Feuchtemessung bei der Kohlenstoffabscheidung und -verwertung

Wie man die Qualität von Kohlendioxidgas und die Effizienz des Prozesses sicherstellt

In den letzten Jahren hat das Interesse an der Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage - CCS) als potenzielles Instrument im Kampf gegen den Klimawandel zugenommen.  Das Verfahren funktioniert wie folgt: 

1. Kohlendioxid (CO2) wird aus der Stromerzeugung und aus industriellen Prozessen abgesaugt.

2. das Gas wird komprimiert, bevor es in stillgelegte unterirdische Öl- und Gasreservoirs eingeleitet wird.

3. die Menge an CO2, die in die Atmosphäre gelangt, kann so reduziert werden.

CCS wird bereits in großem Umfang eingesetzt, um die letzten kommerziell nutzbaren Öl- und Gasreserven aus erschöpften Lagerstätten zu fördern.  Da fossile Brennstoffe rasch durch erneuerbare Energieträger ersetzt werden, liegt der Schwerpunkt jetzt auf der schnellstmöglichen Einführung von CCS-Projekten.   

Nach Angaben der Internationalen Energiebehörde gibt es zwischen 8.000 und 55.000 Gt unterirdischer CO₂-Speicherkapazität; zusammen mit anderen Technologien zur Kohlenstoffreduzierung wird dies ausreichen, um unsere globalen Netto-Null-Ziele zu erreichen.

Die zwei Aspekte der Kohlenstoffabscheidung

CCS ist nur ein Teil des Ganzen.  Ebenso wichtig - und vielleicht von größerem kommerziellen Wert - ist die Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (Carbon Capture and Utilization, CCU).  Bei dieser Technik wird das CO₂ an der Quelle aus Kohle- oder Gaskraftwerken, Chemie-, Zement- oder Stahlfabriken oder Biomasse-Energieanlagen abgesaugt.  Sobald das CO2 so aufbereitet ist, dass es die richtige Gasqualität aufweist, kann es als Ausgangsstoff für eine Reihe von Produkten verwendet werden, darunter:

Baustoffe,

Chemikalien

Düngemittel

Kunststoffe

Kraftstoffe

Industrieflüssigkeiten

Bei vielen Anwendungen verbraucht der Prozess der CO2-Gewinnung, -Reinigung und -Wiederverwendung jedoch beträchtliche Mengen an Energie, so dass die Nutzung erneuerbarer Energien ein wichtiger Aspekt eines rentablen CCU-Prozesses ist.  In anderen Bereichen, vor allem bei der Herstellung von Baustoffen, wo CO2 mit kalziumreichen Mineralien kombiniert wird, um Kalziumkarbonat für die Verwendung als Zuschlagstoff oder bei der Zementherstellung zu erzeugen, ist ein Großteil des Prozesses exotherm, wobei nur relativ wenig externe Energie benötigt wird.  

Ein weiterer Aspekt ist die Tatsache, dass viele der Produkte, die unter Verwendung des zurückgewonnenen CO2 hergestellt werden, das Gas am Ende ihrer Lebensdauer wieder in die Atmosphäre abgeben, wenn sie sich zersetzen oder verbrannt werden.  Im Idealfall wird das Gas zurückgewonnen und erneut verarbeitet, um einen geschlossenen Kreislauf zu schaffen.  In der Praxis kann dies natürlich nicht der Fall sein, so dass dieser Faktor bei der Bewertung des Wertes eines CCU-Projekts berücksichtigt werden muss.  Umgekehrt setzen Produkte wie kohlenstoffhaltiger Beton und Kunststoffe oder Kohlenstoffadditive für Nanoröhren und Graphen möglicherweise kein CO2 frei, wenn sie es während der Herstellung in eine andere Chemikalie umwandeln.   

