{"id":116172,"date":"2022-09-28T07:35:00","date_gmt":"2022-09-28T05:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=116172"},"modified":"2022-09-23T14:18:45","modified_gmt":"2022-09-23T12:18:45","slug":"fraunhofer-ise-demonstriert-erstmals-methanolsynthese-aus-hochofengas-im-langzeitbetrieb-in-einer-miniplant","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/fraunhofer-ise-demonstriert-erstmals-methanolsynthese-aus-hochofengas-im-langzeitbetrieb-in-einer-miniplant\/","title":{"rendered":"Fraunhofer ISE demonstriert erstmals Methanolsynthese aus Hochofengas im Langzeitbetrieb in einer Miniplant"},"content":{"rendered":"\n

<\/h2>\n\n\n\n\n\n
\"In<\/a>
In der Miniplant wurde die Methanolsynthese aus H\u00fcttengasen erfolgreich demonstriert. 
\u00a9 Fraunhofer ISE<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Methanol spielt als Basischemikalie eine wichtige Rolle f\u00fcr die Industrie und wird als einer der zentralen Energietr\u00e4ger der sich entwickelnden Wasserstoffwirtschaft gehandelt. Bei seiner konventionellen Herstellung aus Kohle und Erdgas fallen allerdings gro\u00dfe Mengen an Treibhausgasemissionen an. Im Rahmen des Projekts \u00bbCarbon2Chem\u00ae\u00ab entwickelt das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE zusammen mit Partnern aus Industrie, Forschung und Lehre Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Abgasen der Industrie am Beispiel der Stahlindustrie. Erstmals konnte nun in einer Miniplant des Fraunhofer ISE mit einer Produktionsleistung von t\u00e4glich zehn Litern die Langzeitstabilit\u00e4t der Methanolsynthese aus realem, gereinigtem Hochofengas \u00fcber insgesamt mehr als 5.000 Stunden demonstriert werden. Zuvor hatte thyssenkrupp bereits 2018 den Machbarkeitsnachweis der Herstellung von Methanol aus Hochofengas im Projekt erbracht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die fossile Methanolsynthese und die Stahlherstellung mittels der Hochofenroute basierend auf Kohle sind f\u00fcr hohe CO2<\/sub>-Treibhausgasemissionen verantwortlich. Eine Verkn\u00fcpfung der beiden Verfahren unter Verwendung von gr\u00fcnem Wasserstoff erm\u00f6glicht es, Methanol aus rein fossilen Quellen durch stoffliche Nutzung der Emissionen aus der Stahlherstellung mit gr\u00fcnem Wasserstoff als Reaktionspartner zu substituieren. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbDie Verpflichtungen aus dem Klimaabkommen von Paris lassen sich nur erf\u00fcllen, indem Industriesektoren miteinander verkn\u00fcpft werden. Wir m\u00fcssen schwer zu vermeidende Emissionen in einen Kreislauf \u00fcberf\u00fchren\u00ab, erl\u00e4utert Dr.-Ing. Achim Schaadt<\/strong>, Leiter der Abteilung Thermochemische Prozesse am Fraunhofer ISE<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Das im Jahr 2016 gestartete Projekt \u00bbCarbon2Chem\u00ae<\/sup>\u00ab, welches vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung gef\u00f6rdert wird, erforscht Verfahren zur Umwandlung von Prozessgasen aus der Stahlindustrie in Basischemikalien. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbIn Carbon2Chem\u00ae<\/sup> werden innovative Kr\u00e4fte aus der Industrie, der angewandten Forschung und den Universit\u00e4ten geb\u00fcndelt, um schnell zu einer umsetzbaren systemisch optimierten Gesamtl\u00f6sung zu kommen.\u00ab, betont Luis F. Piedra-Garza von thyssenkrupp Steel Europe<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Abgase als Ausgangsstoffe<\/h3>\n\n\n\n

Das Fraunhofer ISE, das seit zehn Jahren auf dem Gebiet der Methanolsynthese arbeitet, setzte bei der Entwicklung der Miniplant auf ein einfaches und robustes Prozesskonzept. Es basiert auf zwei ungek\u00fchlten Reaktoren sowie einer industrienahen Rezyklierung der unreagierten Gase. Die Anlage ging 2017 am Fraunhofer ISE in Freiburg in den Probebetrieb mit Flaschengasen, ehe sie 2019 ins Carbon2Chem\u00ae<\/sup>-Technikum in Duisburg transferiert wurde. Die H\u00fcttengase aus dem benachbarten integrierten Stahlwerk werden in einer Gasreinigung von thyssenkrupp Industrial Solutions unter Nutzung von Katalysatoren und Sorbenzien des Spezialchemieunternehmens Clariant aufbereitet und f\u00fcr die nachfolgende Synthese von Katalysatorgiften befreit. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbDas Schichtpersonal der thyssenkrupp Uhde Engineering Services h\u00e4lt die Gasreinigung rund um die Uhr am Laufen. Das Stahlwerk arbeitet im Dreischichtbetrieb, es gibt immer genug Gas. Wir haben ideale Voraussetzungen f\u00fcr den Dauerbetrieb im Technikumsma\u00dfstab\u00ab, erkl\u00e4rt Max Hadrich<\/strong>, Leiter der Gruppe Power-to-Liquids am Fraunhofer IS<\/strong>E. <\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

