Mit der Pilotanlage soll die Trockenreformierung in industriellem Maßstab weiterentwickelt werden. In dem Rohrreaktor können unterschiedliche Reformierungsprozesse erprobt und Katalysatoren unter realen Betriebsbedingungen getestet werden. © Linde AG Pilotanlage eingeweiht 23.10.2015 Mit CO2 Synthesegas produzieren Dr. Wolfgang Büchele, Vorsitzender des Vorstands der Linde AG, betonte in seinem Vortrag die Bedeutung des Innovationsstandortes Deutschland für das Unternehmen. © Linde AG Ulrich Benterbusch (BMWi) hob den volkswirtschaftlichen Nutzen der neuen Technologie hervor. Sie trägt gleichzeitig zum Klimaschutz bei und hilft, Energie zu sparen. © Linde AG In einer neuartigen Pilotanlage erprobt die Linde AG am Standort Pullach die effiziente Erzeugung von Synthesegas. Gemeinsam mit den Forschungspartnern und Kunden weihte der Technologiekonzern jetzt die Forschungsanlage ein. Der Rohrreaktor erzeugt Synthesegase – ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid – über den Prozess der Trockenreformierung. Synthesegase dienen als wertvolle Grundstoffe in der chemischen Industrie. Rund 50 Gäste aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik nutzten die Gelegenheit, sich die entwickelte Verfahrenstechnik anzusehen und genauer erläutern zu lassen. Das Reaktorrohr des Pilot Reformers ist in Größe und Ausführung bereits entsprechend einer industriell nutzbaren Variante ausgelegt. Die gewünschte Produktkapazität einer kommerziellen Anlage wird durch eine entsprechende Anzahl von Reformerrohren erreicht. Daher ist es möglich, neue Verfahren und Materialien unter Betriebsbedingungen zu testen, wie sie später in der Praxis auftreten. Der Pilot Reformer ist im Vergleich zur industriellen Anlage allerdings mit einer umfangreicheren Analytik und Sensorik ausgestattet. So können die Forscher die über einen großen Wertebereich einstellbaren Betriebsparameter und Gaszusammensetzungen umfangreich dokumentieren und auswerten. Für das neue Dryref Verfahren haben die Wissenschaftler die klassische Dampfreformierung entscheidend verändert. Neben Methan und etwas Wasserdampf wird bei hohem Druck auch Kohlendioxid (CO2) in den Rohrreaktor geleitet. Bei Temperaturen zwischen 800 und 1.000 Grad reagiert das CO2 mit dem Methan zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Das Verfahren ist energieeffizienter als die klassische Variante: Zum einen benötigt die Trockenreformierung sehr viel weniger Wasserdampf zur Verhinderung der Katalysatorverkokung, zum anderen wird das Synthesegas unter hohem Druck erzeugt, sodass eine vorlaufende Gasentspannung und im Anschluss an die Reaktion eine weitere Verdichtung entfällt. Ein weiterer Vorteil: Die Verwendung großer benötigt die Trockenreformierung sehr viel weniger Wasserdampf zur Verhinderung der Katalysatorverkokung, zum anderen wird das Synthesegas unter hohem Druck erzeugt, sodass eine vorlaufende Gasentspannung und im Anschluss an die Reaktion eine weitere Verdichtung entfällt. Ein weiterer Vorteil: Die Verwendung großer Mengen CO2. Dieses entsteht als Abfallprodukt in vielen industriellen Prozessen und kann nutzbringend eingesetzt werden statt es an die Umwelt abzugeben. Das Dryref-Verfahren produziert wertvolle Synthesegase mit besonders hohem CO-Anteil. Dadurch kann es für viele Syntheseprozesse direkt eingesetzt werden, ohne dass zuvor Wasserstoff abgetrennt werden muss. Es konkurriert deshalb mit dem sogenannten Partialoxidationsverfahren das durch die Reaktion von Methan mit Sauerstoff ebenfalls hohe Kohlenmonoxid-Anteile erreicht. Der benötigt Rein-Sauerstoff muss bei dieser Variante aber mit hohem Energieaufwand hergestellt werden. Nicht zuletzt besitzt der Dry-Reforming-Prozess vor allem bei kleinen und mittelgroßen Anlagen relevante Kostenvorteile gegenüber der partiellen Oxidation. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert die Forschungsarbeiten mit denen das Dryref-Verfahren für die industrielle Nutzung fortentwickelt wird. In seiner Rede hob Ministerialrat Ulrich Benterbusch, der für das Bundeswirtschaftsministerium sprach, diesen Dreiklang von Energieeinsparung, Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit besonders hervor. Das enge Zusammenwirken von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik bei dem Pilotprojekt ermögliche es, umweltpolitische Ziele mit wirtschaftlichen Vorteilen für Unternehmen und Gesellschaft zu verknüpfen. Neue Katalysatoren Die Prozessbedingungen in dem Rohrreaktor weichen sehr stark von denen etablierter Technologien ab. Ein bekanntes Problem trockener Reformierungsverfahren ist beispielsweise die Verkokung der Katalysatoren. Für ein besseres Verständnis der komplexen Reaktionskinetik sorgen Simulationsrechnungen, die das Karlsruher Institut für Technologie KIT durchführt. Dies hilft, das Verfahren und die eingesetzten Apparate entsprechend anzupassen. Eine entscheidende Herausforderung ist dabei, industriell einsetzbare Nickel- oder Kobaltkatalysatoren zu entwickeln. Die Katalysator-Entwicklung wird von den Projektpartnern BASF und hte vorangetrieben. Die Dechema führt Untersuchungen an Materialien durch. Der Rohrreaktor ist vielfältig einsetzbar Auch wenn zunächst das Dryref-Verfahren im Mittelpunkt des Interesses steht, können mit dem Rohrreaktor eine Vielzahl von bekannten Verfahren im großen Maßstab optimiert werden und neue Katalysatoren erprobt werden. Dr.-Ing. Christian Bruch, verantwortlich für Technologie und Innovation bei Linde erläutert: „Wir werden diese Pilot-Anlage für unterschiedlichste Untersuchungen im Bereich des Reforming verwenden und die dabei gewonnenen Erkenntnisse zur weiteren Verbesserung von Reforming-Prozessen und -Konzepten für unsere Kunden nutzen.“ Synthesegas ein Grundstoff CO-reiche Synthesegase sind ein wichtiger Synthesebaustein in der chemischen Industrie. Sie werden beispielsweise in Hydroformylierungs- und Carbonylierungsreaktionen eingesetzt. Damit sind sie Ausgangspunkt für zahlreiche Produkte wie beispielsweise Düngermittel oder Kraftstoffe. Die Projektpartner wollen das Dry-Reforming-Verfahren nach Abschluss des Förderprojektes 2017 bei erfolgreicher Pilotierung kommerzialisieren und eine Referenzanlage bei einem Kunden errichten. (me)
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