Bioraffinerietechnikum

Im Bioraffinerietechnikum des DBFZ werden wesentliche Prozessschritte zur Umwandlung von (wässrigen) Biomasseströmen in feste, flüssige und gasförmige Bioenergieträger sowie Grundchemikalien untersucht und weiterentwickelt. Für die Untersuchung hydrothermaler Prozesse (HTC/HTV), der Biomassevergasung, der Gasreinigung und katalytischen Synthese sowie verschiedenster Aufbereitungstechnologien stehen vielfältige Versuchsstände für Forschungs-aufgaben und Dienstleistungsaufträge zur Verfügung.

Für die hydrothermalen Laboruntersuchungen werden drei Batchreaktoren (2x 500 mL, 1x 10 L), ein kontinuierlicher Rohrreaktor sowie eine zweistufige, kontinuierliche Anlage betrieben. Neben dem Screening unterschiedlichster Biomassen werden umfangreiche Versuche hinsichtlich der Abhängigkeit der Ausbeute und Zusammensetzung der Produkte von den Reaktionsparametern durchgeführt. Die flüssigen und festen (Zwischen-)Produkte werden im Analytiklabor des DBFZ hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Brennstoffeigenschaften untersucht.

Zur Untersuchung der Biomassevergasung stehen ein Flugstrom- und ein Festbettvergaser zur Verfügung. Im Flugstrom wird Biomasse mit Partikeldurchmessern unterhalb von 1 mm bei Temperaturen von bis zu 1.200 °C und atmosphärischem Druck mit Luft, Wasserdampf und Sauerstoff als Vergasungsmittel in ein Synthesegas mit geringen Teergehalten überführt. Der Festbettvergaser ist für Temperaturen bis zu 1.050 °C, Drücke bis zu 20 bar und variabel einstellbare Mischungen aus Sauerstoff, Stickstoff, Luft, Wasserdampf und CO2 als Vergasungsmittel ausgelegt. Neben der gravimetrischen Überwachung des Festbettes über die Zeit, können die Temperaturen und Gaszusammensetzungen über die Länge des Bettes in situ gemessen werden. Zwei unterschiedliche Systeme zur Gasreinigung komplettieren die Vergasungsversuchsstände. Neben einem beheizbaren 3 stufigen Reaktorsystem für unterschiedliche Sorbentien, steht eine mobile kleintechnische Versuchsanlage zur zweistufigen Heißentteerung von Produktgasen zur Verfügung.

Zur Erforschung der katalytischen Umsetzung des Synthesegases in Kraftstoffe und Grundchemikalien wie z. B. Methan (SNG) und kurzkettige Alkene sind derzeit vier unterschiedliche Festbettreaktoren im Einsatz. Ziel ist es, das dynamische Reaktorverhalten und die Produktgaszusammensetzung bei schwankenden Synthesegasqualitäten und Volumenströmen (siehe Power-to-Gas) sowie die Katalysatordesaktivierung zu untersuchen. Aufgrund des breiten Temperatur- und Druckfensters (T ≤ 850 °C, p ≤ 60 bar) der Anlagen können unterschiedliche Reaktorkonzepte und Betriebsbedingungen sowie klassische und innovative Katalysatoren direkt miteinander verglichen werden. Neben den Eduktgasen H2, CO und CO2 können Wasserdampf und chemische Vergiftungen (z. B. H2S) gezielt in das Reaktorsystem geleitet werden, um deren Einfluss auf die Reaktion zu untersuchen.

Mithilfe eines Dekanterversuchsstandes ist eine kontinuierliche Zwei-Phasentrennung von Produktströmen auch unter 100 L h-1 möglich. Die Fest-Flüssig-Trennung wird um eine hydraulische Heißentwässerung für feststoffreiche Suspensionen ergänzt. Sie eignet sich für stark wasserbindende Substanzen und bietet den Vorteil, heiße Intermediatströme ohne vorgeschaltete Kühlung direkt entwässern zu können. Mit der Membranfiltrationsanlage können Untersuchungen sowohl im Bereich der Mikro-, Ultra- und Nanofiltration als auch im Bereich der Umkehrosmose durchgeführt werden. Sie ermöglicht ein Membranscreening in weiten Druck-, Temperatur- und pH-Wert-Bereichen. Mithilfe der präparativen HPLC kann innerhalb eines breiten Anwendungsspektrums bei hohen Durchflussrat en sowie Drücken eine hochselektive Auftrennung verschiedener Wertprodukte, wie Zucker, Furane, Phenole oder Carbonsäuren, aus der wässrigen Phase erfolgen.

Flyer Bioraffinerietechnikum (3.42 MB)

Der Flyer zum Bioraffinerietechnikum fast die wichtigsten Prozesse (Hydrothermale Prozesse, Vergasung, Gasreinigung, Synthesen, Fraktionierungsverfahren) und die vorhandenen technischen Kapazitäten zusammen.

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