Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Spektroskopische Qualitätsüberwachung von Biogaswaschmittellösungen - FNR-SQUB; Teilvorhaben 2

Anschrift
Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA)
47229 Duisburg
Bliersheimer Str. 58-60
Kontakt
Dr.-Ing. Egon Erich
Tel: +49 2065-418268
E-Mail: erich@iuta.de
FKZ
22008511
Anfang
01.07.2011
Ende
30.06.2013
Aufgabenbeschreibung
Zielstellung des Projektes ist die Entwicklung und Einführung eines kostengünstigen spektrometrischen in-line-Verfahrens zur Qualitätsüberwachung chemischer Biogaswaschmittel. Unerwünschte, in Nebenreaktionen anfallende Stoffe reduzieren die Kapazität des Waschmittels und erhöhen dessen Korrosivität rapide. Ihre Entstehung wird durch im Biogas enthaltene Komponenten und die Fahrweise der Anlage beeinflusst. Die Kenntnis und Auswertung der Zerfallsprodukte liefert Schlüsselinformationen für den dauerhaft stabilen Betrieb von Aminwaschanlagen. Bislang setzt die notwendige Analytik einen erheblichen Laboraufwand voraus. Die im Rahmen des Projektes zu entwickelnde und zu validierende spektrometrische Technologie erlaubt den direkten in-line-Zugriff auf den Waschmittelzustand und kommt damit dem Anlagenbetrieb unmittelbar zugute.Im Ergebnis soll die entwickelte Messeinrichtung, die mehrere spektroskopische Methoden beinhalten kann, an einer Biogasaufbereitungsanlage unter realen Prozessbedingungen erprobt werden. Das Projekt sieht vor: Charakterisierung des Chemismus der Amin-Degradationswege, Identifikation, Beschaffung oder ggf. Isolation von Marker-Substanzen. Nach Auswahl und Eignungsprüfung in Frage kommender spektroskopischer Nachweisverfahren, der Methodenentwicklung und chemometrischer Auswertungsprozeduren soll eine low cost Konfiguration erstellt werden. Der Einsatz des Messgerätes an einer BGAA soll u. a. Amin-Qualitätsstandards weiterentwickeln helfen.
Ergebnisdarstellung
Das Projekt lieferte eine Vielzahl neuer Erkenntnisse. Hervorzuheben ist, dass die konkreten Einsatzbedingungen der aminhaltigen Waschmittel in einer Anlage einen deutlichen Einfluss auf das Waschmittelverhalten ausüben. DGA erwies sich überraschend als äußerst degradationsstabil. Bei Desorptionstemperaturen unter 120°C ist damit der bisherige Kenntnisstand zur Waschmittelstabilität von DGA neu zu bewerten. Alle getesteten spektrometrischen Verfahren (UV/VIS-, IR- und Ramanverfahren) bieten Potential zur qualitativen und quantitativen Bestimmung typischer Degrationsprodukte, sind jedoch für den Nachweis von Degradationsproduktspuren, wie in den Waschmittelproben, die im Projekt untersucht wurden, limitiert. Die erfolgreiche gerätetechnische und chemometrische Umsetzung für ein low-cost Spektrometer (MIRmittleres IR) zeigte, dass das Messverfahren technisch zuverlässig umgesetzt werden konnte. Der besondere Vorteil des MIR-Verfahrens liegt in der kostengünstigen direkten Verfolgung der chemischen Gleichgewichtsreaktionen während der Absorption und Desorption von CO2. Durch die direkte Messung relevanter Konzentrationen für Carbamat- bzw. Carbonatspecies ist eine energetisch vorteilhafte Beeinflussung der Beladung und der Reaktionsgeschwindigkeiten und somit eine erhebliche Effizienzsteigerung bestehender und künftiger chemischer Gaswäschen möglich. Für das Waschmittel AminSelect BD-105 (Gemisch von DGA und MDEA) von Dreyer & Bosse im Biogaseinsatz reichen aufgrund der hohen chemischen Stabilität regelmäßige Laboruntersuchung zur Kontrolle des Waschmittels aus. Die entwickelte Methodik und die Ergebnisse zur Bestimmung der Degradationsmechanismen können nutzbringend auf andere aminhaltige Waschmittel übertragen werden. Weiterer Forschungsbedarf zeichnet sich insbesondere zur Bewertung der Degradationskinetik kommerzieller Aminwaschflüssigkeiten bei geringeren Desorptionstemperaturen (ca. 85 – 110°C) ab.

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