Analyse und Bewertung ausgewählter zukünftiger ...

KRAFTSTOFFOPTIONEN AUS FESTER BIOMASSE
Verfahren Charakteristika Schadstoffeignung
Katalysator - Einsatz von metallischen (z. B. Ni) und nichtmetallischen
(z. B. CaMg(CO3)2, MgO, CaO) Katalysatoren bei
Verweilzeiten von 0,01 bis 7 s
- effizient bei Temperaturen > 600 °C
- kein Verlust an C-/H-Verbindungen
- Deaktivierung durch Katalysatorgifte (u. a. H2S, HCl) und
Koks
- F&E-Stadium, kostenintensiv
a Beide Verfahren sind ebenso gut für Gaskonditionierung (insbesondere für die CO2-Abscheidung) geeignet.
Gaskonditionierung
Teer, N2-
Verbindungen
Nach der Gasreinigung erfolgt die Anpassung des Reingases an die Anforderungen des Synthesegasprozesses
(Tabelle 2-7); dies umfasst (i) die Einstellung des stöchiometrischen Verhältnisses
der Gasbestandteile H2 und CO, (ii) die CO2-Entfernung aus dem Gasstrom sowie
(iii) die Reformierung von leichten Kohlenwasserstoffen (z. B. CH4, CnHm). Die dafür geeigneten
Technologien sind aus der konventionellen Gasbehandlung kommerziell vorhanden und
müssen an die Eigenschaften des Roh- bzw. Reingases angepasst werden.
H2/CO-Verhältnis. Je nach Vergasungsverfahren liegt nach der Gasreinigung ein H2/CO-Verhältnis
von etwa 0,45 bis 2 zu 1 vor [110]; in Abhängigkeit des eingesetzten FT-Syntheseverfahrens
ist jedoch ein Verhältnis von 0,85 bis 3,0 zu 1 erforderlich [172]. Zu Erhöhung kann
einerseits durch H2-Zugabe erfolgen oder – unter entsprechendem C-Verlust – die Umwandlung
eines Teils des CO mit H2OD zu CO2 und H2 über die katalytische exotherme Wasser-
Gas-Shift-Reaktion (WGS). Hierfür können Shiftreaktoren auf unterschiedlichen Temperatur-
und Druckniveaus arbeiten (z. B. bei 300 bis 500 °C, bis zu 30 bar und CO-Konversionsraten
von 80 bis 90 Vol.%) [110], [199], [224]. Zusätzlich erfolgt im Regelfall die Abtrennung von
H2 aus nicht umgesetztem Synthesegas oder Restgasen innerhalb der FT-Anlage mittels physikalischer
Druckwechseladsorption (DWA), wobei das Gas nach der Auskondensation des
noch enthaltenen Wassers 3 bis 12 parallel verschaltete, in zyklischer Reihenfolge arbeitende
Adsorber durchläuft [110] (Kapitel 2.3.1.1).
CO2-Entfernung. Zur Abscheidung unerwünschten CO2 können je nach CO2-Gehalt im Gas
Separationsverfahren wie die Druckwechseladsorption oder auch Waschverfahren (z. B.
Rectisol oder Selexol, Tabelle 2-8) zum Einsatz kommen. Beide Waschverfahren sind sehr
aufwändig, haben jedoch den Vorteil, neben CO2 noch weitere Schadstoffe aus dem Produktgasstrom
sicher abzuscheiden [199].
Reformierung leichter Kohlenwasserstoffe. Das gereinigte Gas kann einen beachtlichen Anteil
von CH4 und anderen leichten Kohlenwasserstoffen enthalten, welche die Synthese ungünstig
beeinflussen können. Über eine endotherme Dampfreformierung können diese Komponenten
zu CO und H2 aufgespalten werden. Die gleichfalls angewandte autotherme Reformierung
kombiniert die Dampfreformierung mit einer selbstständigen Prozesswärmebereitstellung
über partielle Oxidation eines Teilstromes des zu reformierenden Gases [36], [108], [110].
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