2021-09-01  –  2024-08-31

298.428,95 EUR

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 5 - Georessourcen und Materialtechnik - Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik, Aachen, Nordrhein-Westfalen

03EE5076D

CO2 Nutzung bei Industrieprozessen [EA1370]

01232603/1  –  CONDRA - Kombinierte CO2-Abtrennung und Energieeinsparung an Industrieöfen durch Nutzung dezentral erzeugten Rein-Sauerstoffs

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Ziel des Verbundvorhabens ist die Demonstration der CO2-Abtrennung aus gasbeheizten Industrieöfen. Der Lösungsansatz basiert auf einer Oxyfuel-Verbrennung des Brenngases mit reinem O2. Das Abgas besteht in diesem Fall hauptsächlich aus CO2 und H2O (Dampf), letzterer wird in einem gesonderten Verfahrensschritt auskondensiert. Der erforderliche Sauerstoff wird vor Ort mit keramischen Membranen erzeugt. Die Membrananlage ist mit dem Ofen gekoppelt, d. h. sie wird mit Abwärme beheizt. Eine Alternative stellt die Beheizung der Anlage mit Erdgas dar. Bei Hochtemperaturprozessen ist der Einsatz reinen Sauerstoffs als Oxidator häufig lukrativ, da eine deutliche Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades ohne hohen apparativen Aufwand zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgas möglich ist. Es wird davon ausgegangen, dass deutlich mehr Primärenergie (Erdgas) eingespart werden kann, als an zusätzlich aufzuwendender el. Energie für die O2-Abtrennung aufgewendet werden muss. So wird bei dem typischen el. Energiebedarf des Membrantrennverfahrens bereits bei 1000 °C ein Einsparverhältnis von 15:1 erreicht, d. h. 1 kWh el. Energie für die O2-Erzeugung spart 15 kWh Erdgas ein. Im Gegensatz zu anderen CO2-Abtrennverfahren wird keine zusätzliche Energie für die Abtrennung benötigt, sondern sogar Primärenergie eingespart und gleichzeitig die anfallende CO2-Menge verringert. Im Projekt wird ein Oxyfuel-Ofen mit einer O2-Membrananlage gekoppelt. Das Wasser wird aus dem Abgas auskondensiert und der CO2-reiche Produktstrom analysiert. Der Gesamtprozess wird hinsichtlich des Energiebedarfs, der Einsatzflexibilität und der CO2-Reinheit optimiert. Die Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Optimierung der Prozessstabilität und Fahrweise und der Vorbereitung für die industrielle Umsetzung. Im Hinblick auf die geplante Kommerzialisierung wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unter Einbeziehung energetischer und ökologischer Kriterien für verschiedene Szenarien durchgeführt.