Aufgabenstellung

Nachwachsende Biomasse soll als chemischer Primärenergieträger einen Beitrag zur Verringerung der CO₂-Emissionen leisten. Die überwiegend vorkommende feste Biomasse liegt in der Regel in sehr heterogener Form vor, was ihre Nutzung erschwert. Deshalb wird angestrebt, die Biomasse zu einem homogenen Energieträger zu veredeln. Ein aus der Kohletechnik bekanntes Veredelungsverfahren ist die thermische Vergasung im Flugstrom mit Sauerstoff und Wasserdampf zu einem Rohgas, das hauptsächlich aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff besteht.

Bei der Flugstromvergasung ist es erforderlich, das produzierte Rohgas am Reaktorauslass zu kühlen, um nachgeschaltete Anlagenteile vor thermischen Beanspruchungen und vor Verschmutzung zu schützen. Dabei verspricht die direkte Kühlung des Rohgases durch induzierte endotherme Reaktionen (chemischer Quench) in einem sekundären Vergasungsschritt einen höheren energetischen Wirkungsgrad im Vergleich zur direkten Kühlung mit Wasser, aber auch im Vergleich zur indirekten Kühlung mit Dampferzeugung. Als Reaktant für die endothermen Reaktionen (Sekundärbrennstoff) bietet sich Pyrolysekoks an.

Im Rahmen der Studienarbeit soll ein vorhandener Rohrreaktor erweitert und umgebaut werden, um reaktionskinetische Daten der (Sekundär-)Pyrolyse und der endothermen Vergasung von Pyrolysekoksen zu ermitteln. Der Reaktor soll mit einem keramischen Reaktionsrohr bestückt werden und bei Überdruck (1 - 10 bar) betrieben werden können. Weiter soll eine Probendosierung konstruiert werden, die Aufheizraten im Bereich von 100 - 1000 K/s erlaubt. Im Zuge der Umbauarbeiten sollen die Gasversorgungseinheit, die Messdatenerfassung und die Reaktorheizung neu zusammengestellt, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Die Arbeit soll durch eine Zusammenfassung von publizierter Literatur zur Pyrolyse von Koksen und dem Einfluß der Pyrolysebedingungen auf die Vergasungskinetik abgerundet werden.

Über die Ergebnisse der Studienarbeit ist im Rahmen des brennstoffchemischen Seminars des Engler-Bunte-Instituts in Form eines Vortrags zu berichten. Darüber hinaus sind bei der Anfertigung der Studienarbeit die am Lehrstuhl schriftlich fixierten Grundzüge wissenschaftlichen Arbeitens zu berücksichtigen.

Aufgabensteller :        Prof. Dr.-Ing. Rainer Reimert

Betreuer :                   M. Sc. Patrick T. Fertl