Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4 Stand der Forschung: Biomasse in unter- und überkritischem Wasser
anteil CO erst einen kurzen Anstieg, dann einen steilen Abfall (Abb. 4.5 (b)) bei insgesamt
viel zu hohen Werten für den Molanteil. Diese Abweichung könnte entweder durch das nicht-
ideale Verhalten des überkritischen Wassers (siehe oben) zustande kommen oder aber
- wahrscheinlicher - darin begründet sein, dass bei Temperaturen unter 700 °C noch kein
vollständiges Gleichgewicht erreicht ist. Wie in Kapitel 4.4.2 dargelegt, zeigen an realen
Gasmischungen aus CO, H2O, CO2 und H2 bei hohem Druck und Temperatur gemessene
Gleichgewichtskonstanten Ka tatsächlich eine leichte Verschiebung des Gleichgewichts in
Richtung von CO und H2O; dieser Effekt reicht jedoch nicht aus, die obige Abweichung zu
erklären. Auf eine unvollständige Gleichgewichtseinstellung bei niedrigen Temperaturen
deutet auch das gemessene Temperaturprofil der in verschiedene Zonen eingeteilten
Ofenheizung hin, welches den Ablauf einer exothermen Reaktion wie etwa der
Konvertierungsreaktion (4.1) in den hinteren Rohrabschnitten anzeigt.
Einfluss der Verweilzeit
Bei unterkritischen und niedrigen überkritischen Temperaturen findet mit zunehmender
Verweilzeit ein Abbau von höhermolekularen zu niedermolekularen Substanzen statt [Kab-
1999]. Bei hohen Temperaturen im überkritischen Bereich tritt nur noch eine Änderungen der
Gaszusammensetzung auf. Eine Variation der Verweilzeit von 10 - 40 s bei 700 °C und
28 MPa ergab nach Lee et al. lediglich bei der kürzesten Verweilzeit von 10 s leicht höhere
CO-Ausbeuten und leicht niedrigere H2-Ausbeuten, bei längeren Reaktionszeiten blieben die
gebildeten Produktmengen konstant [Lee-2002]. Bei 600 °C und 28 MPa allerdings zeichnete
sich zwischen 15 - 50 s mit der Reaktionszeit ein Zunahme der H2-Ausbeute auf Kosten der
CO-Ausbeute ab. Dies untermauert die obige Vermutung, dass bei Temperaturen unter 700 °C
nach 30 s Reaktionszeit noch kein vollständiges Gleichgewicht eingestellt ist und über die
Konvertierungsreaktion noch H2 auf- und CO abgebaut wird. Festzuhalten ist somit ein
geringer Verweilzeiteinfluss bei moderaten Zeitänderungen. Erst die Betrachtung eines großen
Zeitfensters zeigt, ob die Vergasungsreaktionen sich schon im Gleichgewicht befinden oder
noch eine Veränderung der Gaszusammensetzung stattfindet.
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