Bescheibung

Fossiles Erdgas kann durch regenerativ erzeugtes Methan ersetzt werden, welches durch katalytische Methanisierung von Kohlenstoffdioxid mit Wasserstoff entsteht. Da die Reaktion stark exotherm ist, ist eine effiziente Temperaturkontrolle ein wichtiger Punkt bei der Auswahl und Auslegung eines Methanisierungsreaktors. Im Fall der Dreiphasen-Methanisierung (3PM) kommt ein Slurry-Blasensäulenreaktor zum Einsatz, der eine effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht und sehr robust auf dynamische Lastwechsel reagiert. Um im Labor unvermeidbare Wandeffekte zu minimieren und repräsentative Messungen zur Hydrodynamik durchführen zu können, wurde eine 3PM-Anlage im Pilotmaßstab am KIT Energy Lab aufgebaut (Abb. 1). Die Anlage wird mit Eduktgasen aus Gastanks und/oder Wasserstoff aus einer vor Ort vorhandenen Wasserelektrolyse betrieben. Abb. 2 zeigt beispielhafte Versuchsergebnisse aus dem stationären Betrieb der Anlage. Neben dem Methanisierungsbetrieb kann die Anlage auch ohne Reaktion für Stoffübergangs- und Hydrodynamikmessungen genutzt werden. Hierbei wird das verwendete Gas im geschlossenen Kreislauf mithilfe eines Turbinenverdichters durch den Reaktor gefahren. Eine umfangreiche Messtechnik ermöglicht es hierbei, Kenngrößen wie den relativen Gasgehalt und Stoffübergangskoeffizienten bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zu bestimmen.