Katalytische nahkritische Vergasung

Temperaturbereich:           ca. 340°C
Druck:                                  ca. 20 MPa
Wirkungsgrad:                          /

Allgemeiner Hinweis

Anhand der ausgewählten Biomasse und des gewünschten Endproduktes, unter Berücksichtigung des TS- und Ligno-Zellulosegehalts, empfiehlt sich das nachfolgend genannte Verfahren zur thermochemischen Konversion.

Beachten Sie bitte, dass es sich hierbei um eine Empfehlung handelt, die ausschließlich auf den vier Kriterien (Art der  Biomasse, TS-Gehalt, Wunschprodukt, Ligno-Zellulosegehalt) beruht. Weitere wichtige Charakteristika, beispielsweise die Homogenität des Edukts oder der aktuelle Stand der Forschung und die damit verbundene Umsetzbarkeit in einem industriellen Maßstab, wurden außen vor gelassen. Sollten Sie hierzu nähere Antworten wünschen, können in einem persönlichen Beratungsgespräch mit unseren wissenschaftlichen Mitarbeitern diese und weitere Fragen diskutiert werden.

Hinweis zum empfohlenen Verfahren

Bei der katalysierten, nahkritischen Vergasung ist das Zielprodukt Methan. Für die CH₄-Bildung ist die Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators, z. B. Nickel notwendig. Sehr bewährt hat sich eine Kombination von Nickel mit Alkalisalzen, bei denen in Vergasungsexperimenten - bei bis zu quasi vollständigem Umsatz zu Gasen - Produktgase mit einem CH₄-Gehalt von bis zu 50 - 60 Vol.% gewonnen werden konnten [Sea1994].

Die Untersuchungen bei PACIFIC NORTHWEST LABORATORIES (PNL) zielten auf die Bildung von Methan aus Rest-Biomasse oder anderen Abfällen ab ([Sea1993], [Ell1996]). Entsprechend wurden die Experimente bei relativ niedriger Temperatur von 340 °C (s. o.), bei 20 MPa und Verweilzeiten von ca. 20 min in einem Rohrreaktor mit verschiedenen Katalysatoren sowie Alkalisalz-Zusatz durchgeführt. Die untersuchten Hydrierungskatalysatoren, z. B. Nickel oder Ruthenium-Katalysatoren [Ell1993] beschleunigen erwartungsgemäß die Bildung von CH₄ aus CO und H₂. Im Falle der Modellsubstanz Saccharose bestand die gebildete Gasphase aus 45 Vol.% CH₄ mit einem H₂-Gehalt von 2 Vol.% (Umsatz 99,96 % COD (Chemischer Sauerstoffbedarf), Ni-Katalysator) [Ell1994]. Das Verfahren mit dem Handelsnamen TEES™ (Thermochemical Environmental Energy System) wurde in verschiedenen Reaktoren [Sea1994] bis zum Pilotmaßstab erprobt [Ell1994]. Es wurden auch Kresole, Phenole, Lösungsmittel und industrielle Abwässer sowie nasse Biomasse [Sea1988] eingesetzt (Übersicht: [Sea1996]). Analoge Verfahren ohne Katalysator wurde zum Abbau halogenierter Kohlenwasserstoff [Sea1994] bzw. zur Entfernung von Stickstoff aus Stickstoffverbindungen wie Nitraten, Aminen und Ammoniak unter Bildung von elementarem Stickstoff (NitRem: Nitrogen Removal, z. B. [Cox1992]) entwickelt.

Quellen: Habilitationschrift Andrea Kruse und dort zitierte Literatur

J. L. Cox, R. T. Hallen, M. A. Lilga; Thermochemical nitrate destruction; U.S. Patent 5,118,447, June 2, 1992.

D. C. Elliott, L. J. Sealock, E. G. Baker; Chemical processing in high pressure aqueous environments. 2. Developments of catalysts for gasification; Ind. Eng. Chem. Res. 32 (1993) 1542.

[Ell1994] D. C. Elliott, M. R. Phelps, L. J. Sealock, jr., E. G. Baker; Chemical processing in high-pressure aqueous environments. 4. Continuous-flow reactor process development experiments for organics destruction; Ind. Eng. Chem. Res. 33 (1994) 566-574.

[Ell1996] D. C. Elliott and L. J. Sealock, jr.; Chemical processing in high-pressure aqueous environments: Low temperature catalytic gasification; Chem. Eng. Res. Des. 74.A5 (1996) 563-566.

[Sea1994] L. J. Sealock, D. C. Elliott, E. G. Baker; Chemical processing in high-pressure aqueous environments.- 3. Batch reactor process development experiments for organics destruction;Ind. Eng. Chem. Res. 33 (1994) 558-565.

[Sea1996] L.J. Sealock, jr. D. C. Elliott, E. G. Baker, A. G. FAssbender, L. J. Silva; Chemical processing in high-pressure aqueous environments. 5. New processing concepts; Ind. Eng. Chem. Res. 35 (1996) 4111-4118.