Zusammenfassung
Das Projekt zielt auf eine Verwendung von feuchten CO2-Gasströmen, wie sie bei der Aufbereitung von Biogas zu Biomethan oder von Erdgas entstehen. Die Trocknung dieser Gasströme ist dabei für viele Anwendungen eine essentielle Anforderung. Im Projekt wird ein membrantechnologisches Trocknungsverfahren entwickelt und getestet. Dieses Verfahren hat im Vergleich zu Ad- und Absorptionsverfahren den Vorteil energetisch günstiger zu arbeiten. Zudem soll durch den Einsatz einer temperaturstabilen, anorganischen mikro- oder mesoporösen Trennmembran eine Betriebsweise bei hohen Temperaturen ermöglicht werden, sodass das Permeat (Wasser oder Wasserdampf) zur Wärmerückgewinnung verwendet werden kann.
Im Projekt wurden sogenannte MFI (Mobile Five)-Membranen hergestellt und getestet. Als Träger dienten kommerziell erhältliche, asymmetrische Korundträger. Die Träger wurden im Labor bei 120 °C und Feedströmen von 3-21 l/h getestet, um die Einflussfaktoren auf die Trenneigenschaften der Membran zu quantifizieren.
Ergebnisse:
- Durch Wasserdampfkondensation in den Poren der Membran sinkt die Permeabilität für CO2 beachtlich (Kapillarkondensation). Dieser Effekt wird für das Trennverfahren ausgenutzt.
- Unterhalb eines H2O:CO2-Verhältnisses von 0,5 ist die Trennschärfe sehr niedrig, da nicht nicht genügend Wasser für die Kapillarkondensation zur Verfügung steht.
- Die Permeabilität für Wasserdampf bleibt unabhängig vom H2O:CO2-Verhältnis konstant hoch. Die Permeabilität für CO2 sinkt sprunghaft bei einem H2O:CO2-Verhältnis von 0,4-0,7 je nach Feedstrom.
- Der sinnvolle Arbeitsbereich (Druck, Temperatur) für dieses Verfahren orientiert sich an den Bedingungen einer Aminwäsche.
- In einer Versuchsanlage konnten die Laborergebnisse bestätigt werden. Bei einem Wassergehalt im Feed von 198 g/h und einer CO2-Zufluss von 600 l/h konnte ca. 72 % des Wassers abgeschieden werden.
