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Projekt
TFB 56: Entwicklung eines regenerativen Reaktorsystems für die autotherme Führung endothermer Hochtemperatursynthesen
Fachliche Zuordnung
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2005 bis 2008
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 14966635
Der Transferbereich zielt auf die industrielle Verwertung der Forschungsaktivitäten des Instituts für Chemische Verfahrenstechnik im Sonderforschungsbereich 412 Rechnergestützte Modellierung und Simulation zur Analyse, Synthese und Führung verfahrenstechnischer Prozesse . Im Rahmen des Transferprojekts soll das im Teilprojekt B.3 erarbeitete Prozessverständnis zur Entwicklung zyklischer Festbettprozesse mit dem Ziel eingesetzt werden, einen neuen energieeffizienten und wirtschaftlich attraktiven Prozess zur dezentralen Wasserstoffherstellung durch Methanreformierung auszulegen und in einen Prototyp umzusetzen.Die Dampfreformierung von Methan ist eine stark endotherme, gleichgewichtslimitierte Hochtemperatur-Synthese. Ihre Wärmeversorgung auf hohem Temperaturniveau stellt eine prozesstechnische und apparative Herausforderung dar. Darüber hinaus muss die Wärme der heißen Produktgasströme für einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage effizient zurückgewonnen werden. Dies wird in Großanlagen zumeist durch Wärmetauschernetzwerke und Dampferzeugung realisiert.Für eine dezentrale Anlage, die beispielsweise vor Ort zur Versorgung einer Wasserstofftankstelle ohne die Einbindung in eine Gesamtanlage wirtschaftlich betrieben werden soll, muss der Prozess autotherm , das heißt ohne den Export bzw. Import von Wärme ablaufen. Dazu muss die Wärmefreisetzung einer Verbrennungsreaktion gerade den Wärmebedarf der Produktion und Wärmeverluste an die Umgebung decken.Eine Möglichkeit der thermischen Kopplung von Methanreformierung zur Wasserstofferzeugung und Verbrennung ist eine periodisch wechselnde Durchströmung eines adiabaten Festbetts. Das Festbett dient hierbei als regenerativer Wärmespeicher, der in einer Heizperiode aufgeheizt wird und seine Wärme während der Produktionsperiode an die Reaktion abgibt. Umfangreiche Vorarbeiten haben gezeigt, dass nur durch eine geeignete geometrische Abstimmung von Wärmeerzeugung und Wärmeverbrauch in den beiden Prozessschritten ein technisch sinnvolles Temperaturprofil und damit eine hohe Produktivität erzielt werden können.In der technischen Umsetzung stellt die kontrollierte Wärmeerzeugung auf hohem Temperaturniveau die augenblicklich größte Herausforderung dar. Das vom Industriepartner eingebrachte Know-how der FLOX-Verbrennung soll so auf die Bedingungen während der Heizperiode übertragen werden, dass ein periodisches Aufheizen des Reaktors ohne signifikante Übertemperaturen möglich ist.
DFG-Verfahren
Transferbereiche
Abgeschlossene Projekte
Antragstellende Institution
Universität Stuttgart
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Ulrich Nieken
