Erzeugung von Erdgassubstitut unter Einsatz kohlenoxid-haltiger Eduktgase: experimentelle Untersuchung und simulationsgestützte Einbindung in Gesamtprozessketten
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Berlin
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2013
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT III
FORMELZEICHEN VIII
KURZFASSUNG XIII
ABSTRACT XIV
1. EINLEITUNG 1
2. GRUNDLAGEN 3
2.1. GRUNDLAGEN DER METHANSYNTHESE 3
2.1.1. METHANISIERUNGSREAKTIONEN 4
2.1.2. REAKTORSYSTEME 6
2.1.3. KATALYSATOREN FUER DIE METHANSYNTHESE 13
2.2. METHANISIERUNG ALS TEIL VON GESAMTPROZESSKETTEN 19
2.2.1. KONVERSION VON PRODUKTGASEN DER BIOMASSEVERGASUNG 19
2.2.2. METHANSYNTHESE IM POWER-TO-GAS-PROZESS 21
2.3. SPEZIFIKATION FUER ERDGASSUBSTITUTE 22
2.4. GRUNDLAGEN PROZESSSIMULATION 24
2.4.1. BERECHNUNG DES EHEM. GLEICHGEWICHTS 25
2.4.2. MODELLE ZUR ABBILDUNG DES REAKTIONSFORTSCHRITTS 26
2.5. CHARAKTERISTISCHE GROESSEN 28
2.5.1. BETRIEBSPARAMETER 28
2.5.2. WIRKUNGSGRADE 30
2.5.3. BRENNTECHNISCHE KENNDATEN 31
3. UNTERSUCHUNG UND OPTIMIERUNG DER METHANISIERUNGSEINHEIT 33
3.1. ANFORDERUNGEN AN BETRIEBSPARAMETER 33
3.1.1. STOECHIOMETRIE 33
3.1.2. BETRIEBSDRUCK UND -TEMPERATUR 35
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INHALTSVERZEICHNIS
3.1.3. VERMEIDUNG KOHLENSTOFFBILDUNG
37
3.2. EXPERIMENTELLE EINRICHTUNGEN 41
3.2.1. VERFAHRENSTECHNISCHE VERSCHALTUNG 41
3.2.2. GASANALYSESYSTEME 42
3.2.3. REAKTORSYSTEME 43
3.3. EINGESETZTE KATALYSATOREN 46
3.4. EDUKTGASGEMISCHE 47
3.5. METHODEN ZUR THERMISCHEN KONTROLLE DER REAKTION 48
3.5.1. ABSENKEN DER KUEHLMEDIENTEMPERATUR 49
3.5.2. VERRINGERUNG DER EDUKTGASTEMPERATUR 50
3.5.3. VERAENDERUNG REAKTORDURCHMESSER 51
3.5.4. DAMPFMODERATION 53
3.5.5. ERHOEHUNG DER RAUMGESCHWINDIGKEIT 55
3.5.6. INERTISIERUNG DER KATALYSATORSCHUETTUNG 57
3.5.7. PRODUKTGAS-RUECKFUEHRUNG 59
3.5.8. GESTUFTE EDUKTZUGABE 65
3.5.9. FAZIT VERFAHREN THERMISCHE KONTROLLE 68
3.6. METHODEN ZUR MAXIMIERUNG DES METHANERTRAGES 70
3.6.1. ERHOEHUNG DES BETRIEBSDRUCKS 70
3.6.2. ANPASSUNG DER EDUKTGAS-STOECHIOMETRIE 73
3.6.3. REDUZIERUNG EDUKT-WASSERGEHALT 74
3.6.4. OPTIMIERUNG DER REAKTORTEMPERIERUNG 79
3.6.5. FAZIT VERFAHREN ZUR UMSATZSTEIGERUNG 82
4. ABBILDUNG UND EVALUIERUNG DER PROZESSKETTEN 85
4.1. METHODIK DER PROZESSSIMULATION 85
4.1.1. ERMITTLUNG DES REAKTIONSUMSATZES DER METHANSYNTHESE 86
4.1.2. MODELLERSTELLUNG UND BEWERTUNG 86
4.2. POWER-TO-GAS-PROZESS 88
4.2.1. METHANISIERUNG EINES CCVSTROMS 90
4.2.2. METHANISIERUNG EINES BIOGAS-STROMS 95
4.3. KONVERSION VON PRODUKTGASEN DER AER-BIOMASSEVERGASUNG 98
4.4. PARAMETERVARIATION 102
4.4.1. GLEICHGEWICHTSABWEICHUNG DER METHANISIERUNGSREAKTIONEN 103
4.4.2. DRUCK METHANISIERUNGSREAKTOR 104
4.4.3. METHANGEHALT IM BIOGAS 106
4.4.4. ELEKTROLYSEWIRKUNGSGRAD 108
INHAL TSVERZEICHNIS
5. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 111
A. ANHANG 116
A.L. GRENZGEHALTE FUER H
2
UND C0
2
BZGL. DER DVGW-EINSPEISEVORGABEN (H-GAS) . 116
A.L.L. H
2
-GRENZWERT 116
A.L.2. C0
2
-GRENZWERT 116
A.2. ERMITTLUNG DER STOECH. RESTRIKTIONEN BZGL. DER
DVGW-EINSPEISEVORGABEN . . 117
A.2.1. MAXIMALE STOECHIOMETRIEZAHL SN
MAX
117
A.2.2. MINIMALE STOECHIOMETRIEZAHL SN
MIN
118
A.3. THERMISCHES REAKTORMODELL ZUR UNTERSUCHUNG DER
SCHUETTUNGSTEMPERATUREN . 119
A.3.1. MODELLBESCHREIBUNG 119
A.3.2. FIT DER EXPERIMENTELLEN DATEN 121
A.4. MESSGENAUIGKEIT GASANALYSE 122
A.5. VERGLEICHSVERSUCHE IM SCREENING-REAKTOR 122
A.5.1. VERGLEICH KATALYSATOREN 122
A.5.2. VERGLEICH EDUKTGASGEMISCHE 124
A.6. RAHMENBEDINGUNGEN PROZESSSIMULATION 128
A.6.1. UMSATZMODELL METHANSYNTHESEREAKTOR 128
A.6.2. SPEZIFIZIERTE PARAMETER DER PROZESSSIMULATIONEN 130
A.7. WAERMESTROEME WAERMEINTEGRATIONSANALYSE 131
A.7.1. P2G-PROZESS (KONVERSION C0
2
-STROM) 131
A.7.2. P2G-PROZESS (KONVERSION BIOGAS-STROM) 133
A.7.3. KONVERSION AER-VERGASUNGSGAS 135
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