Allotherme Vergasung von Braunkohle und Gasreinigung

DGMK-Tagung “Konversion von Biomassen und Kohlen”
9.-11. Mai 2016 in Rotenburg a.d.F.
Allotherme Vergasung von Braunkohle und Gasreinigung mit integrierter Abtrennung von CO2 zur Optimierung des C/H/O-Verhältnisses im Produktgas
P. Treiber, M. Neubert, J. Leimert, J. Karl
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Abstract
Durch die zunehmende Abhängigkeit von Erdgasimporten wird die Erzeugung von synthetischem Erdgas aus Kohle und Biomasse innerhalb der Europäischen Union wieder verstärkt
diskutiert. Für die Erzeugung von Substitute Natural Gas (SNG) sind mehrere Prozessschritte erforderlich. Im europäischen Forschungsprojekt CO2freeSNG2.0 werden die bisherigen
Forschungsaktivitäten am Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik (EVT) der FriedrichAlexander-Universität bezüglich der Vergasung
und Methanisierung von Kohle weiter vertieft. Zur
bisher propagierten Heißgasreinigung wird zusätzlich eine Gaswäsche auf Basis des BenfieldVerfahrens bei erhöhten Temperaturen in die Prozesskette integriert, die die kombinierte Abtren3 nung von Teerkomponenten, Schwefelverbindungen und CO2 ermöglichen soll. Im Vergleich zu
herkömmlichen Verfahren,
ist der Benfield4 1 Prozess für diesen Einsatz als Gasreinigungsvariant für eine SNG-Produktion mit bis zu 50 MW
Brennstoffleistung vorteilhaft. Neben geringeren
Investitionskosten würde der Einsatz einer Karbonatwäsche für die Gasreinigung von Synthese2 gas für dezentrale Anlagen im kleinen bis mittleren
Leistungsbereich auch eine Steigerung des Kohlezu-SNG-Wirkungsgrades bewirken. Für größere
Anlagen und höheren Ansprüchen bezüglich der
Gasreinheit sind konventionelle Verfahren, wie
Methanol-Wäsche, besser geeignet.
Im Gegensatz zur Flugstromvergasung ist das
Synthesegas der allothermen Vergasung mit relativ
5 hohen Teerkonzentrationen belastet. Die Analyse
der Teerkomponenten zeigt eine Beladung des
Synthesegases von ca. 4 g/Nm³. Die Hauptbestandteile der Teerfraktion stellen dabei Benzol
Abb. 1: Vergaser u. Gaswäsche im Labor:
1) Heatpipe Reformer, 2) Filter, 3) Absor- und in geringerem Maße Naphthalin dar. Um Teere
ber, 4) Desorber, 5) Teerabscheider
und Schwefelkomponenten aus dem Synthesegas
abzutrennen wird dem Vergaser eine Karbonatwäsche nachgeschalten. Diese soll außerdem CO2 abtrennen um das C/H/O-Verhältnis optimal
für die Methanisierung oder andere Synthesen einzustellen. Die Prozesskette der SNGErzeugung wird am Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik zum Einen für 5 kW Brennstoff
und einem elektrisch beheizten Laborvergaser und zum Anderen für 100 kW Brennstoff mit
einem Heatpipe-Reformer und entsprechender Gaswäsche dargestellt (Abbildung 1). Damit
soll die Funktionalität der Prozesskette auch unter realen Bedingungen gezeigt werden.

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