Polygeneration gas cleaning and gas analytics for syngas applications

Abstract

Die globale Herausforderung Lösungen für die Problematik des Klimawandels zu finden, spiegelt sich in einem gesteigerten Interesse der breiten Öffentlichkeit und in hochkarätigen Konferenzen wie zuletzt in Kopenhagen wieder. Ist auch die Klimafrage an sich immer wieder Gegenstand kritischer Stimmen, so ist der Stellenwert der generellen Versorgungs- und Entwicklungsfrage am weltweiten Energiesektor unumstritten. Die Suche nach Substitutionsmöglichkeiten von fossilen Energieträgern ist letztlich auch nicht nur eine ökologische sondern eine gesellschaftliche, sozialpolitische Herausforderung. Ein klarer Trend des tatsächlichen Ersetzens der Nutzung der Reserven durch erneuerbare Energieträger ohne die Notwendigkeit dabei ganzheitliche, integrierte Systeme austauschen zu müssen, ist dabei mittelfristig wohl am zielführendsten. Gerade unter diesem Blickwinkel offenbart die Biomassevergasung und mögliche nachgeschaltete Stufen ihr ganzes Potential. Die Nutzung von Gasen aus Holz zur Herstellung von synthetischen Biotreibstoffen, welche der Zusammensetzung gegenwärtiger Treibstoffe entsprechen oder auch andere Energieträger, wie Erdgas substituieren können, kann als Antwort auf brennende Fragen angesehen werden. Basierend auf komplexesten Technologien haben alle diese Anwendungen hohe Ansprüche an das Produktgas gemein. Ein hochreines, aufbereitetes Synthesegas ist eine Grundvoraussetzung für die katalytische Umsetzung zu den gewünschten Produkten. Im Zuge dieser Arbeit wurden Gasreinigungsstrategien erforscht und ihre Eignung für die Bereitstellung der Basis für die Fischer-Tropsch- und Methansynthese geprüft. Zu diesem Zweck wurden analytische Verfahren entwickelt um mit zur Verfügung stehenden Mittel den Vergleich neuer Verfahren und in weiterer Folge, die Betriebsüberwachung zu gewährleisten. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse stellen, neben den ebenso berücksichtigen Gesundheits- , Umwelt- und Sicherheitsfaktoren in dezentralen kleinen und mittleren Biomassevergasungsanlagen, einen wesentlichen Input für die Herstellung und weitere Nutzung von Gasen aus Holz, etwa für Syntheseanwendungen, dar.<br />

The growing interests of the society and high ranking summits, recently in Copenhagen fall last year, are reflecting the global challenge in developing solutions for the danger of climate change.<br />Although the climate collapse is getting critically scrutinized, the challenges of the growing global energy demand are beyond controversy.<br />The search on possible substitutes for fossil energy carriers without questioning the problem of changing integrated energy systems are for sure the most promising medium term solution. Especially under this perspective, the biomass gasification and further downstream technologies show their tremendous potential. The utilization of gases from wood to synthetic biofuels or even natural gas which can replace other fuels without changing the energy application itself are answers to these burning questions. Based on high complex technologies all this applications have extreme high requirements towards gas quality in common. A high purity and upgraded syntheses gas is a basic prerequisite for the catalytic transformation to the desired products. It was in the scope of this work to investigate gas cleaning strategies towards their suitability to guarantee a stable production of the basic input for Fischer Tropsch syntheses and the formation of methane. To benchmark the different gas cleaning methods and to provide a further operating surveillance of next generation plants new analytical methods and applications have been developed. The findings of this work give, beside the just as well considered health, environmental and safety issues for decentralized small and middle scale biomass gasification plants, an essential input for the generation and even more the further syntheses applications for gases from wood.