ERBA - ERZEUGUNG EINES PRODUKTGASES AUS BIOMASSEREFORMIERUNG MIT SELEKTIVER CO2-ABTRENNUNG

Science Brunch:

an der Technischen Universität Graz, am 14.Oktober 2014

STEFAN MÜLLER

Institute of Chemical Engineering:

Future Energy Technology

Prof. Hermann Hofbauer

www.vt.tuwien.ac.at

Motivation

Rahmenbedingungen:

• Europäische Energiepolitik

• Roheisenerzeugung

Substitution von Erdgas

Qualität der Endprodukte

Ausgangsituation:

• Sorption Enhanced Reforming

• Labormaßstab

Forschungsfrage:

• Optimierung des Prozesses für die Einbindung

Forschungsprojekt ERBA

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Stand des Wissens

zu Projektbeginn:

• Prozessentwicklung

• Erste Experimente im Labormaßstab

(Wien, Stuttgart, Güssing)

Herausforderungen:

• Hoher BM-Verlust (Abrieb)

• Verweilzeit für hohe CO2 Beladung

Projektziel:

• Optimierung Bettmaterial & Anlagedesign (Abscheidersystem)

• Erzeugung eines hochwertigen Reduktionsgases

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[1] Grafik: Grasa G.S., 2006

Methodik

1. Untersuchung Bettmaterial

2. Experimentelle Untersuchung (100 kW Versuchsanlage)

3. Entwurf Abscheidersystem

4. Untersuchung Abscheider (Kaltmodell)

5. Prozesssimulation

6. Optimierung Versuchsanlage (100 kW Versuchsanlage)

7. Potentialstudie Großanlage

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[1] Grafik: Schmid J.C., 2012

Auswahl Kalksorte (Bettmaterial)

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Ergebnisse Experimente

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Sorption Enhanced Reforming

(100kW)2

Versuchs-ergebnis

ERBA

TG °C 600 - 700 675

TC °C 800 - 900 835

H2 vol.-%db 55 – 75 64

CO vol.-%db 4 – 11 9

CO2 vol.-%db 6 – 20 11

CH4 vol.-%db 8 – 14 12

CxHy vol.-%db 1.5 – 3.8 3

[1] Grafik: Schmid J.C., 2012 [2] Daten: Müller S., 2013, S45

Design Abscheidersystem

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Optimierte Versuchsanlage

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[1] Grafik: Schmid J.C.

Optimierte Versuchsanlage

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Optimierte Versuchsanlage

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Potentialstudie Großanlage

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Anlagen Output

Term Unit Value

Product gas (reducing agent) Nm³wet/h 28 396

Product gas (reducing agent - lhv) MJ/kgwet 22.88

Product gas (reducing agent - lhv) MJ/Nm³wet 12.68

Product gas (water content) vol% 7.81

Product gas (red. agent - chem. en.) kW 100 000

Electricity – steam power (gross) kW 5 544

Electricity – steam power (net) kW 2 758

Anlagen Input

Term Unit Value

Biomass (wood chips) kg/h 50 341

Biomass water content wt.-% 40

Biomass (lhv) MJ/kg 9.53

Biomass (chem. energy) kW 133 230

Electricity consumption kW 2 785

Zusammenfassung

• Das Projekt hat gezeigt das „Sorption Enhanced Reforming“ eine geeignete Verfahrensroute darstellt um Erdgas durch Biomasse in der Roheisenerzeugung zu substituieren.

• Durchgeführte Versuche mit einer 100 kW Versuchsanlage lieferten gute Ergebnisse. Die Experimente zeigten, dass verfügbare Kalksteinsorten gute Voraussetzungen für den Prozessbetrieb aufweisen.

• Im Zuge des Projektes ERBA wurde die Versuchsanlagentechnik für weiterführende Versuche optimiert.

• Eine weitere Versuchsserie soll die Optimierung der Prozessparameter ermöglichen und den Langzeitbetrieb untersuchen.

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Ausblick

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Projektmeeting 2014

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Achema 2012

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Auszug Literatur

• Müller, S., Pröll, T., Hofbauer, H., 2012, "A Thermodynamic Investigation of Dual Fluidized Bed Biomass Gasification with Sorption Enhanced Reforming", in: Proceedings of the 21st International Conference on Fluidized Bed Combustion (FBC), 3.-6. June 2012, Naples, Italy, pp.781-788, ISBN978-88-89677-83-4

• Müller, S., 2013, "Hydrogen from Biomass for Industry - Industrial Application of Hydrogen Production Based on Dual Fluid Gasification", PhD thesis, Vienna University of Technology, ISBN: 978-3-9502754-5-2.

• Kolbitsch, M., Schmid, J.C., Diem, R., Müller, S., Hofbauer, H., 2014, "Influence of Fuel Feeding Position on Sorption Enhanced Reforming in a Dual Fluid Gasifier" at: 11th International Conference on Circulating Fluidized Bed Technology (CFB11), 14-17 May 2014, Beijing, China

• Jentsch, R., Sorption Enhanced Reforming within the Next Generation Gasifier Design, Master Thesis, Institute of Chemical Engineering, Vienna University of Technology, to be published 2014

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