Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

4.4 Reaktionen von Abbauprodukten
und CH4 und < 1 % (L L -1 ) CO. Der Umsatz stieg mit der Temperatur von 5 auf 35 % an.
Experimente von Yu et al. demonstrierten bei 600 °C, 34,5 MPa und 30 s Verweilzeit eine
abnehmende Vergasungseffizienz bei höheren Eduktkonzentrationen sowie einen starken
Einfluss des Reaktormaterials [Yu-1993]. Eine 0,6 molare Essigsäurelösung wurde je nach
Wandmaterial (Inconel 625, Hastelloy C-276, korrodiertes Hastelloy C-276) zu 10 - 53 % zu
einem CO2- und CH4- reichen Gas umgesetzt. In Gl. (4.12) ist schematisch das Reaktions-
verhalten von Essigsäure in überkritischem Wasser aufgezeigt. Die Angabe „stabil“ bezieht
sich auf Verweilzeiten im Minutenbereich.
CH 3 COOH
T > 450°C
(4.12)
Untersuchungen zur Essigsäureoxidation mit Sauerstoff in überkritischem Wasser von Meyer
et al. bei 525 °C, 24,6 MPa und Verweilzeiten von 5 bis 10 s ergaben bei 46 - 77 % Umsatz
(siehe Tabelle 4.7) als gasförmige Hauptprodukte CO2 und CO, in geringeren Mengen CH4
und H2 [Mey-1995]. Im flüssigen Reaktoraustrag wurde neben nicht umgesetzter Essigsäure in
Spuren Acrylsäure gefunden. Bei 425 °C, 24,6 MPa und 8 s wurde Essigsäure nur zu < 10 %
umgesetzt und erst bei 475 °C ergab sich ein signifikanter Umsatz von 13 % (bei sonst
gleichen Reaktionsbedingungen). Praktisch vollständiger Umsatz von 98 % trat erst bei
550 °C auf. Die Kohlenstoffbilanzen schlossen bei Temperaturen < 525 °C ausgesprochen
schlecht, da nicht alle Reaktionsprodukte identifiziert werden konnten.
=
T < 450°C
CO 2 + CH 4
stabil
Tabelle 4.7: Umsatz und Gaszusammensetzung der Essigsäureoxidation bei 525 °C und 24,6 MPa in
Abhängigkeit von der Verweilzeit von Meyer et al. [Mey-1995]. Der unverbrauchte Sauerstoff wurde aus
den Gasanteilen herausgerechnet: Abgasanteile sind auf 100 % (L L -1 ) normiert. Als Edukt wurde 2 mmol
L -1 (Angabe unter Reaktionsbedingungen, entspricht unter Standardbedingungen einer 0,024 molaren Eduktlösung)
Essigsäure mit 4 mmol L -1 Sauerstoff stöchiometrischem zu einer Totaloxidation eingesetzt.
Kohlenstoffbilanzen schlossen mit 95 - 99 %, umgesetzte Essigsäure reagierte somit praktisch vollständig zu
den angegebenen Gasen.
τ /
U /
s % (mol mol-1 H2
) % (L L-1 CO
) % (L L-1 CO2
) % (L L-1 CH4
) % (L L-1 )
5 46 3 24 59 13
8 68 2 17 69 12
10 77 2 15 71 12
57