Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

Widerstandsgeheizte Reaktorkonzepte zur Elektrifizierung der chemischen Industrie

Die industrielle Produktion von Grundchemikalien durch Reformierung, Pyrolyse und Crackprozesse ist stark von hohem Wärmebedarf geprägt, die bisher fossil über Erdgas- und Ölfeuerungen gedeckt werden. Auch in einer zukünftigen, kreislauforientierten Kohlenstoff-Wirtschaft sowie beim Import von Wasserstoff in Form von Ammoniak oder Methanol werden endotherme Prozesse unverzichtbar bleiben. Ihre Wärme muss daher nachhaltig gedeckt werden. Die regenerative, elektrische Beheizung über ohmsche Widerstände ermöglicht die direkte Umwandlung von grünem Strom in Prozesswärme und leistet einen zentralen Beitrag zur Dekarbonisierung der chemischen Industrie.

Als ohmsche Heizwiderstände werden am Engler-Bunte-Institut mikrostrukturierte Formköper aus leitfähigen Keramiken wie Silicium-Carbid (SiC) untersucht. Durch die gleichzeitige Funktion des Formkörpers als Heizmedium und Katalysatorträger kann die Wärme direkt im Reaktionsraum freigesetzt und daher effizient in den Prozess eingekoppelt werden. Klassische Beschränkungen des Reaktordesigns wie maximale Rohrdurchmesser werden somit umgangen. Zudem weist die ohmsche Beheizung anders als klassische Feuerungen keine inhärente Temperaturbegrenzung auf und eignet sich daher vor allem für Hochtemperaturprozesse.

Forschungsschwerpunkte

• Widerstandsmessung mikrostrukturierter Formköper unter variabler Flächenpressung und bei erhöhter Temperatur
• Entwicklung und Testen von Reaktorkonzepten zur effizienten elektrischen Kontaktierung
• Numerische und analytische Modellierung des Heizverhaltens und Stabilitätsanalysen des zeitlichen Reaktorverhaltens („thermisches Durchgehen“) mit Ableitung von Designkriterien