TY - THES

T1 - Untersuchung möglicher Gastrennverfahren zur Herstellung von hochreinem Wasserstoff aus der Methanplasmalyse

AU - Mattes, Florian Dietmar Wolfram

N1 - gesperrt bis 07-08-2029

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die RAG Austria AG will den Wasserstoffgehalt ihres Plasmalyse-Produktgases auf 99,9990 Vol. %, sogenannten Wasserstoff 5.0, steigern. Daher werden im Zuge dieser Arbeit geeignete Gasaufbereitungsmethoden zur Herstellung von Wasserstoff 5.0. ermittelt und mit verfahrenstechnischen Prozesssimulationsprogrammen evaluiert. Nach einer systematischen Erfassung und Bewertung der technischen Eignung aller bestehenden Wasserstoff-Aufbereitungsverfahren, erweisen sich drei Technologien als tauglich: die Polymermembranseparation, die Palladiummembranseparation und die Druckwechseladsorption. Anschließend werden für jedes Verfahren geeignete Werkstoffe ausgewählt. Als Werkstoff der Polymermembran wird das Polyimid MATRIMID® gewählt, für die Palladiummembran wird die Legierung Pd-Cu/Al2O3 ausgewählt und als Adsorbensmaterialien der Druckwechseladsorption kommen Aktivkohle und der Zeolith LiX zum Einsatz. Nach erfolgter apparatebaulicher Auslegung der drei Technologien werden die Simulationen gestartet. Dabei stellte sich heraus, dass Simulationen der Druckwechseladsorptionstechnologie nicht durchführbar waren, weil notwendige Daten nicht gefunden werden konnten. Die Modellierungen der Membranseparationsanlagen waren erfolgreich. Die Resultate zeigten, in Übereinstimmung mit den Referenzwerten aus der Literatur, dass die geforderte Wasserstoff 5.0-Produktqualität mit MATRIMID®-Membranen nicht erreicht werden können, sondern nur mittels Pd-Cu/Al2O3-Membranen. Die Literatur legt weiters nahe, dass mittels Druckwechseladsorption ebenfalls die geforderte Wasserstoff 5.0-Produktqualität realisierbar ist.

AB - Die RAG Austria AG will den Wasserstoffgehalt ihres Plasmalyse-Produktgases auf 99,9990 Vol. %, sogenannten Wasserstoff 5.0, steigern. Daher werden im Zuge dieser Arbeit geeignete Gasaufbereitungsmethoden zur Herstellung von Wasserstoff 5.0. ermittelt und mit verfahrenstechnischen Prozesssimulationsprogrammen evaluiert. Nach einer systematischen Erfassung und Bewertung der technischen Eignung aller bestehenden Wasserstoff-Aufbereitungsverfahren, erweisen sich drei Technologien als tauglich: die Polymermembranseparation, die Palladiummembranseparation und die Druckwechseladsorption. Anschließend werden für jedes Verfahren geeignete Werkstoffe ausgewählt. Als Werkstoff der Polymermembran wird das Polyimid MATRIMID® gewählt, für die Palladiummembran wird die Legierung Pd-Cu/Al2O3 ausgewählt und als Adsorbensmaterialien der Druckwechseladsorption kommen Aktivkohle und der Zeolith LiX zum Einsatz. Nach erfolgter apparatebaulicher Auslegung der drei Technologien werden die Simulationen gestartet. Dabei stellte sich heraus, dass Simulationen der Druckwechseladsorptionstechnologie nicht durchführbar waren, weil notwendige Daten nicht gefunden werden konnten. Die Modellierungen der Membranseparationsanlagen waren erfolgreich. Die Resultate zeigten, in Übereinstimmung mit den Referenzwerten aus der Literatur, dass die geforderte Wasserstoff 5.0-Produktqualität mit MATRIMID®-Membranen nicht erreicht werden können, sondern nur mittels Pd-Cu/Al2O3-Membranen. Die Literatur legt weiters nahe, dass mittels Druckwechseladsorption ebenfalls die geforderte Wasserstoff 5.0-Produktqualität realisierbar ist.

KW - hydrogen purification

KW - membrane separation

KW - PSA

KW - simulation

KW - Wasserstoffaufbereitung

KW - Membranseparation

KW - Druckwechseladsorption

KW - Simulation

M3 - Masterarbeit

ER -