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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
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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
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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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
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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[1] Grafik: Grasa G.S., 2006
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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
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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[1] Grafik: Schmid J.C., 2012
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Auswahl Kalksorte (Bettmaterial)
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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Ergebnisse Experimente
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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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
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Design Abscheidersystem
Forschungsprojekt ERBA
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Optimierte Versuchsanlage
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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[1] Grafik: Schmid J.C.
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Optimierte Versuchsanlage
Forschungsprojekt ERBA
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Optimierte Versuchsanlage
Forschungsprojekt ERBA
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Potentialstudie Großanlage
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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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
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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.
Forschungsprojekt ERBA
14.10.2014 Dr. Stefan Müller
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Ausblick
Forschungsprojekt ERBA
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Projektmeeting 2014
Forschungsprojekt ERBA
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Achema 2012
Forschungsprojekt ERBA
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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
Forschungsprojekt ERBA
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