Einleitung
Steam Methane Reforming (SMR) ist die weltweit führende Technologie zur Herstellung von Wasserstoff. Bei diesem heterogen katalysierten Verfahren (meist auf Ni-Basis) reagiert Erdgas in einem Reformer mit Wasserdampf zu Synthesegas, eine Mischung aus H2 und CO.
Alternativ zu Wasserdampf kann auch CO2 als Reaktant zur Aufspaltung von Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden. Ziel dieses Projekts ist es, Abgasströme aus energieintensiven Quellen (typisch für die Stahl-, Feuerfest- oder Petrochemie Industrie), die reich an CO2 sind, in Reformierungsprozesse zur Herstellung von Synthesegas einzubeziehen.
Ziele und Motivation
- Reduzierung der CO2-Emissionen aus energieintensiven Prozessen durch die Integration von Reformierungsprozessen mit CO2-haltigen Abgasen
- Prozessintegrierte Nutzung der CO2-Emissionen aus der Feuerfestproduktion
Vorgehensweise
Um ein geeignetes Verfahren auszuwählen, werden verschiedene Reformierungstechnologien hinsichtlich ihres CO2-Minderungspotenzials gegenübergestellt. Ergänzend zu dieser Machbarkeitsstudie werden thermodynamische Simulationen einschließlich Massen- und Energiebilanzen mit verschiedenen Softwarepaketen durchgeführt. Das Modell wird bezüglich maximaler CO2 Reduktion optimiert.
Weiters wird ein Reformer im Labormaßstab entwickelt und Experimente zur Reformierung von Methan mit verschiedenen Katalysatoren bei verschiedenen Prozessbedingungen und unterschiedlichen Gaszusammensetzungen untersucht. Schlussendlich wird unter anderem die Bewertung des Betriebs der gesamten Anlage im industriellen Umfeld in Bezug auf das CO2-Reduktionspotential, die Eignung der verschiedenen Abgase und das im Synthesegas erreichte H2 / CO-Verhältnis durchgeführt.
Zusätzlich wird ein Umkehrprozess, die katalytische Methanisierung, untersucht. Dabei sollen CO2-haltige Feuerfestabgase mit Wasserstoff zu synthetischem Methan reagieren, welches als Erdgasersatz bei Prozessen eingesetzt werden kann.
Ergebnisse und Anwendung
Hauptziel des Projekts ist die Errichtung und der Betrieb eines Pilot-Reformers, in dem CO2-haltige Gase aus energieintensiven Industrien wie der Stahl- oder Feuerfestindustrie eingesetzt werden können.
Zusätzlich wird die Integration der Reformierung von CO2-haltigen Abgasströmen in bestehende Prozesse mittels Prozesssimulationen evaluiert. Grundlegende Kenntnisse sollen hinsichtlich der Machbarkeit der Implementierung der Reformierungstechnologie in industrielle Prozessanwendungen erworben werden. Die Verwendung des synthetischen Methans aus CO2-reichen Abgasen wird für die Feuerfestproduktion untersucht.
Insgesamt werden Kenntnisse über die Minderung und Behandlung von CO2-Emissionen aus Abgasen durch innovative Reformierungsprozesse erworben und so ein Beitrag zur Erreichung der Klimaziele geleistet. Durch die Verwendung der Abgase wird CO2 nicht länger zu einem unerwünschten Produkt, sondern zu einem wertvollen Rohstoff. Zusätzliche Vorteile können durch die Herstellung von Synthesegas und dessen weitere Umwandlung in Brennstoffe und Chemikalien erzielt werden.