I takt med att behovet av att minska utsläppen av växthusgasen ökar, ökar även intresset för negativa utsläpp. En lovande teknik för att uppnå negativa utsläpp är koldioxidlagring från biomassa, även kallad BECCS (Bio-Energy Carbon Capture and Storage). Trots teknologins mognad är de stora energibehoven vid lösningsmedelsregenerering ett hinder för storskalig implementering. I den här studien utforskas den relativt okända kinetiken för lösningsmedelsregenerering av kaliumkarbonat i ett steg för att optimera processen. Dessutom undersöks möjligheten att använda vanadin(V)oxid som katalysator för att förbättra desorptionshastigheten. Experimentella analyser utfördes i en sats-reaktor och gick ut på att undersöka förändringen av lösningsmedlets loading över tid genom regelbundna titreringar. Utöver detta undersöks den påverkan som temperatur och omrörning har på desorptionshastigheten. Experimenten utförs vid atmosfärstryck och temperaturer från 80°C till 100°C. Resultaten visade på god repeterbarhet trots svårigheter med temperaturöverskridningar. Desorptionshastigheten var lägre vid 80°C och 90°C än vid 100°C, men de logaritmiska hastighetskonstanterna följde inte en linjär relation mot temperaturinverserna vilket antyder att reaktionen är begränsad av massöverföring. Vidare påverkade inte användandet av en katalysator desorptionskinetiken märkbart, vilket än en gång antyder ett massöverföringsberoende. Slutligen visades ingen märkbar skillnad i desorptionshastighet trots olika omrörningshastigheter. Detta beror troligen på den redan höga massöverföringen som sker vid kokpunkten. Sammanfattningsvis bidrar denna studie med insikter för att förbättra effektiviteten hos regenereringen av lösningsmedel vid BECCS, vilket är avgörande för att motverka utsläppen och möta utmaningarna med klimatförändringarna.

In dieser Dissertation wird ein Prozess für die absorptive CO2-Abtrennung aus Gasströmen vorgestellt, der durch die Nutzung des neu entwickelten Waschmittels GenosorbN in einem Postcombustion-Prozess einen geringeren Energiebedarf als bisher bekannte Verfahren aufweist. Für die Nachrüstung bereits vorhandener Kraftwerke ist der Postcombustion-Prozess vorteilhaft, da er im Vergleich zum IGCC- oder dem Oxyfuel-Verfahren die geringsten Änderungen im Kraftwerksprozess selbst erfordert. Die bisher für die CO2-Abtrennung diskutierten Absorptionsmittel, wie z. B. MEA (Mono-Ethanol-Amin), haben allerdings vor allem in der Regeneration einen sehr hohen Energiebedarf, der vom Kraftwerk zusätzlich zur Verfügung gestellt werden muss. In Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Dresden und der Clariant GmbH wurde das Absorptionsmittel GenosorbN (chemische Bezeichnung: Poly(methyldiglykol)amin) entwickelt. GenosorbN weist als Hybrid-Waschmittel gegenüber CO2 sowohl physikalische als auch chemische Bindungseigenschaften auf. Ausgehend von der Löslichkeitscharakteristik dieses Absorptionsmittels für CO2 und wichtigen Stoffwerten (z. B. Wärmekapazität und Lösungswärme von CO2) wurden mit Hilfe eines umfangreichen Versuchsprogramms an einer Technikumsanlage Betriebsparameter für einen energetisch günstigen technischen Einsatz ermittelt. Dabei hat sich herausgestellt, dass der Absorptionsprozess mit unverdünntem GenosorbN gegenüber einer MEA-Wäsche bei einem CO2-Abscheidegrad von ca. 90 % einen um ca. 20 - 27 % geringeren Energiebedarf in der Waschmittelregeneration aufweisen kann. Außerdem ist für die Desorption ein energetisch minderwertiger Heizdampf mit geringerem Temperatur- bzw. Druckniveau als bei dem MEA-Prozess ausreichend, da die Regenerationstemperatur um 40 - 50 K niedriger ist. Eine zusätzliche Druckabsenkung auf 400 mbar Absolutdruck im Desorber begünstigt die Regeneration deutlich. / This dissertation presents a process for the absorptive CO2-separation from gas streams, which shows a lower energy requirement than established methods by using the newly developed absorption liquid GenosorbN in a postcombustion-process. To retrofit an already existing power plant, the postcombustion-process is advantageous, because it needs the least changes in the power plant-process itself compared to the IGCC- or the Oxyfuel-process. The absorbents discussed for the CO2-separation up to now, for example MEA (mono-ethanol-amine), cause a high energy requirement mainly in the solvent regeneration, which has to be provided additionally from the power plant. The solvent GenosorbN (chemical notation: poly(methyldiglycol)amine) was developed in cooperation between the Institute of Process Engineering and Environmental Engineering of the Technical University of Dresden and the Clariant GmbH. GenosorbN is a hybrid-absorbent and therefore it shows both physical and chemical bonding forces. Based on the solvents characteristic of solubility for CO2 and important data on chemical media (for example heat capacity and enthalpy of solution) operating parameters for an energetic advantageous technical application were identified by a lot of test series at a pilot plant. The measurements show that the absorption process with the undiluted GenosorbN has a circa 20 - 27 % lower energy demand for the solvent regeneration compared to the MEA-process to reach a degree of separation of 90 %. Furthermore a low-value heating steam with lower temperature and therefore lower pressure level suffices because of the significant lower (40 - 50 K) regeneration temperature. An additional pressure reduction to 400 mbar absolute pressure in the regeneration column favours the solvent regeneration considerably.