Engler-Bunte-Institut, Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie | EBI ceb
Tobias Stegmaier, M. Sc.

Tobias Stegmaier, M. Sc.

  • Engler-Bunte-Institut, EBI ceb
    Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie

    Engler-Bunte-Ring 1
    76131 Karlsruhe

Hydrodynamik und Stofftransport viskoser Systeme in Packungskolonnen

Die Gaswäsche zur Abscheidung von Kohlenstoffdioxid aus unterschiedlichen Feedgasen stellt ein in der Industrie etabliertes Verfahren zur Gasaufbereitung dar. Hierfür wird eine am Engler-Bunte-Institut (EBI) entwickelte isotherme chemische Wäsche auf Basis von ionischen Flüssigkeiten (IL) untersucht, welche bereits erfolgreich bei der Biogasaufbereitung eingesetzt wurde. Aufgrund des vernachlässigbaren Dampfdrucks der IL und hoher Selektivitäten bzgl. der bevorzugten Absorption von Kohlenstoffdioxid ermöglicht dieses Verfahren gegenüber herkömmlichen Gaswäschen signifikante Energieeinsparungen.

Die vergleichsweise hohe Viskosität der ILs führt in der Regel jedoch zu Stofftransportlimitierungen bei der Absorption von CO2. In der Literatur finden sich hauptsächlich Korrelationen, die Wasser als Medium zur Charakterisierung des Stofftransports verwenden. Diese sind somit aufgrund der sich stark unterscheidenden Stoffeigenschaften nicht für IL zulässig. Hierfür werden am EBI ceb an einer Anlage im Technikumsmaßstab (Bild) experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um den Stofftransport bei der Absorption von CO2 mit IL in ausreichender Güte modellieren zu können. Neben der Viskosität wird auch der Einfluss anderer Stoffeigenschaften wie bspw. der Oberflächenspannung erforscht, um das hydrodynamische Verhalten der Flüssigkeit in der Packungskolonne gezielt beschreiben zu können. Dadurch soll ein allgemein gültiges Stofftransportmodell für viskose Flüssigkeiten in Packungskolonnen erstellt und validiert werden, um eine optimale Auslegung bei der Gasaufbereitung mit IL zu ermöglichen. Weitere Schwerpunkte liegen auf der Erarbeitung und Realisierung neuer Einsatzbereiche der Gasaufbereitung mit IL, wie z.B. die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid aus der Luft (mehr Infos hier).

Arbeitsschwerpunkte

  • Experimentelle Bestimmung von hydrodynamischen Kenngrößen in Packungskolonnen in Abhängigkeit diverser Stoffeigenschaften (Viskosität, Oberflächenspannung)
  • Experimentelle Bestimmung des Stofftransports in Packungskolonnen für viskose Systeme
  • Modellierung der Hydrodynamik bzw. des Stofftransports in Packungskolonnen

Eine Übersicht zum Forschungsthema finden Sie hier

Ausgewählte Veröffentlichungen


Ionic liquids in pressure-swing chemical absorption of CO2.
Stegmaier, T.; Schäffer, J.; Ortloff, F.; Iliev, B.; Schubert, T.; Graf, F.; Kolb, T.
2019, September 10. 4th International Conference on Ionic Liquids in Separation and Purification Technology (ILSEPT 2019), Sitges, Spanien, 8.–11. September 2019
Providing CO2 by pressure-swing chemical absorption: Ionic liquid-based CO2 separation technology.
Stegmaier, T.; Schäffer, J.; Ortloff, F.; Graf, F.; Kolb, T.
2019, Juni 24. 17th International Conference on Carbon Dioxide Utilization (ICCDU 2019), Aachen, Deutschland, 23.–27. Juni 2019
Heat source localisation by trilateration of helium II second sound detected with transition edge sensors thermometry.
Furci, H.; Stegmaier, T.; Koettig, T.; Vandoni, G.
2019. IOP conference series / Materials science and engineering, 502, Article: 012115. doi:10.1088/1757-899X/502/1/012115