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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

Immissionsmessungen an Beobachtungsflaechen der FVA - 2 Feststationen (O3, NOx, SO2, Niederschlag, pH, Staub, meteorologische Einflussfaktoren) - 18 Messpunkte (mobiles Messfahrzeug; O3, NOx, SO2) - 7 Messproben (tragbares SO3-Messgeraet)

Errichtung und Betrieb einer SO3 Rohrleitung

Akzeptanzbescheid

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 (SO2) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO2 zu H2SO4 (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 CO2-Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht.

Chem-Anorg\Schwefelsäure-2020

Reiner Schwefel wird zu Schwefeldioxid verbrannt. Nach Wärmeentzug auf ein Temperaturniveau von 350 °C wird der Schwefeldioxid an Kontaktkatalysatoren (Vanadiumpentoxid) mit Restsauerstoff aus der Verbrennungsluft zu Schwefeltrioxid oxidiert. Schwefeltrioxid wird in Schwefelsäure unter Zusatz von Wasser aufgenommen. Wärme entsteht in drei Stufen. Die Hauptwärme entsteht durch die Verbrennung des Schwefel zu Schwefeldioxid. Ein geringerer Teil (19%) wird bei der Oxidation von Schwefeldioxid zu -trioxid frei. Annähernd 25% der 5,4 GJ/t H2SO4 resultiert aus der Aufnahme des Trioxids in Wasser. Schwefelsäure wurde in Deutschland im 1992 3,8 Mio. t produziert. Der Anteil der Schwefelsäure ausgehend von Schwefel betrug ca. 70%. Die restliche Schwefelsäure wird als Nebenprodukt der Nichteisen-Verhüttung gewonnen. Aufgrund der unterschiedlichen Qualitäten wird nur Schwefelsäure aus Schwefel betrachtet. Allokation: Es entsteht Dampf, der hier aber nicht weiter betrachtet wird. Genese der Daten: Die Material- und Energiebilanz wurde #1 entnommen. Schwefeleinsatz und Prozesswasserverbauch sind stöchiometrisch berechnet. Die Emissionen sind aus #2 entnommen. Einzige Emission sind 4 kg SO2 / t Schwefelsäure. Sie geben gegenüber dem Zielwert der TA Luft deutlich höhere Emissionen an ( 0,4-1 kg/t nach Davids-Lange 1986). Kühlwasser ist aus der abgeführten Abwärme bei einer Temperaturerhöhung von 10°C abgeschätzt worden. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 303% Produkt: Grundstoffe-Chemie

Simulationsprogramm fuer Rauchgaswaescher unter besonderer Beruecksichtigung des Stoffaustausches (Stoffaustausch in Rauchgaswaeschern)

Das Ziel des Forschungsprojektes besteht in der Entwicklung eines Programms zur Berechnung des Absorptionsverhaltens der in Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe, wie z. B. HCI, HF, HBr, SO2, SO3, NOx, Hg, HgCI2 und Se. Dabei wird besonderes Gewicht auf die Beschreibung der auftretenden Phasen und Reaktionsgleichgewichte und des Waerme- und Stofftransports gelegt. Als Eingangsgroessen werden die Konzentrationen und Temperaturen aller in den Absorber eintretenden Stoffstroeme sowie deren Geschwindigkeiten im Absorber benoetigt. Als Stoffwerte muessen Standardbildungsenthal pien, Standardentropien, spezifische Waermekapazitaeten und Diffusion, koeffizienten aller beteiligten Komponenten sowie Dichte, Viskositaet und Waermeleitfaehigkeit der Gas- und Fluessigphase bereitgestellt werden. Zur Beschreibung des Waerme- und Stoffuebergangs werden Korrelationsgleichungen fuer die Waerme- und Stoffuebergangskoeffizienten herangezogen. Die Simulationsrechnung liefert als Ergebnis die Konzentrationen und Temperaturen aller austretenden Stoffstroeme sowie die Temperatur und Konzentrationsprofile im Absorber. Mit Hilfe des entwickelten Programms werden systematische Untersuchungen hinsichtlich der Auswirkungen der einzelnen Einflussgroessen auf das Gesamtverhalten eines Rauchgaswaeschers durchgefuehrt. Die Ergebnisse der Berechnungen sollen mit Messwerten und Erfahrungen aus dem praktischen Betrieb existierender Anlagen verglichen und an diese angepasst werden. Es wird jedoch erwartet, dass alle Haupteinfluesse qualitativ richtig wiedergegeben werden und somit das Verstaeindnis fuer die komplexen Ablaeufe in einem Rauchgaswaescher wesentlich vertieft werden kann. Ueber die Auslegung von Anlagen hinaus koennen gezielte Hinweise fuer eine Verbesserung der Betriebsweis gegeben werden. e gegeben werden.

