VEE - Synthese CO2 reduzierter Energieträger Teil 3

Stoffliche Umwandlungspfade von Synthesegas

- Druckwechseladsorption -> H2- Ammoniak Synthese mit Stickstoff -> NH3- Fischer Tropsch Synthese -> LPG, Diesel; Naphtha, Benzin - Methanol Synthese -> Dehydration -> DME -> Benzin- Methanisierung -> Synthetisches Erdgas

Fischer Tropsch Synthese

- Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus CO und H2- stark exotherme Reaktion - für die Reaktionsführung ist die Abfuhr der Reaktionswärme von hoher Bedeutung- entstandenen Produkte können in weiteren Schritten aufbereitet und verfeinert werden (Raffinerie)

Schritte Fischer Tropsch Synthese

Kohle, Biomasse, Erdgas -> Vergasung -> Synthesegas (CO, H2) -> Fischer Tropsch Reaktor -> Mitteldestillat -> Raffinerie -> Diesel, Kerosine

Fischer Tropsch Synthese Reaktionen

- Hauptreaktionena) nCO + 2nH2 -> (CH2)n + nH2Ob) nCO + (2n+1)H2 -> CnH2n+2 + nH2O- Nebenreaktion:a) 2nCO + nH2 -> (CH2)n + nCO2

Fischer Tropsch Synthese Gesamtproduktverteilung

- Anderson - Scholz - Flory VerteilungFolie 8

Fischer Tropsch Synthese Verfahren

- Tieftemperaturverfahren- Hochtemperaturverfahren

Niedertemperaturverfahren

- 210-250°C - langkettigere Produkte - Herstellung von Mitteldestillat (Diesel) und Wachs- H2/CO: 1,3-2,6

Hochtemperaturverfahren

- 320-350°C- kurzzeitigere Produkte - Herstellung von Benzin und wichtige Wertprodukte für die chemische Industrie- H2/CO: 2,6

Katalysatoren FTS

- Eisen oder Kobalt Katalysatoren- Einsatz hängt vom H2/CO Verhältnis des Synthesegases ab - hohes H2/CO Verhältnis >2 (Reformierung von Methan) -> Kobalt Katalysatoren - niedriges H2/CO Verhältnis >0,6 (Vergasung von Kohle) -> Eisenkatalysatoren

FTS Reaktoren

- Festbettreaktor -> Niedertemperatursynthese - Wirbelschichtreaktor -> Hochtemperatursynthese

FTS Produkte Tieftemperaturverfahren

- CH4: 4%- C2-C4 Olefine: 4%- C2-C4 Parafine: 4%- Benzin: 18%- Mitteldestillat: 19%- Schweröl und Wachse: 48%- Sauerstoffhaltige Verbindungen: 3%

FTS Produkte Hochtemperaturverfahren

- CH4: 7%- C2-C4 Olefine: 24%- C2-C4 Parafine: 6%- Benzin: 36%- Mitteldestillat: 12%- Schweröl und Wachse: 9%- Sauerstoffhaltige Verbindungen: 6%

Methanol Verwendung

- Direkt als Kraftstoff oder Kraftstoffersatz - Umwandlung in DME- Methanol to Gasoline (MTG) -> Benzin- chemisches Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Reihe wichtiger Industriechemikalien

Katalysatorsysteme Methanol

- Kupfer- Zinkoxid- Aluminiumoxid - Magnesiumoxid

Methanol Synthese Reaktion

CO2 + 3H2 -> CH3OH + H2OCO + 2H2 -> CH3OH- stark exotherme Reaktion -> niedrige Temperaturen um Gleichgewicht zur Produktseite zu verschieben

Methanolausbeute erhöhen

- Temperatur senken - Druck erhöhen

Partielle Konversion von Methanol zu DME

2CH3OH <-> CH3OCH3 + H2O

Konversion von Methanol und DME zu Kohlenwasserstoffen und Wasser

nCH3OH + 2nCH3OCH3 -> CaHn + 3nH2O + CO2 + H2 + Koks

Methanisierungsreaktion (Sabatier Prozess)

CO + 3H2 -> CH4 + H2OCO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O- stark exotherme Reaktion- Katalysatorsysteme aus Nickel- Produkt kann nach Aufbereitung ins Erdgasnetz eingespeist werden

Warum Erdgas eher als Wasserstoff

einfacher zu händeln

Schema Methanolsynthese

Folie 23

Schema SNG Synthese

Folie 28