In insgesamt mehr als 5.000 Betriebsstunden vor Ort konnten \u00fcber 1.500 Liter Rohmethanol hergestellt werden. Der Fokus lag hierbei auf der Verwendung des gereinigten Hochofengases, das mit \u00fcber 85 Prozent den gr\u00f6\u00dften Anteil an den H\u00fcttengasen stellt. In einem \u00fcber 3.000 Stunden andauernden Langzeittest konnte kein nennenswerter R\u00fcckgang der Katalysatoraktivit\u00e4t festgestellt werden. Dies bescheinigt eine gute Funktionsweise des Katalysator- und Anlagendesigns. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbCarbon2Chem\u00ae<\/sup> und die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE stellen einen idealen Rahmen dar, um die Leistungsf\u00e4higkeit unserer industriellen MegaMax\u00ae Methanolsynthesekatalysatoren f\u00fcr die effiziente und stabile Umsetzung CO2<\/sub>\u2011reicher Prozessgase zu unterstreichen\u00ab, kommentiert Dr. Andreas Geisbauer vom Projektpartner Clariant<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Prozessoptimierung mit dem \u00bbdigitalen Zwilling\u00ab<\/h3>\n\n\n\n

Eine wichtige Voraussetzung f\u00fcr die Prozessoptimierung der Methanolsynthese aus CO2<\/sub>-reichem Synthesegas ist die Verbesserung des kinetischen Modells f\u00fcr den in \u00bbCarbon2Chem\u00ae<\/sup>\u00ab eingesetzten Clariant-Katalysator, denn Reaktionen mit Kreislauff\u00fchrung wie die Methanolsynthese erfordern ein tiefes Verst\u00e4ndnis der komplexen Wechselwirkungen der Prozessparameter. Das Fraunhofer ISE konnte, basierend auf dem verbesserten kinetischen Modell, einen digitalen Zwilling der Miniplant entwickeln. <\/p>\n\n\n\n

Dieser erm\u00f6glicht es, die Lernprozesse zu beschleunigen und gleichzeitig Scale-up-Risiken f\u00fcr zuk\u00fcnftige industrielle Anlagen zu minimieren: \u00bbNachdem wir unsere Modelle mit Daten aus der Miniplant validiert hatten, konnten wir Betriebspunkte simulieren und optimieren. So haben wir die Produktionsleistung der Miniplant immer weiter steigern k\u00f6nnen\u00ab, berichtet Florian Nestler<\/strong>, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ISE<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Regelungskonzept f\u00fcr Dynamik des integrierten Stahlwerks<\/h3>\n\n\n\n

Die H\u00fcttengase sind als wesentlicher Ausgangsstoff in ihrer Menge und Zusammensetzung nicht konstant. Diese Randbedingung, die insbesondere f\u00fcr Prozesse auf Basis von erneuerbaren Energien h\u00e4ufig auftreten wird, ist f\u00fcr die Methanolsynthese eine neue Herausforderung. Je nach Betriebszustand oder vorhandenen Rohstoffen k\u00f6nnen die Eigenschaften der Gase aus der Kokerei (Koksherstellung), dem Hochofen (Umwandlung von Eisenerz zu Roheisen) oder dem Konverter (Umwandlung von Roheisen zu Stahl) erheblich schwanken. Mit den gesammelten Daten kann nun ein Regelungskonzept entworfen werden, um in Echtzeit auf Ver\u00e4nderungen zu reagieren und die Synthese stets in einem optimalen Betriebspunkt zu halten.<\/p>\n\n\n\n

\u00bbWir freuen uns, dass wir die Versuche in Duisburg erfolgreich abgeschlossen haben und uns dem Scale-up des Verfahrens widmen k\u00f6nnen\u00ab, sagt Max Hadrich. Die validierten Prozessmodelle werden nun im n\u00e4chsten Schritt daf\u00fcr genutzt, gro\u00dftechnische Anlagen auszulegen, techno-\u00f6konomische Bewertungen durchzuf\u00fchren und den CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck des Verfahrens zu bewerten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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