Entwicklung eines Verfahrens zur Methanisierung von biomassestämmigem Synthesegas in Wabenkatalysatoren

摘要

Die Methanisierung biomassestämmiger Synthesegase zur Erzeugung von SNG (Substitute Natural Gas) stellt eine vielversprechende Möglichkeit zur energetischen Nutzung von ligninreicher Biomasse dar. Die Technologie der SNG-Erzeugung auf Basis von kohlestämmigen Synthesegasen wurde bereits in den 1970er Jahren entwickelt und in einem Großprojekt verwirklicht. Diese auf die Besonderheiten der Kohle zugeschnittenen Anlagenkonzepte sind jedoch nicht direkt auf die in vielen Belangen anders gearteten Formen der Biomasse übertragbar. Eine Neu- oder Weiterentwicklung sinnvoller Konzepte auf Basis des derzeitigen Stands des Wissens ist daher unabdingbar. Im vorliegenden Beitrag werden Betrachtungen zum Gesamtprozess, zur Wahl der Betriebstemperatur, des Betriebsdrucks und der Verweilzeit in einem Methanisierungsreaktor für biomassestämmige Synthesegase vorgestellt. Die Betrachtungen basieren im Wesentlichen auf Berechnungen zum thermodynamischen Gleichgewicht und auf Literaturdaten zur Reaktionskinetik der CO-Methanisierung. Die größte Herausforderung bei der eigentlichen Methanisierungsreaktion besteht in der effizienten Abfuhr der freiwerdenden Reaktionswärme. Der Beitrag geht daher besonders auf die Eignung metallischer Wabenkatalysatoren als Hauptbestandtteil neuer Reaktorkonzepte zur effizienten Durchführung der Methanisierung ein. Hierbei wird vor allem der Einfluss des Konstruktionsmaterials der Katalysatorwaben auf die Wärmeübertragungseigenschaften berechnet, diskutiert und bewertet.