Vorlesung 13 "Alternative Verfahren" Flashcards
Was sind die Ziele der alternativen Verfahren?
- Erzeugung verwertbarer “Produkte”
- Baustoffe durch Schlackenschmelze
- Synthesegas/Wasserstoff/Methanol/Treibstoffe
- Wertstoffrückgewinnung
- höhere Energieeffizienz
Was ist die Pyrolyse und wie funktioniert die Wärmebereitstellung?
- endothermer Prozess
- Wärmebereitstellung
- indirekte Beheizung über die Wand
- direkte Eingabe eines heißen Wärmeträgers (heißer Sand, glühende Kohlenstoffteilchen, heiße Rauchgase, …) in den Reaktor
Wie kann der Prozess der Pyrolyse eingeteilt werden?
- Geschwindigkeit: Schnelle (Flash-) vs. langsame Pyrolyse
- Temperatur:
- Niedertemperaturpyrolyse: < 500°C
- Mitteltemperaturpyrolyse: 500-800 °C
- Hochtemperaturpyrolyse: > 800 °C
Welche Produkte entstehen bei der Pyrolyse?
- Pyrolysekoks
- Pyrolysegas
- Pyrolyseöl inkl. wässrige Phase
Welche Varianten der Pyrolyse gibt es?
Als Vorschaltverfahren
- Pyrolysegas und -koks wird in einem konventionellen/bereits bestehenden thermischen Prozess verbrannt
Als Teilschritt von Verbrennungs-Schmelzverfahren
- Einsatz einer Pyrolysestufe im Rahmen eines Hochtemperaturprozesses
- Pyrolysegas und -koks werden gemeinsam oberhalb der Schmelztemperatur der Schlacke verbrannt
- Schlacke fällt als verglastes Produkt an (günstiges Eluatverhalten)
Als Gesamtverfahren
- Lediglich Nutzung des Pyrolysegases
- Koks/Feststoff wird nicht weiter umgesetzt, fällt als Produkt/Reststoff an
Was ist die Vergasung und wie funktioniert die Wärmebereitstellung?
- endothermer Prozess
- Wärmebereitstellung:
- Autotherm: Teiloxidation des Brennstoffs
- Allotherm: Beheizung über Wärmeträger, Dampf, etc. (Wand allein nicht ausreichend)
Welche Vergasungsmittel werden bei der Vergasung eingesetzt?
- Luft
- Sauerstoff
- Wasserdampf
- Kohlendioxid
Welche Produkte entstehen bei der Vergasung?
- Koks
- Gas
- CO, H2
- gasförmige KW
- Teere
- Staub
- sonst. Schadgase (SOx, H2S, HCl, NOx…)
Welche Varianten gibt es bei der Vergasung?
Als Teilschritt von gestuften Verbrennungsverfahren
- erst Vergasung, dann Verbrennung (räumlich getrennt)
- meist Aufbereitung der Abfälle notwendig
Als Vorschaltverfahren
- Integration in weiteren thermischen Prozess (Kalk-, Zement-, Kraftwerk)
Als Teilschritt von Verbrennungs-Schmelzverfahren
- Einsatz einer Vergasungsstufe im Rahmen eines Hochtemperaturprozesses
- Synthesegas, Flugasche, (Vergaserkoks) werden (gemeinsam) oberhalb der Schmelztemperatur verbrannt
- Schlacke fällt als verglastes Produkt an (günstiges Eluatverhalten)
Alleinstehendes Verfahren zur Gaserzeugung
- Hauptziel: Herstellung von Synthesegas
Wie funktioniert das Plasmaverfahren?
- Ionisiertes Gas durch Abspaltung von Elektronen
- Ionisierung durch hohe Energiedichte -> T > 2000 °C -> Schadstoffzerstörung durch hohe Temperaturen
- Plasmaerzeugung in technischer Anwendung durch Gleichstromlichtbögen
- Übertragung der Energie des Lichtbogens auf einen Gasstrom -> Ionisierung
- Arbeitsgas Argon, Stickstoff (Pyrolyse) bzw. Luft, Sauerstoff, Dampf (Vergasung)
- übertragende und nicht übertragende Lichtbögen
Welche Varianten beim Plasmaverfahren gibt es?
Plasmapyrolyse
- Behandlung mit Plasma in inerter Atmosphäre
- Vielzahl von Forschungsarbeiten an sortenreinen Abfällen (Kunststoffe, Altreifen)
- Produkte: Heizwertreiches Gas, verglaste Schlacke
- Keine industrielle Anwendung für feste Abfallstoffe bekannt
Plasmavergasung
- Durch Zugabe eines Oxidationsmittel wird Teil der im Einsatzstoff enthaltenen Energie als Wärmequelle genutzt (Effizienz!)
- Übertragener Lichtbogen zur Verglasung der Schlacken
- Einstufige Plasmavergasung: Abfälle werden mittels Plasma direkt vergast und aufgeschmolzen (Kleine Abfallströme mit hohem Schadpotential: Asbest, Filterstäube, Krankenhausabfälle)
- Zweistufige Plasmavergasung: Erst “konventionelle” Vergasung, Behandlung der Prozessgase (und Vergasungsrückstände) mit Plasma
Was ist die Verölung?
- (Rück-)Gewinnung von Kohlenwasserstoffen
Welchen verbreiteter Ansatz bei der Verölung gibt es?
- Lösen (“Schmelzen”) in Träger-(Alt-)Öl
- Vergleichsweise niedrige Temperaturen
- Rektifikation der erzeugten Ölfraktion
- Häufig Einsatz eines Katalysators
Welche möglichen Problempunkte gibt es bei der Verölung?
- Inputspektrum (Heteroatome)
- Produktqualität (Einsatz der Öle)
- Ölverbrauch
Wovon hängt die Zielsetzung der Verfahren ab?
- Vorschaltanlagen: thermische Aufbereitung” zur Brennstoffsubstitution
- Hochtemperaturverfahren: Maximale Inertisierung der Schlacken und meist Erzeugung von Synthesegas
- Energiebereitstellung (Kraftstofferzeugung): Direkte oder indirekte Nutzung chemischer Energie in Kraftmaschinen
