Projektbeschreibung

Die Dekarbonisierung der Chemieindustrie stellt einen wichtigen Pfeiler zur Erreichung der Klimaziele dar. Dabei ist die Produktion von Synthesegas als essenzielle Quelle für weitere Prozessschritte von grundlegender Bedeutung. Als gängiges Verfahren kommt hierbei die Wasserdampfreformierung zum Einsatz, wobei Methan mit Wasserdampf zu Synthesegas umgesetzt wird. Der Energieeintrag erfolgt hierbei mittels Feuerung an der Reaktorwand, was ein aufwendiges Reaktordesign voraussetzt. Transporthemmungen durch die Reaktorwand und im Katalysatorbett und die hohe Materialbeanspruchung limitieren die Gestaltungsfreiheit erheblich.

In einem innovativen Ansatz soll die Synthesegasproduktion mittels der Trockenreformierung von Methan untersucht werden. Bei dieser hochendothermen Reaktion wird Methan mit Kohlenstoffdioxid zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid umgesetzt. Die Energie wird hierbei mittels Induktion durch ein oszillierendes Magnetfeld eingebracht, welches mit erneuerbarem Strom betrieben werden kann. Dadurch können Transportlimitierungen durch die Reaktorwand vermieden werden und Temperaturgradienten im Reaktor werden reduziert. Dies erhöht den Katalysatorwirkungsgrad und eröffnet neue Freiheiten in der Gestaltung von Katalysatorpackungen/schüttungen. Durch die flexible induktive Heizung ist ein dynamischer Betrieb möglich, was im Hinblick auf die fluktuierende Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien vorteilhaft ist.

Herausforderungen ergeben sich hierbei in der Reaktorgestaltung, welche auf den induktiven Betrieb optimiert werden muss. Ebenso kann durch den gezielten Energietransport die Aktivität des Katalysators voll ausgenutzt werden, was neue Herausforderungen an den Stofftransport stellt.

Um höhere Reaktortemperaturen zu erreichen, müssen Materialien optimiert werden, die eine induktive Beheizung in hohen Temperaturbereichen ermöglichen. Diese müssen mit passgenauem Katalysatordesign optimiert werden, um Transportlimitierungen am Katalysator zu vermeiden.

Bachelor- und Masterarbeiten können nach Absprache vergeben werden. Experimentelle sowie simulative Arbeiten sind möglich. Weitere Details können gerne in einem individuellen Gespräch besprochen werden. Einfach Kontakt aufnehmen mit Thomas Kieble.