für r zukünftige Antriebskonzepte
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- Victoria Graf
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1 BioKraftstoffe - Ein neuer Wirtschaftszweig entsteht Tagungsstätte Weyhausen 7. November 2003 Biogene Fischer Tropsch Kraftstoffe für r zukünftige Antriebskonzepte Prof. Dr.-.-Ing.. Otto Carlowitz Prof. Dr.-.-Ing.. Michael Claußen Dipl.-.-Chem.. Markus Maly Dipl.-.-Ing.. Michael Schindler Dr.-.-Ing.. Stefan Vodegel
2 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
3 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
4 Biomasse Klassifizierung der Biomasse holzartige halmgutartige Brennstoffgemische Obstproduktionsrückstände
5 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
6 Klassifizierung der Vergasungsprozesse Vergasertyp Festbett Wirbelschicht Flugstrom Betriebsweise autotherm partielle Oxidation der Biomasse allotherm indirekter Wärmeaustausch
7 Synthesegas CUTEC -Institut GmbH Zirkulierende Wirbelschicht bis 0.4 MW Autotherm T > 900 C Druck : atmosphärisch Wasserdampf/Sauerstoff Synthesegasqualität = f (Biomasse, Temperatur, Verweilzeit) FTS / katalysatorkompatibles Synthesegas Einsatz katalytisch aktiver Bettadditive zur Minderung der Teer- und Belagsbildung
8 Synthesegas CUTEC -Institut GmbH
9 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
10 Gas-Reinigung & CUTEC - Institut GmbH Heißgasfiltration keramische Filterkerzen Schaumkeramiken Nasswäsche H 2 O organische Lösungsvermittler Adsorption
11 Gas-Reinigung & CUTEC - Institut GmbH
12 Gas-Reinigung & CUTEC - Institut GmbH
13 Synthesegas Erzeugung Gas-Reinigung & CUTEC -Institut GmbH
14 Zusammensetzung CUTEC - Institut GmbH Komponente CO 2 CO CH 4 H 2 H 2 O N 2 [ Vol.% ] < 0,3
15 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
16 Fischer-Tropsch Synthese FTS Hochtemperatur FTS HTFT K zirkulierende Wirbelschicht (CFBR) stationäre Wirbelschicht (FFBR) Niedertemperatur LTFT K Slurry Reaktor (SBCR) Festbett-Rohrreaktor (TFBR)
17 Produktspektrum der LTFT und HTFT
18 Fischer-Tropsch-Synthese Reaktionen Fischer-Tropsch-Reaktionen CO + 2 H 2 D (-CH 2 -) + H 2 O H r = -159 kj/mol 2 CO + H 2 D (-CH 2 -) + CO 2 H r = kj/mol Wassergaskonvertierung CO + H 2 O D CO 2 + H 2 H r = - 40 kj/mol andere mögliche Reaktionen 3 CO + H 2 O D (-CH 2 -) + 2 CO 2 H r = -238 kj/mol CO H 2 D (-CH 2 -) + 2 H 2 O H r = -119 kj/mol H 250 C
19 FT-Synthese Ungewünschte Nebenreaktionen Methanisierung CO + 3 H 2 D CH 4 + H 2 O H r = -215 kj/mol Boudouard Reaktion 2 CO D C + CO 2 H r = -174 kj/mol Bildung von Oxoalkanylen n CO + 2n H 2 D C n H 2n O + (n-1) H 2 O H r = < 0 kj/mol H 250
20 FT-Synthese Prozeßbedingungen und Katalysatoren Temperatur [ C] Druck [MPa] Quelle: Pichler
21 Einflußparameter auf Produktspektrum/-qualität der Fischer-Tropsch Synthese Prozessführung Synthesegasqualität Reaktortyp Katalysator H 2 /CO Verhältnis Raumgeschwindigkeit Temperatur Druck H 2 0 HC CO 2 S Cl N-Verbindungen Alkalien
22 Katalysatorgifte Schwefel H 2 S, COS Chlor HCl Stickstoffverbindungen NH 3, HCN Partikel und Aschen Alkalimetalle Schwermetalle Teer
23 Einfluss des Schwefelgehaltes auf den Umsatz Schwefelgehalt im Synthesegas [mg S/m 3 (NTP)] Umsatzabnahme [%/Tag] 0.1 sehr gering Fe Katalysator, Wirbelschicht Quelle: Andersson 1981
24 CO + H 2 Umsatz = f (C0 2, H 2 0) 60 Fe Katalysator Quelle: Tramm % CO + H 2 Umsatz % CO + H 2 conversion CO 2 H 2 O Vol % H 2 Vol% O and H 2 O CO bzw. 2, respectivly CO 2 im Synthesgas in fresh gas
25 Fischer-Tropsch CUTEC - Institut GmbH LTFT K Festbettrohrreaktor (TFBR) Katalysator : Eisenbasiert Umsatzmaximierung durch Kreislaufführung des Synthesegases isotherme Reaktionsbedingungen
26 Fischer-Tropsch CUTEC - Institut GmbH Synthesegas PIC Gas Niederdruckabscheider Kreisgaskompressor Leichtfraktion Festbettreaktor Hochdruckabscheider LIC LIC LIC Schwerfraktion Niederdruckabscheider Wachse
27 Fischer-Tropsch CUTEC - Institut GmbH Optimierung des Wärmemanagements isotherme Betriebsweise Kopplung FTS / Hydrocracking Evaluierung der Synthesegaszusammensetzung auf das Produktspektrum Katalysator-Alterung
28 Fischer-Tropsch CUTEC - Institut GmbH Synthesegas PIC Gas Niederdruckabscheider Kreisgaskompressor Leichtfraktion Festbettreaktor Hochdruckabscheider LIC LIC LIC Schwerfraktion Niederdruckabscheider Wachse
29 Verfahrenskette zur Herstellung von Kraftstoffen durch Vergasung von CUTEC -Institut GmbH Produkt- Aufarbeitung Biomasse Fischer-Tropsch Synthese Gas-Reinigung & Konditionierung DESIGNER FUEL Synthesegas Erzeugung
30 Produkt- CUTEC-Institut GmbH Leicht- oder Schwerfraktion Designer-Fuel Wachse Rektifikation
31 Produkt- Aufarbeitung Wachse / Schwerfraktion Hydrocracking der CUTEC - Institut GmbH PIC Gas Gaszufuhr Kreisgaskompressor Leichtfraktion Festbettreaktor Hochdruckabscheider Niederdruckabscheider LIC LIC Prozeßwasser Niederdruckabscheider LIC Schwerfraktion wäßrige Fraktion
32 Produktspezifikation TDI DESIGNER FUEL FSI/GDI FUEL CELL
33 Zusammenfassung systemtechnischer Ansatz Schnittstellen Optimierung Einzelkomponenten modularer Aufbau Stoffstrom- und Wärmemanagement
34 BioKraftstoffe - Ein neuer Wirtschaftszweig entsteht Tagungsstätte Weyhausen 7. November 2003 Biogene Fischer Tropsch Kraftstoffe für r zukünftige Antriebskonzepte Prof. Dr.-.-Ing.. Otto Carlowitz Prof. Dr.-.-Ing.. Michael Claußen Dipl.-.-Chem.. Markus Maly Dipl.-.-Ing.. Michael Schindler Dr.-.-Ing.. Stefan Vodegel
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