• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Die Chemie Zeitschrift Österreichs

Das unabhängige Traditionsmagazin

  • Das Magazin
    • Über die Österreichische Chemie Zeitschrift
    • 120 Jahre
    • Abonnement
    • Mediadaten
    • Online-Archiv
  • Resorts
    • Forschung
    • Foto Freitag
    • Messe
    • Publikation
    • Personalia
    • Bildung
    • Termine
    • News-Archiv 2015
    • News-Archiv 2016
    • News-Archiv 2017
    • News-Archiv 2018
    • News-Archiv 2019
  • Studienführer Technische Chemie
  • Chemie-Lexikon
  • Links
    • L&B
    • labor
    • Kunststoff
  • Welkin Media Verlag
Aktuelle Seite: Startseite / News / Methanolsynthese aus Hochofengas im Langzeitbetrieb

Methanolsynthese aus Hochofengas im Langzeitbetrieb

30. September 2022 von Birgit Fischer

Erstmals konnte nun in einer Miniplant des Fraunhofer ISE mit einer Produktionsleistung von täglich zehn Litern die Langzeitstabilität der Methanolsynthese aus realem, gereinigtem Hochofengas über insgesamt mehr als 5.000 Stunden demonstriert werden. Zuvor hatte thyssenkrupp bereits 2018 den Machbarkeitsnachweis der Herstellung von Methanol aus Hochofengas im Projekt erbracht.

Methanol spielt als Basischemikalie eine wichtige Rolle für die Industrie und wird als einer der zentralen Energieträger der sich entwickelnden Wasserstoffwirtschaft gehandelt. Bei seiner konventionellen Herstellung aus Kohle und Erdgas fallen allerdings große Mengen an Treibhausgasemissionen an. Im Rahmen des Projekts „Carbon2Chem®“ entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE zusammen mit Partnern aus Industrie, Forschung und Lehre Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Abgasen der Industrie am Beispiel der Stahlindustrie.

Fossile Methanolsynthese verursacht hohe CO2 Treibhausgasemissionen

Die fossile Methanolsynthese und die Stahlherstellung mittels der Hochofenroute basierend auf Kohle sind für hohe CO2-Treibhausgasemissionen verantwortlich. Eine Verknüpfung der beiden Verfahren unter Verwendung von grünem Wasserstoff ermöglicht es, Methanol aus rein fossilen Quellen durch stoffliche Nutzung der Emissionen aus der Stahlherstellung mit grünem Wasserstoff als Reaktionspartner zu substituieren.

Dr.-Ing. Achim Schaadt, Leiter der Abteilung Thermochemische Prozesse am Fraunhofer ISE | Foto: Fraunhofer ISE

Die Verpflichtungen aus dem Klimaabkommen von Paris lassen sich nur erfüllen, indem Industriesektoren miteinander verknüpft werden. Wir müssen schwer zu vermeidende Emissionen in einen Kreislauf überführen.

Dr.-Ing. Achim Schaadt, Leiter der Abteilung Thermochemische Prozesse am Fraunhofer ISE

Das im Jahr 2016 gestartete Projekt „Carbon2Chem®“, welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, erforscht Verfahren zur Umwandlung von Prozessgasen aus der Stahlindustrie in Basischemikalien. „In Carbon2Chem® werden innovative Kräfte aus der Industrie, der angewandten Forschung und den Universitäten gebündelt, um schnell zu einer umsetzbaren systemisch optimierten Gesamtlösung zu kommen.“, betont Luis F. Piedra-Garza von thyssenkrupp Steel Europe.

Abgase als Ausgangsstoffe

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 ungekühlten 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®-Technikum in Duisburg transferiert wurde. Die Hüttengase aus dem benachbarten integrierten Stahlwerk werden in einer Gasreinigung von thyssenkrupp Industrial Solutions unter Nutzung von Katalysatoren und Sorbenzien des Spezialchemieunternehmens Clariant aufbereitet und für die nachfolgende Synthese von Katalysatorgiften befreit.

