Engler-Bunte-Institut, Chemische Energieträger – Brennstofftechnologie | EBI ceb

Thermische Zersetzung von biogenem Pyrolyseöl unter inerter Atmosphäre in einem Hochtemperatur-Fallreaktor

  • Hintergrund
    Bei der Umsetzung eines biogenen Suspensionsbrennstoffes in einem Flugstromvergaser sind verschiedene
    parallel ablaufende Prozesse zu beobachten: nach der anfänglich reinen Verdunstung von flüchtigen
    Substanzen aus dem Pyrolyseöl kommt es bei höheren Tropfentemperaturen zu Zersetzungsreaktionen, bei
    denen neben kurzkettigen, gasförmigen Kohlenwasserstoffen auch nicht verdampfbare Komponenten gebildet
    werden. Diese bleiben zusammen mit den Kokspartikeln als Feststoff zurück und bilden kugelförmige
    Hohlkörper, sogenannte Cenospheren, aus.

    Aufgabenstellung
    Einfluss hoher Temperaturen auf die Umsetzung von Pyrolyseöl und Bildung
    von Cenospheren

    Die Betriebsbedingungen im Prozess (Aufheizrate, Temperatur) haben einen entscheidenden Einfluss auf die
    Umsetzung des Pyrolyseöls und die Bildung von Cenospheren. Sowohl die Menge an gebildeten Feststoff als
    auch die Morphologie der Cenospheren werden von den genannten Parametern maßgeblich beeinflusst. Für
    die prozessnahe Umsetzung von biogenen Suspensionsbrennstoffen zu Cenospheren wird am EBI ceb ein
    Hochtemperatur-Fallreaktor eingesetzt, der die vorherrschenden Prozessbedingungen bei der
    Flugstromvergasung nachbilden kann. Im Rahmen einer Masterarbeit soll die Umsetzung von biogenem
    Pyrolyseöl unter reproduzierbaren Bedingungen untersucht werden.
    Ziel der wissenschaftlichen Arbeit ist die Untersuchung der Umsatzrate von Pyrolyseöl unter Inertatmosphäre
    in Abhängigkeit der Verweilzeit und Reaktortemperatur.
    Zur Einarbeitung in die Thematik soll zunächst eine Übersicht über die Umsetzung von Pyrolyseöl unter
    Flugstrombedingungen aus der Literatur erstellt sowie die Einflüsse von Prozessbedingungen auf diese
    ausgearbeitet werden.
    Die experimentellen Arbeiten sind an einem atmosphärischen Hochtemperatur-Fallreaktor durchzuführen. Als
    Vorbereitung der Versuche sind die Gasanalytik sowie die Flüssigkeitsförderung in monodispersen
    Tropfenketten zu kalibrieren. Zusätzlich ist das axiale Temperaturprofil innerhalb des Reaktionsrohres zu
    erfassen.
    Die Messreihen im Fallrohrreaktor werden sich auf die Umsetzung von Pyrolyseöl aus Buchenholzpellets
    unter Stickstoffatmosphäre beschränken. Die Gasphase ist hinsichtlich der quantitativen Verteilung zwischen
    kondensierbaren Komponenten und Permanentgasen zu analysieren. Mit den erhaltenen Messdaten lässt
    sich der Kohlenstoffumsatz bestimmen. Der am Reaktorauslass aus dem Gasstrom abgetrennte
    Feststoffrückstand wird hinsichtlich seiner Morphologie, Zusammensetzung und Größenverteilung
    charakterisiert.
    Die Ergebnisse der Arbeit sind geeignet darzustellen und ausführlich zu dokumentieren. Bei der Ausführung
    der Arbeit sind die „Grundzüge wissenschaftlichen Arbeitens“ zu beachten. Über die Ergebnisse der Arbeit ist
    im Rahmen des brennstofftechnischen Seminars am Engler-Bunte-Institut, EBI ceb, zu berichten.