Schach M.-O. Entwicklung und Analyse von Prozessen und Regelstrukturen zur wirtschaftlichen Abtrennung von CO2 aus Kraftwerksrauchgasen / Hrsg.: TU Bergakademie Freiberg, Der Rektor. - Freiberg: Technische Universität Bergakademie Freiberg, 2013. - 174 S.: Ill. - (Freiberger Forschungshefte. A. Verfahrenstechnik; 909). - Bibliogr.: S.161-174. - ISBN 978-3-86012-451-2  Место хранения:   01 | ГПНТБ СО РАН | Новосибирск

Оглавление / Contents

1 Einleitung ................................................... 1 2 Stand des Wissens ............................................ 7 2.1 Grandlagen der CO2-Absorption ........................... 7 2.1.1 Lösungsmittel für die CO2-Abtrennung ............. 9 2.1.2 Simulation und Modeiiierang der Absorption von CO2 ............................................. 11 2.1.3 Prozesskonfigurationen .......................... 13 2.1.3.1 Veränderung der Temperaturprofile ...... 15 2.1.3.2 Energie-Shift .......................... 17 2.1.3.3 Split-Flow ............................. 20 2.1.3.4 Fazit .................................. 20 2.1.4 Regelungskonztepte für CO2-Absorptionsprozesse ......................... 21 2.1.4.1 Fazit .................................. 26 3 Kostenmodell ................................................ 27 3.1 Berechnung der Apparatekosten .......................... 27 3.1.1 Wärmeübertrager ................................. 28 3.1.2 Pumpen und Kompressoren ......................... 30 3.1.3 Kolonnen ........................................ 30 3.1.4 Dampf-und Kondensatleitung ...................... 31 3.2 Berechnung des Gesamtkapitalbedarfs und der Betriebs- und Wartungskosten ..................................... 32 3.3 Bestimmung der jährlichen nivellierten Kosten .......... 33 3.3.1 Annahmen ........................................ 33 3.3.2 Einfluss der Inflation .......................... 34 3.3.3 Bestimmung der nivellierten jährlichen Kosten ... 35 3.3.4 Berechnung der Stromgestehungskosten und Kosten für CO2 avoided .......................... 38 4 Reaktive Absorption von CO2 ................................. 41 4.1 Modellierung und Simulation ............................ 42 4.1.1 Vergleich mit experimentellen Daten ............. 44 4.2 Referenzprozess ........................................ 48 4.3 Alternative Prozesskonfigurationen ..................... 54 4.3.1 Absorberzwischenkühlung ......................... 54 4.3.2 Absorberzwischenkühlung mit Kondensatorintegration .......................... 58 4.3.3 Desorberzwischenüberhitzung ..................... 60 4.3.4 Matrix Stripper ................................. 62 4.3.5 Split Flow ...................................... 64 4.3.6 2 Desorber ...................................... 65 4.3.7 Auswertung ...................................... 69 5 Exergoökonomische Analyse ................................... 71 5.1 Berechnung der physikalischen Exergie .................. 73 5.2 Berechnung der chemischen Exergie ...................... 74 5.3 Grundlagen der exergoökonomischen Analyse .............. 78 5.4 Analyse des Referenzprozesses .......................... 80 5.4.1 Verbesserungen des Referenzprozesses ............ 84 6 Entwicklung von Regelungsstrukturen ......................... 87 6.1 Definition der Zielfunktion ............................ 88 6.2 Freiheitsgradanalyse ................................... 89 6.3 Prozessbeschränkungen und Störungen .................... 91 6.3.1 Prozessbeschränkungen ........................... 92 6.3.2 Störungen ....................................... 93 6.4 Basisregelung .......................................... 94 6.5 Prozessoptimierung ..................................... 95 6.6 Auswahl der selbstoptimierenden Regelgrößen ............ 98 6.6.1 Lokale Analyse ................................. 100 6.6.1.1 Identifikation der selbstoptimierenden Regelgrößen ....... 102 6.6.1.2 Analyse der Verkopplung ............... 105 6.6.2 Reale Verluste bei Verwendung konstanter Setpoints ...................................... 108 7 Alternative Trennprozesse .................................. 115 7.1. Analyse der kryogenen CO2 Abtrennung .................. 119 7.1.1 Modellierung ................................... 121 7.1.1.1 Dampf-Flüssig Gleichgewichte .......... 121 7.1.1.2 Fest-Flüssig Gleichgewicht ............ 122 7.1.1.3 Modellierung der Wärmeübertragung ..... 123 7.1.2 Entwurf des Prozesses .......................... 124 7.1.2.1 Wärmeintegration ...................... 125 7.1.2.2 Analyse und Verbesserung der externen Kühlung ............................... 128 7.1.2.3 Ergebnis .............................. 131 7.1.3 Ökonomische Analyse ............................ 133 7.1.3.1 Auswahl der Komponenten ............... 133 7.1.4 Resultate ...................................... 136 8 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 139 A Exergoökonomische Analyse .................................. 143 B Regelung ................................................... 147 C Prozesssynthese ............................................ 155 Literatur ..................................................... 160