Katalytischer Rohrbündelreaktor (KaRo)


Einleitung

Bei der Umwandlung von festen Biomassen in Brenngase und deren Verbrennung können mineralische Inhaltsstoffe und gasförmige Schad­stoffe freigesetzt werden. Diese wirken als Aerosolbildner, weshalb die Freisetzung dieser Stoffe gehemmt werden soll um eine schadstofffreie Verbrennung zu ermöglichen. Möglich wird dies durch Vergasung bei geringen Temperaturen. Durch die Umsetzung der Brenngase in einem Katalysator kann die Schadstoffbildung signifikant reduziert werden. Im Rahmen des Projektes soll eine Anlage zur Vergasung/Verbrennung mit einem katalytisch aktiven Wärmeübertrager entwickelt werden, welcher die Umsetzung der Schadstoffe gemeinsam mit der Auskopplung der Wärme ermöglicht.

Fließschema des geplanten Versuchsstandes für die zweistufige Verbrennung von Biomasse



Arbeitsschwerpunkte

Die Schwerpunkte der Arbeitsgruppe Thermo­prozesstechnik an der Professur GWA liegen im Projekt KaRo bei der Erforschung und Entwicklung einer effizienten Vergasereinheit zur thermischen Verwertung und energetischen Nutzung von biogenen Reststoffen bei minimaler Staubentwicklung. Diese Einheit soll außerdem an einen zu entwickelnden katalytischen Rohrbündelreaktor adaptiert werden.

Biogener Reststoff in Form von Pellets (© Valerie Grimm, 2020)

Mittels eines mathematischen Modells soll die Wärmeübertragung im Reaktor simuliert werden. Dadurch sollen potenzielle Hotspot-Bildungen erkannt und vermieden werden, um den zuver­lässigen Betrieb der Anlage sicher zu stellen. An einem Demonstrator soll eine praktische Erprobung stattfinden. Zudem soll das Alterungsverhalten und die Wirksamkeit der Katalysatoren betrachtet werden.

Der Projekt­partner DBFZ ist für die Entwicklung des Reaktors und geeigneter Katalysatoren verantwortlich.


Kernaussagen und Ergebnisse

Poröse α-Al2O3-Hohlkugeln als Trägermaterial für den Katalysator  (© Dr. Bettina Stolze, DBFZ, 2020)Es sollen Erkenntnisse über die Realisierbarkeit von katalytisch aktiven Rohrbündelreaktoren bezüglich der Wärmerück­gewinnung ermittelt werden. 

Die Katalysatoren werden hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Lebensdauer bzw. Alterungsverhalten in Abhängig­keit von den Verfahrensbedingungen betrachtet. Auf dieser Grundlage sollen für den Prozess geeignete Katalysatoren gefunden werden.


Ansprechpartner

Valerie Grimm


Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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