des Prozessgases kein Gas in die Atmosphaere abgegeben.
Weissfaeulepilze besitzen die Faehigkeit, mit Hilfe eines komplexen, unspezifischen Enzymsystems (Ligninasen), das Lignin des Holzes abzubauen. Aufgrund dieser Enzymausstattung wird diesen Mikroorganismen auch ein grosses Potential zum Abbau persistenter Xenobiotika zugeschrieben. Zu diesen Verbindungen gehoeren auch die polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK), von denen zahlreiche Verbindungen als cancerogen und mutagen eingestuft werden. Ihre Anreicherung in der Umgebung von Kohle und Erdoel verarbeiteten Industrieanlagen stellt ein Gesundheitsrisiko fuer Mensch und Umwelt dar und erfordert bei der Ueberschreitung bestimmter Grenzwerte eine Sanierung der betroffenen Boeden. Neben physikalisch-chemischen Methoden kann die biologische Sanierung unter Einsatz von Mikroorganismen eine oekologisch und oekonomisch guenstige Alternative darstellen. Ziel des durchgefuehrten Forschungsvorhabens war es, wissenschaftliche Grundlagen fuer den Einsatz von Weissfaeulepilzen zur Bodensanierung zu erarbeiten. Dazu wurden zunaechst aus einer ca. 200 Pilzstaemme umfassenden Institutssammlung 57 Pilze auf ihre Faehigkeit getestet, die radioaktiv markierte PAK-Verbindung (4,5,9,10 - 14C) Pyren in Reinkultur auf Stroh zu mineralisieren. Bei zwoelf dieser Pilze waren nach 15 Wochen 45-60 Prozent des eingesetzten HC-Pyrens zu 14C02 mineralisiert. Bei einer Auswahl von gut und schlecht mineralisierenden Pilzen war am Ende der Versuche der groesste Teil der nicht mineralisierten HC-Radioktivitaet mit Wasser extrahierbar. Dies weist auf eine weitgehende Metabolisierung des 14C-Pyrens auch bei den schlecht mineralisierenden Pilzen hin, die den Abbau jedoch nicht bis zum 14C02 leisten konnten. Von den Organismen mit dem besten Mineralisierungspotential wurde aufgrund der guten Kultivierbarkeit und seiner Faehigkeit in Boeden einzuwachsen, der Pilz Pleurotus sp. Florida ausgewaehlt, um seine Abbaukapazitaeten auch fuer andere PAK-Verbindungen zunaechst in Reinkultur und dann in Boeden zu pruefen. Diese Untersuchungen zeigten, dass Pleurotus sp. Florida in Reinkultur in der Lage war, dem Stroh in unterschiedlichen Menge (50, 250, 1250 myg) zugesetzte nicht radioaktiv markierte acht 4-6-Ring EPA-PAK weitgehend zu metabolisieren. Es wurden maximal 20-23 Prozent (Dibenz(a,h)anthracen und Chrysen) bei der niedrigsten Konzentration wiedergefunden. Bei den hoeheren Konzentrationen stieg die wiedergefundene Menge der PAK zwar an, jedoch nicht in dem der Konzentrationserhoehung entsprechenden Mass. Beim Sprung der Anfangsmenge um das 25fache (von 50 auf 1250 myg) stiegen die prozentualen Wiederfindungsraten jedoch lediglich um das 3,6-8,4fache. Auch die gleichzeitig zugesetzten 14C-PAK (4,5,9,10-14C) Pyren, (12-14C) Benz(a)anthracen und (7,10-14C) Benzo(a)pyren wurden in bisher bei Mikroorganismen nicht nachgewiesenem Umfang mineralisiert...
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 172 |
| Europa | 26 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 47 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 170 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 171 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 156 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 145 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 141 |
| Lebewesen und Lebensräume | 126 |
| Luft | 101 |
| Mensch und Umwelt | 173 |
| Wasser | 96 |
| Weitere | 173 |