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Rafael Becka, M.Sc.

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Engler-Bunte-Institut, Teilinstitut Chemische Energieträger - Brennstofftechnologie
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Engler-Bunte-Ring 1
D-76131 Karlsruhe



Methanolsynthese in Dreiphasenreaktoren

Im Rahmen der Energiewende und der Umsetzung der damit verbundenen Klimaziele (60 % Anteil erneuerbare Energien am Gesamtenergieumsatz im Jahr 2050) ist die Einbindung erneuerbarer Ressourcen wie Biomasse, Abfallstoffe und regenerativ erzeugtem Strom in den Verkehrs- und Chemiesektor unausweichlich. Methanol kann als wichtige Basischemikalie und flüssigem Energieträger einen großen Teil zur Sektor-Kopplung beitragen. Einerseits kann das Zwischenprodukt Methanol zu Chemikalien wie Formaldehyd oder Essigsäure weiterverarbeitet werden. Andererseits kann Methanol  entweder direkt, oder indirekt nach der Synthese zu Ethern (DME/OME/MTBE) oder Ottokraftstoffen mittels Methanol-to-Gasoline (MtG–) Prozess, als Treibstoff bzw. Treibstoffzusatz genutzt werden. 

Bei der Methanolsynthese wird aus Wasserstoff (H2), der Beispielsweise mittels Elektrolyse von Wasser mit regenerativen Strom erzeugt wird, und Kohlenstoffträger (CO/CO2), der aus der Luft, Abgasströmen oder Vergasung gewonnen wird, bei erhöhtem Druck (50 - 80 bar) und erhöhter Temperatur (240 °C - 280 °C) katalytisch Methanol (CH3OH) produziert.

Da diese Reaktionen exotherm (unter Wärmefreisetzung) verlaufen, ist die Abfuhr der Reaktionswärme für hohe Gleichgewichtsumsätze von entscheidender Bedeutung. Dazu wird im Dreiphasen-Reaktor ein Wärmeträgerfluid eingesetzt, in Dem der feste Katalysator durch das durchströmende Gas suspendiert wird (siehe Abbildung). Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Wärmeträgerfluides kann so ein nahezu isothermer Betrieb realisiert werden. In Verbindung mit der hohen Wärmekapazität können zudem temperaturspitzen im dynamischen Betrieb, der bei Einsatz von Edukten aus erneuerbaren (fluktuierenden) Quellen von Bedeutung ist, vermieden werden.

Forschungsschwerpunkte:

  • Experimentelle Untersuchung der Reaktionskinetik der Methanolsynthese im Dreiphasen-Autoklav-reaktor
  • Untersuchung der Wechselwirkungen Edukte/Produkte-Wärmeträgerfluid-Katalysator
  • Modellbasierte Beschreibung des Dreiphasen-Systems zur Reaktorauslegung
Laufende und abgeschlossene Bachelor-, Studien-, Master- und Diplomarbeiten
Typ Titel
Bachelorarbeit