It’s a match: Systematische Suche nach Ko-Lösungsmitteln für die chemische Absorption
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2023
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Conference Poster
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Die Auswahl des richtigen Lösungsmittels entscheidet über den Erfolg der chemischen Absorption zur CO2-Abtrennung. Ein zusätzliches Ko-Lösungsmittel eröffnet Effizienzpotenziale, gleichzeitig erschwert der größere Gestaltungsspielraum die Lösungsmittelauswahl. Zur zielgerichteten Auswahl von Lösungsmitteln wurden daher systematische Methoden entwickelt, die Prozessmodelle mit prädiktiven thermo-dynamischen Modellen kombinieren [1]. Bisher standen hierbei nicht-geladene Systeme im Vordergrund. Die chemische Absorption führt aber in der Regel zu Elektrolytlösungen und erfordert daher thermodynamische Modelle, die den Einfluss der Ionen berücksichtigen. Eine Möglichkeit hierzu sind Elektrolyt-Zustandsgleichungen, wie beispielsweise die electrolyte PC-SAFT Zustandsgleichung (ePC-SAFT) [2]. Das ePC-SAFT-Modell beschreibt Gleichgewichtseigenschaften von Elektrolytlösungen mit hoher Güte [3], sodass es aussichtsreich erscheint, auf dieser Basis nach Lösungsmitteln zu suchen.
In dieser Arbeit präsentieren wir ein Framework für die Auswahl von Ko-Lösungsmitteln für die chemische Absorption. Das Framework kombiniert ein rigoroses Gleichgewichtsmodell des chemischen Absorptionsprozesses mit ePC-SAFT als thermodynamischem Modell. Neben dem Screening von Ko-Lösungsmitteln optimiert das Framework gleichzeitig die Prozessbedingungen.
Für eine Fallstudie zur Gaswäsche screenen wir potenzielle physikalische Ko-Lösungsmittel, die die Betriebskosten pro kg abgetrennten Sauergas bei optimalen Prozessbedingungen minimieren. Dabei identifizieren wir eine Rangfolge der am besten geeigneten Ko-Lösungsmittel. Alle Kandidaten reduzieren die Betriebskosten im Vergleich zu einem Szenario ohne Ko-Lösungsmittel deutlich. Das entwickelte Framework ermöglicht somit die Auswahl effizienter Ko-Lösungsmittel in Anwendun-gen mit Elektrolytmischungen, sodass die Prozess-Performance optimiert wird.
[1] Borhani und Wang, Renewable Sustainable Energy Rev., 2019, 114, 109299.
[2] Bülow et al., Ind. Eng. Chem. Res., 2021, 60, 17, 6327-6336.
[3] Bülow et al., Fluid Phase Equilib., 2021, 535, 112967.
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Thermodynamik-Kolloquium 2023
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09696 - Bardow, André / Bardow, André