„Das Schichtpersonal der thyssenkrupp Uhde Engineering Services hält die Gasreinigung rund um die Uhr am Laufen. Das Stahlwerk arbeitet im Dreischichtbetrieb, es gibt immer genug Gas. Wir haben ideale Voraussetzungen für den Dauerbetrieb im Technikumsmaßstab“, erklärt Max Hadrich, Leiter der Gruppe Power-to-Liquids am Fraunhofer ISE.

In der Miniplant wurde die Methanolsynthese aus Hüttengasen erfolgreich demonstriert. | Foto: Fraunhofer ISE
In der Miniplant wurde die Methanolsynthese aus Hüttengasen erfolgreich demonstriert. | Foto: Fraunhofer ISE

In insgesamt mehr als 5.000 Betriebsstunden vor Ort konnten über 1.500 Liter Rohmethanol hergestellt werden. Der Fokus lag hierbei auf der Verwendung des gereinigten Hochofengases, das mit über 85 Prozent den größten Anteil an den Hüttengasen stellt. In einem über 3.000 Stunden andauernden Langzeittest konnte kein nennenswerter Rückgang der Katalysatoraktivität festgestellt werden. Dies bescheinigt eine gute Funktionsweise des Katalysator- und Anlagendesigns. „Carbon2Chem® und die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE stellen einen idealen Rahmen dar, um die Leistungsfähigkeit unserer industriellen MegaMax® Methanolsynthesekatalysatoren für die effiziente und stabile Umsetzung CO2‑reicher Prozessgase zu unterstreichen“, kommentiert Dr. Andreas Geisbauer vom Projektpartner Clariant.

Prozessoptimierung mit dem „digitalen Zwilling“

Eine wichtige Voraussetzung für die Prozessoptimierung der Methanolsynthese aus CO2-reichem Synthesegas ist die Verbesserung des kinetischen Modells für den in „Carbon2Chem®“ eingesetzten Clariant-Katalysator, denn Reaktionen mit Kreislaufführung wie die Methanolsynthese erfordern ein tiefes Verständnis der komplexen Wechselwirkungen der Prozessparameter. Das Fraunhofer ISE konnte, basierend auf dem verbesserten kinetischen Modell, einen digitalen Zwilling der Miniplant entwickeln.

Dieser ermöglicht es, die Lernprozesse zu beschleunigen und gleichzeitig Scale-up-Risiken für zukünftige industrielle Anlagen zu minimieren: „Nachdem 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 können“, berichtet Florian Nestler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ISE.

Regelungskonzept für Dynamik des integrierten Stahlwerks

Die Hüttengase sind als wesentlicher Ausgangsstoff in ihrer Menge und Zusammensetzung nicht konstant. Diese Randbedingung, die insbesondere für Prozesse auf Basis von erneuerbaren Energien häufig auftreten wird, ist für die Methanolsynthese eine neue Herausforderung. Je nach Betriebszustand oder vorhandenen Rohstoffen können 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 Veränderungen zu reagieren und die Synthese stets in einem optimalen Betriebspunkt zu halten.

„Wir freuen uns, dass wir die Versuche in Duisburg erfolgreich abgeschlossen haben und uns dem Scale-up des Verfahrens widmen können“, sagt Max Hadrich. Die validierten Prozessmodelle werden nun im nächsten Schritt dafür genutzt, großtechnische Anlagen auszulegen, techno-ökonomische Bewertungen durchzuführen und den CO2-Fußabdruck des Verfahrens zu bewerten.

