Mal alles in der richtigen Reihenfolge


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Geschrieben von Werner am 30. Juni 2019 00:54:40:

Als Antwort auf: inn Deiner Aussage geschrieben von Obi am 29. Juni 2019 18:18:40:

Moin Obi,

Strömungslehre heißt oft, das Pferd von hinten aufzuzäumen, wenn man etwas berechnen möchte. So haben wir es im Studium gehabt.

Aber nun mal zur Klarstellung, wer hier was pumpt und warum:

bei der gedachten Anordnung passiert erstmal gar nichts, das U-Rohr ist lufterfüllt und fertig.

Dann wird der Verdichter angeworfen (Vakuumpumpe sag ich nicht gerne, weil diese Maschinenart in der Regel einen sehr schlechten Wirkungsgrad hat und nur für sehr kleine Mengen gebaut wird. Außerdem ist eine Vakuumpumpe keine Pumpe, sondern ein Verdichter, der von niedrigem Druck auf Atmosphärendruck verdichtet)

Also, 1. der Verdichter wird angeworfen und die Luft im U-Rohr strömt unter Eigendruck dem Verdichter zu.

2. Der Druck im U-Rohr fällt.

3. Der Atmosphärendruck drückt das Wasser im U-Rohr hoch und immer höher.

4. Der Druck fällt weiter.

5. Die ersten Ausgasungen verzögern den weiteren Abfall des Druck etwas.

6. Der Siedepunkt des Wassers ist erreicht und der Druck fällt kaum noch, lediglich durch die Verdampfung wird das Wasser allmählich kälter und dadurch sinkt der Druck abermals, aber sehr sehr langsam und nur um wenige Millibar.

7. Der Wasserstand steht jetzt über dem Überlaufwehr, wobei vermutlich eine Druckregelung im Zulauf her muß, weil wegen der atmosphärischen Druckschwankungen die Steighöhe nie genau gleich sein wird.

8. Die ablaufseitige Pumpe wird gestartet.

9. Der Wasserstand sinkt durch die Entnahme auf der Ablaufseite.

10. Der atmosphärische Druck schiebt auf der Zulaufseite wieder nach, weil durch den niedrigeren Wasserstand der Gegendruck gefallen ist.

11. Die Pumpe fördert auf der Ablaufseite weiter das Wasser raus. Eine Regelung an dieser Stelle ist ebenfalls supersinnvoll.

12. Frisches Wasser gelangt in das Steigrohr und fängt an auszugasen.

13. Durch den gestiegenen Druck fällt der Wasserstand auf der Zulaufseite. Der Verdichter bekommt Arbeit und schafft die Gase zusammen mit dem Wasserdampf aus dem oberen Teil des U-Rohrs.

14. Die Standregelung regelt die Ablaufpumpe immer wieder so nach, daß sich stabile Verhältnisse einstellen.


Drücken tut nur die Atmosphäre. Eine Pumpe auf dem Zulauf würde Druck erzeugen und die Ausgasung verhindern.


Ääähhm, ja . . . . was wollten wir nochmal ? Ach ja, das CO2 abscheiden und verwenden. Das CO2 in Wasser lösen halte ich für Käse, dann wäre der Prozeß einfach nur wieder rückwärts gelaufen.

Also drücken wir mit dem Verdichter das "abgesaugte" Gas in eine Adsorberbatterie, die mit Zeolithen gefüllt ist. Es gibt selektive Adsorbenzien, die das CO2 festhalten und Sauerstoff und Stickstoff passieren lassen. Allerdings muß vorher der Wasserdampf weg und andere Gase, wie Schwefelverbindungen etc. dürfen auch den Adsorber nicht belegen.

Wir schalten also eine Reinigungsstufe davor, die Wasserdampf und Aromaten und Schwefelverbindungen rausfischt. Es empfiehlt sich für eine halbwegs effektive Ausnutzung der Adsorberbetten ein Druckverhältnis von mindestens 1:2. Das bedeutet, der Verdichter muß mindestens einen Druck von 1 barü aufbringen. Das Gas muß anschließend gekühlt werden, damit die Adsorber die Komponenten auch aufnehmen.

Der größte Teil des Wassers wird hinter dem Kühler auskondensieren und kann so abgeleitet werden. Das Wasser enthält keine Salze und könnte für irgendetwas gesammelt werden, z.B. Batteriewasser o.ä.

Leider wird auch CO2 wieder in Lösung gehen, aber da das eine gewisse Zeit braucht, könnte man mit geschickter Prozeßführung diesen Vorgang minimieren.

Die belegten Adsorber werden wechselseitig zur Atmosphäre hin entspannt und mit Regenerationsgas (Erklärung folgt) durchgespült. Man spricht vom Pressure-Swing-Verfahren.

Nachdem nur noch Sauerstoff, Stickstoff, CO2 und ein paar Edelgase im Prozeßstrom sind, wird dieser durch die CO2-Adsorber geleitet. Dort passiert das gleiche mit dem CO2, allerdings wird dies nicht zur Atmosphäre entspannt, sondern kommt in den beabsichtigten Umwandlungsprozeß.

Die anderen Gase, O2 und N2 werden als Regenerationsgas zum Durchspülen der Adsorber verwendet.


Also etwas Energie muß man schon aufwenden für dem Prozeß. Man könnte das CO2 auch chemisch binden mit Monoethanolamin (MEA) und thermisch wieder ausheizen. Mit diesem Verfahren habe ich aber nicht so viel Erfahrung und da gibt es auch wieder andere Probleme.


Gruß

Werner

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