Biogas-zu-Methanol-Prozess

Biogas-zu-Methanol-Prozess

Erfolgreiche Anlagenoptimierung f?r die alternative Nutzung von Biogasen

Die Herstellung von hochreinem Methanol aus Biogas konnte im Forschungsprojekt “GreenBee” erstmals in der Konfiguration mit autothermer Reformierung und der Einbindung von Wasser- und Sauerstoff aus Elektrolyse erfolgreich demonstriert werden. Im Vergleich zu einem Vorl?uferprojekt stieg die Methanolausbeute um das 8-fache. Das Forschungsinstitut f?r Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e.V. (FiW) e. V. und die OWI Science for Fuels gGmbH haben auf der Basis einer bestehenden Methanolsyntheseanlage des FiW im Kl?rwerk Emscherm?ndung einen Demonstrator f?r einen optimierten Syntheseprozess von Biogas zu Methanol aufgebaut.

Die Erkenntnisse aus dem Realbetrieb der Demonstrationsanlage und insbesondere die M?glichkeit zum Abgleich der praktischen Ergebnisse mit theoretischen Vorarbeiten und der Begleitforschung des Anlagenbetriebs sind wichtige Bausteine f?r die erfolgreiche Skalierung des pilotierten Methanolsyntheseverfahrens in gr??erem Ma?stab.

In der Demonstrationsanlage wurde k?nstlich hergestelltes Biogas in einem eigens entwickelten Biogas-zu-Methanol-Prozess zu Methanol weiterverarbeitet, der im Wesentlichen aus zwei Teilschritten besteht:
Im ersten Schritt wurde das Biogas mit Wasser und Sauerstoff gemischt und durch Reformierung zu Synthesegas gewandelt. Daf?r entwickelte das OWI ein neues Konzept zur autothermen Reformierung von Biogas. Diese Art der Reformierung kombiniert die Verfahren der partiellen Oxidation und der Dampfreformierung, was zu einer Optimierung des Wirkungsgrads f?hrt. Das Synthesegas aus der Reformierung wurde mit Wasserstoff angereichert und im zweiten Schritt in einem vom FiW adaptierten Verfahren katalytisch zu Methanol umgewandelt. Der Wasserstoff kann regenerativ erzeugt werden und der dabei als Nebenprodukt entstehende Sauerstoff wurde zum Teil zur Optimierung der Reformierung genutzt. Die Demonstration dieses Verfahrenskonzeptes mit dem gekoppelten Betrieb des Reformers und der Methanol-Synthese konnte in der Pilotanlage realisiert werden.

Optimierter Biogas-zu-Methanol-Prozess

Im Vergleich zu einem Vorl?uferprojekt konnten die Partner den Biogas-zu-Methanol-Prozess erheblich verbessern. Die Methanolausbeute im Betrieb der Pilotanlage stieg von maximal 1,96 auf 16 molMethanol/(kgKat*h). Somit erh?hte sich die Produktionsleistung des Systems um das 8-fache. Einen wichtigen Beitrag zur erh?hten Ausbeute leistete eine neue Gasrezirkulationspumpe in der Methanolsyntheseanlage, die industrienahe Gasgeschwindigkeiten in den Reaktoren erm?glichte. Dennoch gen?gte die Gesamtkonversion von Biogas zu Methanol noch nicht den Anspr?chen an eine kommerzielle Herstellung von Methanol. Das lag im Wesentlichen an der zu geringen Aktivit?t des Katalysators in der Methanolsynthese. In einem Nachfolgeprojekt ist der Einsatz eines kommerziellen Katalysators vorgesehen, der die Methanolausbeute weiter steigern soll.

Die kompakte Bauweise der Demonstrationsanlage in einem Container erlaubt den Einsatz unter verschiedensten Bedingungen mit wechselnden Einsatzorten, was die Applikation in weiteren Forschungsprojekten mit anderen Partnern und verschiedenen Edukten erm?glicht. Denkbar ist der Einsatz in der Abfallwirtschaft auf Deponien oder an thermischen M?llverwertungsanlagen oder an Biogasanlagen au?erhalb der Wasserwirtschaft.

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit dem F?rderkennzeichen 49VF190058 wurde im Rahmen der Programms INNO-KOM durch das Bundesministerium f?r Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gef?rdert.

Keywords:Biogas-zu-Methanol-Prozess, Methanol, Biogas, Kl?rwerk, OWI

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