Moeglichkeiten des Einsatzes erhoehter Rauchgasgipsmengen in der Zementherstellung

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird die Moeglichkeit untersucht, erhoehte Mengen von SO3 (als Rauchgasgips) in den Portlandzement einbauen zu koennen. Dadurch soll der weiterverwertbare Anteil des anfallenden Rauchgipses erhoeht werden und jener Anteil, der zur Deponierung uebrig bleibt, entsprechend gesenkt werden. Dieses Ziel wird auf zwei Wegen verfolgt. Im ersten Teilprojekt wird nach Moeglichkeiten gesucht, durch Modifikationen der Klinkerzusammensetzung die Menge des Gipses, die mit dem Klinker vermahlen werden kann, erhoehen zu koennen. Dieser Teil des Projektes befindet sich im fortgeschrittenen Stadium. Im zweiten Teilprojekt wird nach Moeglichkeiten gesucht, weitere Mengen von SO3 auch in den Klinker einbauen zu koennen. Dieses Teilprojekt befindet sich erst im Anfangsstadium.

Verbesserte Tropfenabscheider in Rauchgaswäschern als Voraussetzung für Maßnahmen zur Emissionsminderung (Regavo im 'nassen' Reingasstrom)

Zur Rauchgasreinigung werden derzeit ueberwiegend Nassverfahren eingesetzt. Die Emission der Waschfluessigkeit bzw. der in ihr enthaltenen Stoffe (z.B. CaSO3, CaSO4, Ca(OH)2, Chloride, Schwermetalle ...) muss reduziert werden, damit das Rauchgasgeblaese zwischen Waescher und Reingasvorwaermer im 'nassen' Reingasstrom sicher betrieben werden kann. Mit dieser Schaltungsvariante sind insgesamt hoehere Entschwefelungsgrade zu erzielen, da hier dem Reingas im Reingasvorwaermer kein ungereinigtes Rauchgas zugemischt wird. In einer ersten Projektstufe soll die Zweiphasenstroemung in drei unterschiedlichen Waeschertypen detailliert untersucht werden. Es ist vorgesehen, vor und hinter den Tropfenabschneidern Tropfengroessenverteilungen, Tropfenmassenstroeme und Tropfeninhaltsstoffe zu messen. In einer zweiten Stufe, die auf den Ergebnissen der ersten Stufe aufbaut, sollen neue Tropfenabscheidungskonzepte erarbeitet werden, wodurch die hinsichtlich SO2-Emission vorteilhafte Anordnung des Geblaeses im 'nassen' Reingasstrom moeglich wird. Zusaetzlich soll ein Konzept fuer den Einbau von Schalldaempferkulissen in den 'nassen' Reingasstrom entwickelt werden, wodurch schaedliche Auswirkungen auf das nachgeschaltete Geblaese vermieden werden. Parallel zu Messungen an drei modernen Rauchgasentschwefelungsanlagen werden Laboruntersuchungen an Tropfenabscheidern und Schalldaempferkulissen durchgefuehrt. Hierfuer hat der Antragsteller einen Zweiphasen-Stroemungs-Versuchsstand aufgebeut. Neben den Hauptpunkten Tropfen und Schallemission wird auch die SO3- und Partikelabscheidung des gesamten Waeschers untersucht.

