Kohlenstoff als Katalysator / Kohlenstoff als Träger – unterschiedliche Blicke auf hochdisperse Systeme
✍ Scribed by P. Albers; R. Schlögl
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 2008
- Tongue
- German
- Weight
- 72 KB
- Volume
- 80
- Category
- Article
- ISSN
- 0009-286X
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✦ Synopsis
Der Stand der Technik für Synthesegasreaktoren wird durch ein Reaktordesign geprägt, das eine starke Rezirkulationsströmung in der Brennkammer hervorruft. Dadurch wird die Zündung des Feedgases durch Vermischung mit heißem Produktgas beschleunigt und die Flamme von Produktgas umhüllt. Die Temperatur an der Reaktorwandisolierung liegt dabei zwischen 1350 °C und 1450 °C. Bei einem Brennkammerdesign auf Basis von CFD-Rechnungen mit einem Gleichgewichtsreaktionsmodell werden Spitzentemperaturen in der Flamme von 2400 -2700 °C berechnet. Wenn man dagegen bei gleichen Bedingungen ein Kinetikmodell verwendet, liegen die Spitzentemperaturen in der Flamme um ca. 700 -1000 °C niedriger und sind damit für Hochleistungsisolierungen verträglich. Dies ist auf die Bildung von endothermen Reaktionszwischenprodukten zurückzuführen, die nur wenige Millisekunden in erhöhter Konzentration erscheinen und danach wieder abgebaut werden. Dieser Effekt wurde im Labormaßstab und einer Pilotanlage verifiziert und auf dieser Basis ein neues Reaktordesign für die Syngas-Produktion entwickelt. Mit dem neuen Reaktordesign lassen sich Produktströme von mehr als 1 Mio. Nm 3 /h bei moderaten Reaktorabmessungen realisieren. Die reaktorvolumenspezifische Produktleistung lässt sich um mehr als den Faktor zehn steigern. In dem Vortrag wird die Bedeutung der Reaktionskinetik bei der Syngas-Produktion vorgestellt. Es werden Elemente eines reduzierten Kinetikmodells für die Implementierung in CFD präsentiert und ein Vergleich zwischen ausführlichem und reduziertem Modell betrachtet. Außerdem werden Ergebnisse aus CFD-Rechnungen sowie Labor und Pilotanlagenversuchen präsentiert. Aus den Ergebnissen werden ein neues Reaktordesign für Syngasreaktoren abgeleitet und dessen Vorteile und Risiken diskutiert.
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