Amine und Aminmischungen zur CO2-Absorption aus Kraftwerksrauchgasen und ihr Energiebedarf zur Regeneration

Zur Reduktion des Treibhausgases kann dieses abgeschieden und gespeichert werden. Das Post-Combustion Verfahren mit Aminwäsche bietet dabei eine vielversprechende Möglichkeit die -Emissionen von fossil befeuerten Kraftwerken zu vermindern. Die zur -Absorption meist eingesetzte Lösung von 30 Gew.-% Monoethanolamin (MEA) benötigt für die thermische Regeneration einen hohen Energiebedarf, der den Kraftwerkswirkungsgrad um bis zu 15 %-Punkte reduziert. Um diesen zu senken, ist es das Ziel dieser Arbeit zu MEA alternative Lösungsmittel, die eine effiziente -Abscheidung ermöglichen, zu identifizieren. Dazu wird in dieser Arbeit eine Methodik vorgestellt, die auf Grundlage von Screening-Ergebnissen die Abschätzung des Energiebedarfs zur Regeneration frühzeitig ermöglicht. Zunächst wird in diesem breit angelegten Screening das Absorptions- und Desorptionsvermögen einer Vielzahl an wässrigen Lösungen von Aminen und Aminmischungen ermittelt. Daraufhin wird eine Auswahl anhand vorteilhafter Eigenschaften gegenüber MEA getroffen, wobei eine hohe Absorptionsrate sowie Arbeitskapazität bei gleichzeitig kleiner 90 °C-Beladung von Vorteil sind. Anschließend werden in einer umfassenden Charakterisierung lösungsmittelspezifische Kenndaten, die zur Ermittlung des Energiebedarfs benötigt werden, bestimmt. Diese umfassen die Gleichgewichtsisothermen bei Absorptions- und Desorptionsbedingungen sowie die Absorptionsenthalpie. Auf deren Basis wird im Weiteren ein Modell entwickelt, um den Energiebedarf zur Regeneration zu berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Energiebedarf gegenüber MEA speziell für Lösungsmittel mit geringer 90 °C-Beladung und großer Arbeitskapazität reduziert werden kann, wobei die Stabilität der -Amin-Bindung eine entscheidende Rolle spielt. Schließlich wird zur Abschätzung des Energiebedarfs eine Korrelation auf Grundlage der Screening-Ergebnisse aufgestellt und auf alle untersuchten Lösungsmittel angewendet. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass speziell sekundäre Amine und Aminmischungen von Poly- und sekundären Aminen mit einem Trägeramin Potential zur Senkung des Energiebedarfs aufweisen und dieser gegenüber MEA bei vergleichbarer Kinetik um über 40 % reduziert werden kann.