Die Qualität des Gases ist entscheidend für eine erfolgreiche CCU-Einführung

CCU birgt ein beträchtliches Potenzial; der Erfolg hängt jedoch von der Effizienz ab, mit der CO2 abgesaugt und aufbereitet werden kann, um Gas von geeigneter Qualität für die Verwendung als Ausgangsstoff zu erzeugen.   Im Idealfall sollte das CO2 innerhalb derselben Anlage abgeschieden und verwendet werden.  In vielen Fällen wird dies jedoch nicht praktikabel sein, da das Gas komprimiert und durch ein Pipeline-Verteilungsnetz transportiert werden muss. 

Das bei der Stromerzeugung oder bei industriellen Prozessen abgeschiedene CO2 enthält zwangsläufig Verunreinigungen.  Diese müssen entfernt, in ihrer Konzentration verringert oder anderweitig behandelt werden, bevor das Gas verwendet werden kann.  Darüber hinaus können bei der Verteilung des Gases Verunreinigungen z. B. durch undichte Rohre eingebracht werden.  Eine Gasaufbereitung ist daher sowohl in der Phase der Gewinnung und ersten Verdichtung als auch am Ort der Nutzung erforderlich.  

Art und Konzentration der Verunreinigungen sind von Prozess zu Prozess unterschiedlich und können Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff sowie Chemikalien umfassen, die aus den Systemen zur Abtrennung von CO2 aus Verbrennungs- oder Industriegasen mitgeführt werden können.  Gemeinsam ist allen Verfahren die Notwendigkeit, Feuchtigkeit durch Kühlung und Dehydrierung des CO2 zu entfernen.  

Feuchtigkeitsmessung und -entfernung

Das Vorhandensein von Feuchtigkeit in dampfförmiger oder flüssiger Form im CO2 kann zu einer Reihe von Qualitäts-, Effizienz- und Sicherheitsproblemen führen.  Das offensichtlichste Problem ist die Korrosion an den Oberflächen von Stahlrohrleitungen und Verteilungsanlagen mit dem damit verbundenen Risiko von Leckagen sowie Schäden an den Kompressoren, die zur Druckbeaufschlagung des Gases verwendet werden.  Ein weiteres Problem ist die Gefahr einer Reaktion zwischen Wasserdampf und CO2 oder anderen Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff zur Bildung aggressiver Säuren wie Kohlensäure, die wiederum Metalloberflächen und Gummi- oder Kunststoffdichtungen in Rohrleitungen und anderen Anlagen angreifen und zersetzen können.  

Die Überwachung des Vorhandenseins von Feuchtigkeit erfordert spezielle Mess- und Analyseinstrumente.  Diese müssen äußerst zuverlässig und genau sein und über einen längeren Zeitraum gleichbleibende Messwerte liefern.  Diese Geräte müssen auch die entsprechenden Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfüllen und von einem Hersteller unterstützt werden, der über die Erfahrung und das Wissen zur Feuchtigkeitsmessung in anspruchsvollen industriellen Prozessanwendungen verfügt.  

Zwei Geräte, die diese Kriterien erfüllen, sind unsere QMA601 und QMA401 Quarzkristall-Feuchtigkeitsmessgeräte, die schnell auf Veränderungen der Prozessfeuchte reagieren und über integrierte und automatische Funktionen verfügen, die eine langfristige Genauigkeit und eine auf nationale Standards rückführbare Original-Werkskalibrierung gewährleisten. Wie Sie es von einem der weltweit führenden Hersteller von Sensoren und Messgeräten erwarten können, werden diese Feuchtemessgeräte durch ein umfassendes Angebot an technischen Supportleistungen unterstützt.  

Mit 50 Jahren Erfahrung in der Entwicklung innovativer Präzisionsinstrumente sind wir die Anwendungsexperten für Feuchtemessungen für alle Anwendungen im Bereich Carbon Capture and Storage. Wenn Sie Ihre Anforderungen besprechen möchten, nehmen Sie bitte noch heute Kontakt mit unserem Team auf.   

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