Abteilung Thermochemische Konversion (TCK)

Durch Prozesse der Stoffwandlung bei erhöhten Temperaturen können fossile und nachwachsende Energierohstoffe zu neuen Produkten veredelt werden. Solche Produkte sind Koks, Kohlenwasserstoffe und brennbare Gase, die sehr vielfältig weiterverarbeitet und sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden können. Nutzungsmöglichkeiten sind u. a. die saubere und effiziente Strom- und Wärmebereitstellung, die Herstellung von Kraftstoffen und Chemierohstoffen oder die Erzeugung von Koksen für die Metallurgie oder Adsorptionsmitteln für den Umweltschutz. Der Schwerpunkt liegt auf der Veredlung von Biomasse, Kohle und Ersatzbrennstoffen durch Pyrolyse, Vergasung und artverwandte Prozesse.

Das Ziel besteht letztendlich darin, diese Veredlungsprozesse besser zu verstehen, zu optimieren sowie neue Ideen zu Prozessführung, Produktnutzung und möglichen Einsatzstoffen zu entwickeln und zu realisieren.

Unser Forschungsgegenstand ist:

  • Brennstofftechnische Bewertung von Energierohstoffen 
  • Charakterisierung des Pyrolyse- und Vergasungsverhaltens einer großen Palette von Einsatzstoffen 
  • Untersuchungen zu Mechanismen und zur Kinetik sowie zu Stoff- und Energiebilanzen von Pyrolyseprozessen 
  • Untersuchungen zur Reaktionsfähigkeit von Brennstoffen und zur Kinetik von Vergasungsprozessen 
  • Herstellung und Charakterisierung von Koksen für unterschiedliche Anwendungen einschließlich der Entwicklung/Optimierung von Kohlenstoffadsorbentien 
  • Untersuchungen zum Einfluss von Rohstoffeigenschaften und Prozessbedingungen auf die Produktqualität bei den verschiedenen Wandlungsprozessen

Für unsere Arbeit nutzen wir folgende Simulationswerkzeuge und Versuchsanlagen:

  • Umfangreiche Laboranalytik zur Standard- und angewandten Brennstoffcharakterisierung (Partikelanalyse, Elementar- und Immediatanalyse, Brennwertbestimmung, Haupt- und Spurstoffanalyse, Erhitzungsmikroskopie, ...)
  • Thermische Analytik (Normaldruck- und Druckthermowaagen gekoppelt mit DTA, DSC oder MS, Pyrolyse-GC-MS-System, ...)
  • Verkokungstechnische und Kokscharakterisierungsanalytik (Hochtemperaturdilatometrie, Plastometrie, Bestimmung Swelling-Index, CRI und CSR, Zündtemperatur, ...)
  • Kleintechnische Pyrolysereaktoren (Festbett- und Fallrohrreaktoren in Abhängigkeit vom Reaktor bis 100 bar und 1000 °C sowie kontinuierliche Drehrohrreaktoren) mit Online-Gasmesstechnik 
  • Kleintechnische Vergasungsreaktoren (Festbett-, Wirbelschicht-, und Fallrohrreaktoren in Abhängigkeit vom Reaktor bis 100 bar und 1600 °C sowie kontinuierliche Wirbelschichtvergasung) mit Online-Gasmesstechnik, PIV-System und Thermokamera 
  • Porenstrukturanalytik und Adsorptionsmesstechnik (Hg-Porosimetrie, Oberflächenbestimmung, He-Pyknometrie, Adsorptionstests zu MBT, Jod, SO2, Hg, ...)
Aktuelle Projekte und Referenzen
  • Stoffliche Verwertung von kohlenstoffhaltigen Abfällen und Reststoffen wie CFK, Schredderleichtfraktion, Elektronikschrott, Gärresten oder Ersatzbrennstoffen durch Pyrolyse (Industrie) 
  • Thermochemische Konversion von Altkunststoff/Kohle-Gemischen (BMBF)
  • Physikalische und chemische Charakterisierung von Kondensaten aus der Hochdruckvergasung und -pyrolyse (BMWi) 
  • Kinetik der Kohlevergasung unter erhöhten Drücken (Industrie)
  • Modifizierung von Kondensaten aus der Abfallpyrolyse (Industrie)
  • Entwicklung von aschebasierten Adsorbentien zur CO2-Einbindung (EU)
  • Entwicklung von Kohlenstoffadsorbentien für die Abscheidung von Hg aus Kraftwerksrauchgasen (Industrie)
  • Entzündungs- und Abbrandverhalten von Kunststoffmaterialien (AiF)
  • Regionale Energierohstoffe (SAB)
Team
Abteilung TCK

Abteilungsleiter:

Dr.-Ing. Steffen Krzack

Mitarbeiter:

Dr.-Ing. Denise Klinger
Dr. rer. nat. Philipp Rathsack
M.Sc. Stefan Thiel
Dipl.-Ing. Sascha Russig
Dipl.-Ing. Kevin Günther
Dipl.-Ing. David Scheithauer
M.Sc. Sergei Shalnev
M.Sc. Paul Krippendorf