Epidemiologische, taxonomische und molekulargenetische Untersuchungen zum Pathosystem Picea abies (L.) Karst. - Armillaria ostoyae unter besonderer Beruecksichtigung der spezifischen Immissionsbedingungen des Osterzgebirges

Der im Vorhaben geplante Forschungsansatz geht von Ueberlegungen aus, dass sich veraendernde Umweltbedingungen einen wesentlichen Einfluss auf die Balance und Dynamik von Wirt-Pathogen-Interaktionen und somit auf deren Bedeutung bei der Entstehung relevanter Waldschaeden ausueben. Das 1995 etablierte rDNA-AvaII-RFLP-Muster erlaubt die klare Differenzierung der mitteleuropaeischen Armillaria-Arten auf molekularer Ebene. Mittels PCR-Amplifikation unter verwendung eines ITS-Primer-paares, welches aus der 5'-Region des 18S rRNA-Gens und dem 3'er-Ende des 26S rRNA-gens des Armillaria-rDNA-repeats abgeleitet wurde, wurde ein aeusserst sensitiver Hallimasch-Nachweis erarbeitet. Die Darstellung intraspezifischer rDNA-RFLP- und PCR-RAPD-Polymorphismen der in den Fichtenforsten des Erzgebirges einzigen pathogenen Art A. ostoyae soll sowohl am natuerlichen Standort (Populationen, 'genets') als auch nach Konfrontation mit klonierten Fichtenpflanzen in Gefaessversuchen (Zusammenhang Genotyp-Phaenotyp der Interaktion) weitere Aussagen zur molekularen Basis dieser Wirt-Pathogen Interaktion ermoeglichen. Ferner sollen Gefaessversuche mit 3jaehrigen, klonierten Fichtenpflanzen verschiedener Herkunft, die vor, waehrend und nach einer kontrollierten SO2- und SO3-Behandlung in OTC's mit A. ostoyae inokuliert wurden, klaeren, inwieweit einem Immissionseinfluss ueber den 'Luftweg' eine Bedeutung fuer eine Praedisponierung bzw ein veraendertes Abwehrverhalten der Wirtspflanze zukommt.

Lebensdauer von Überhitzerrohren-Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen^Lebensdauer von Überhitzerrohren - Korrosion und Oxidation bei Zufeuerung von CO2 neutralen Brennstoffen, Mitverbrennung von Biomasse in kohlebefeuerten Dampfkraftwerken

Es soll die Möglichkeit der Mitverbrennung von Biomasse in kohlebefeuerten Dampfkraftwerken unter Berücksichtigung aktueller Entwicklungen, des Standes der Technik und der aktuellen Rahmenbedingungen untersucht werden. Insbesondere sollen die Auswirkungen der Biomassemitverbrennung in Verbindung mit einem flexiblen Kraftwerksbetrieb auf Anlagenkomponenten und den Gesamtkraftwerksprozess untersucht werden. Auftretende Beschränkungen bei der Steigerung des Biomasseanteils über die bisher üblichen Werte sollen identifiziert, diskutiert und, soweit möglich, auch quantifiziert werden. Verbrennungsversuche unter Verwendung verschiedener Biomassen, mit Steinkohle als Basisbrennstoff, unter Variation von Biomasseart und -anteil, der Biomasseeinbringung (vorgemischt, separat) sowie der flexiblen Betriebsweise (Volllast, Teillast) sowie weiteren charakteristischen Reaktionsparameter. Systematische Messungen unter Variation der genannten Parameter, um alle im Rahmen dieses Forschungsprojekts denkbaren Betriebsbereiche der Mitverbrennung von Biomasse möglichst vollständig zu erfassen werden durchgeführt. Rauchgasmessungen, um Aussagen über Emission (NOx, CO, SO2, HCl.), Ausbrand und Feinstaubbildung zu ermöglichen. Sammlung und Analyse von Aschproben. Bewertung der jeweiligen Brennstoffgemische im Hinblick auf Verschlackung und Korrosion anhand von Gaskonzentrationen (CO, O2, SO2/SO3, HCl, H2O), ausgewählten Asche- und Depositionsproben sowie in Verbindung mit vorhandenen Literaturdaten.

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