Experimentelle Untersuchung und Simulation der Methanisierung von Kuppelgasen aus integrierten Hüttenwerken

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Die Kuppelgase Gichtgas, Kokereigas und Tiegelgas aus Hüttenwerken haben, aufgrund günstiger Prozesssynergien, großes Potential als Kohlenstoffquellen für die Methanisierung im Power to Gas- Prozess. In dieser Arbeit wurden, als erste Schritte zur Realisierung, die Auswirkungen des CO-CO2- Verhältnisses sowie von Stickstoff im Eduktgas auf den Umsatz der Methanisierung untersucht. Die Auswertung zeigt, dass höhere CO-Anteile bei gleichbleibendem H2-Überschuss die Methanisierung positiv beeinflussen. Weiter ergibt sich die Vermutung, dass Stickstoff als Inertgas im Eduktstrom die Methanisierung über den Einfluss auf Partialdruck und Verweilzeit hinaus hemmt. Um den Versuchsaufwand für weitere Evaluierungen der Methanisierung zu minimieren, wurde, auf Basis eines Kinetikmodells von Kopyscinski, der Festbett-Methanisierungsreaktor in Aspen Plus abgebildet. Vergleiche mit Messdaten zeigen, dass der simulierte COx -Umsatz im Gültigkeitsbereich des Modells von 200°C bis 400°C nur geringfügig von den Versuchsergebnissen abweicht. Der absolute Fehler für den COx-Umsatz beträgt in 92% der simulierten Szenarien maximal 5% und liegt bei durchschnittlich 1.6%. Dies gilt allerdings nur für Einsatzgase ohne Inertgas. Der Einfluss dessen kann mit dem gewählten Kinetikmodell nicht berücksichtigt werden. Bei praktischen Einsatztemperaturen der Methanisierung von idealerweise 200°C bis 350°C wird der relevanteste Temperaturbereich bereits erfolgreich abgebildet. Allerdings hat das Kinetikmodell u.a. bei der Simulation höherer Temperaturen, sowie bei der Berechnung von Inertgaseinflüssen noch Erweiterungspotential. Basierend auf dem positiv evaluierten Kinetikmodell wurde die Prozesskette der dreistufigen Festbett-Methanisierung im Kontext einer Power to Gas-Anlage in Umgebung eines Hüttenwerks in Aspen Plus abgebildet.

Details

Titel in ÜbersetzungExperimental investigation and simulation of the methanation of process gases from integrated steel plants
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung16 Dez. 2016
StatusVeröffentlicht - 2016