Kategorie: Forschung, News Stichworte: Carbon2Chem, FraunhoferISE, Hochofen, Methanol, Methanolsynthese

Haupt-Sidebar

Die aktuelle Chemie

Newsletter

  • Unser Newsletter-Archiv

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Lebensmittel-&Biotechnologie und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • NEO·E in automatisierter Produktionszelle auf der FAKUMA
    am 25. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die PlastiVation Machinery GmbH zeigt auf der Fakuma 2023 zwei Spritzgießmaschinen der Tederic NEO series im Produktionsbetrieb. Zu sehen sind eine komplette Produktionszelle mit elektrischer NEO·E230 und Automation sowie die kosteneffiziente […]

  • PSA, die sich selbst desinifziert
    am 25. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Ein an der Rice University entwickeltes Material dekontaminiert seine Oberfläche in wenigen Sekunden und bietet neue Möglichkeiten bei PSA. Mithilfe von elektrischem Strom erwärmt es seine Außenfläche schnell auf über 100 Grad Celsius, auf der […]

  • Papierhandtuch Recycling für die biotechnologische Wertstoffproduktion
    am 22. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    An der Ostfalia Hochschule wird erforscht, wie Papierhandtücher für die biotechnologische Produktion neuer Wertstoffe recycelt werden können. Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Verzuckerung von Papierhandtüchern. Bakterien können […]

  • Auswechselbare Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate
    am 22. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    HASCO erweitert sein Düsenprogramm für Spritzgießwerkzeuge mit der auswechselbaren Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate. Xgate bietet eine präzise Nadelführung mit Vorzentrierung und ist hochgradig beständig gegen abrasive und chemisch […]

  • Recycling von Faserverbundwerkstoffen aus Rotorblättern
    am 20. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer IFAM leitet ein Projekt zum nachhaltigen Recycling von Faserverbundwerkstoffen aus Rotorblättern mittels Pyrolyse. Eine anschließende Oberflächenbehandlung und Qualitätsprüfung der Rezyklate ermöglichen die erneute industrielle […]

  • Neue Velcorin-Abfüllanlage von LANXESS in Betrieb
    am 20. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    LANXESS hat seine neue Velcorin-Abfüllanlage in Betrieb genommen, die anstelle von Glas- nun Aluminium-Kannen als Packmittel einsetzt. Die Aluminiumverpackungen sollen Kunden ein verbessertes Handling, einen vereinfachten Transport und eine […]

  • ENGEL part finder: Unterstützung im Betriebs- und Wartungsalltag
    am 18. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Der ENGEL part finder ermöglicht es, nahezu alle Bauteile einer ENGEL-Spritzgießmaschine auf einfache Weise zu identifizieren und zu bestellen. Der Teilescout kann nicht nur neue Teile aktueller Maschinen, sondern auch verschmutzte, abgenutzte […]

  • Analytik Jena-Campus: der Grundstein ist gelegt
    am 18. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Anfang September hat Analytik Jena den Grundstein für den neuen Analytik Jena-Campus am Standort Jena-Göschwitz gelegt. Zusammen mit der Muttergesellschaft Endress+Hauser investiert das Unternehmen ca. 45 Millionen Euro in das künftige […]

  • Kistler: Digital meets Circular Economy
    am 15. September 2023 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Kistler zeigt auf der FAKUMA 2023 smarte, nachhaltige Lösungen für Prozesssicherheit und Qualität im Spritzgießen und die Trends von morgen. Mit dabei die kontaktlos messenden Sensoren im Medtech-Bereich, Sensoren für den 3D-Druck und die […]

  • WhisperValve-Baureihe jetzt bis 16 bar
    am 15. September 2023 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Das neue Analyseventil Typ 6757 der WhisperValve-Baureihe von Bürkert Fluid Controls Systems deckt den Druckbereich bis 16 bar ab. Es ist gegen Druckstöße unempfindlich und ermöglicht Schaltzeiten unter 8 ms bei einer Leistungsaufnahme von […]

Schlagwörter

ABB Aktuelle Nachrichten über BASF analytica Analytik Analytik Jena Anlagenbau Automation Automatisierung Awards B&R Borealis BR CEM CO2 Danfoss Digitalisierung Endress+Hauser Evonik FCIO Festo Finance Forschung Foto Freitag FotoFreitag Hardware Industrie 4.0 Jubiläum Kreislaufwirtschaft Labor LANXESS Lenzing Logistik Messe Messe München MesseNews Messer Nachhaltigkeit OMV Personalia Publikation Pumpen Recycling Shimadzu TU Graz Webinar

Kategorien

Copyright © 2023 · WelkinMedia Fachverlag