Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Chemie

Betreuer: Prof. Dr. Martin Köckerling



Dipl.-Chem. Michael Schlüter
(e-mail: mschluet@gmx.de )

Die Niedertemperatursynthese von Methan in Thermoöl-temperierten Plattenreaktoren

Synthetisches Erdgas aus Biomasse, sogenanntes Bio-SNG, stellt vor dem aktuellen Hintergrund der Energiewende eine vielversprechende Alternative zu fossilem Erdgas dar. Von dessen Produktion und Verwendung ist eine deutliche Minderung der Treibhausgasemissionen zu erwarten. Um die Methanisierung, die zentrale Teilreaktion des Prozesses zur Umwandlung der Vorprodukte in ein methanreiches Gasgemisch, konkurrenzfähig zu machen, bedarf es einer deutlichen Effizienzoptimierung. Diese ist in den hier beschriebenen Untersuchungen bearbeitet worden. Zu diesem Zweck wurden die Betriebsbedingungen der Methanisierung gesenkt und die Grenzen für Temperatur und Druck bei maximal 300 °C und 5 bar festgelegt. Innerhalb dieser Grenzen sollten durch verschiedene Optimierungsmaßnahmen maximale Methanausbeuten erreicht werden. Den größten Einfluss boten die Auswahl und die Vorbehandlung des Katalysators. Weitere Gesichtspunkte waren die gezielte Verschiebung des Gleichgewichtes zu Gunsten von Methan, die Kontrolle bzw. Vermeidung von Nebenreaktionen sowie der Einfluss technischer Parameter auf Seiten der verwendeten Versuchsanlage. Insgesamt ergaben die Messungen, dass auch unter den optimierten und Ressourcen-schonenden Betriebsbedingungen hohe Methanausbeuten möglich sind.

Synthetic natural gas made from biomass, so called Bio-SNG, is a promising alternative to common natural gas from fossil sources. This applies especially against the background of the transition towards sustainable energy sources. Due to its production and usage, a significant reduction of greenhouse gas emissions is expected. Nevertheless, the competitiveness and efficiency of the methanation, the central chemical reaction of the Bio-SNG production process, has to be increased. Therefore, temperature and pressure of the methanation has been limited to a maximum of 300 °C and 5 bar. Within these borders a maximum of methane output should be reached by optimizing different factors. The catalyst itself as well as its pretreatment is found to have the biggest influence. Furthermore, the targeted shift of the reaction equilibrium towards methane, the control and prevention of side reactions, and different technical parameters of the test facility has been studied. Overall, high methane yields have been reached at these optimized process parameters.