KEMITEKNIK n Biomasse Elektricitet Olie Naturgas Energi-input 100 MWth 68 MWth - Energi-output - 61 MWth 85 MWth Tabel 1. Energi-input og -output ved katalytisk hydropyrolyse af træ. Tallene er baseret på resultater fra IH2 [1,2], der ligger tæt op af de resultater, der findes i undersøgelser. andet af metan, ethan og propan og kan derfor bruges som naturgas (SNG). Da dekarbonylerings- og dekarboxyleringsreaktioner også finder sted i katalytisk hydropyrolyse, dannes betydelige mængder CO og CO2, der kan udnyttes ved at hydrogenere dem til metan, evt. sammen med CO og CO2 fra forgasning af koksresten. Katalytisk hydropyrolyse kan kobles med andre vedvarende energiteknologier, såsom vindenergi eller solenergi ved at fremstille den hydrogen, der bruges i processen via elektrolyse af vand. I katalytisk hydropyrolyse bliver hydrogen inkorporeret i olien og de lette gasser, og derved øges brændværdien af produkterne. Den hydrogen, der skal bruges i processen, kan alternativt fremstilles ved dampreformering af de lette gasser. Dette gør katalytisk hydropyrolyse til en fleksibel teknologi, som kan bruges til at lagre energi i flydende og gasformige brændstoffer, når der er overskud af vedvarende elektricitet eller hvile i sig selv ved recirkulering af de lette gasser. Processen er vist skematisk i figur 1. Som nævnt kan den dannede koks forgasses og efterfølgende omdannes til (syntetisk) naturgas, og hvis dette kombineres med at producere den nødvendige hydrogen via elektrolyse vil man få de energiinput og output som vist i tabel 1. Derved opnås en samlet virkningsgrad for processen på 87%. Denne proces er derfor en effektiv måde at lagre overskydende energi på. Hvor langt er vi med forskningen? Forskningen gennemføres i projektet med titlen ”Hydrogen assisted catalytic pyrolysis - H2CAP”, som støttes af Innovationsfonden (Projekt nr.: 137700025A). Her har DTU Kemiteknik i samarbejde med Stanford University, Karlsruhe Institute of Technology og Haldor Topsøe A/S brugt de sidste fire år på at udvikle katalysatorer til processen og forstå, hvordan de opfører sig ved forskellige procesbetingelser [1]. På DTU Kemiteknik er der bygget et tryksat pilotanlæg til at undersøge katalytisk hydropyrolyse. Dette anlæg er det eneste af sin slags i Europa og blev taget i brug september 2016. Opstillingen har to reaktorer, et filter, et 3-trins kondensationssystem og en online gaskromatograf. Den første reaktor er en fluid bed-reaktor, og det er i denne reaktor, at den katalytiske hydropyrolyse finder sted. Reaktoren tilføres savsmuld og brint i bunden af reaktoren, hvor det bliver omdannet til olie, koks og gas, der straks kommer i kontakt med katalysatoren. Da kokspartiklerne er relativt lette, bliver de nemt revet med af gassen ud ad reaktoren og opsamlet i det efterfølgende filter. Katalysatoren er betydeligt tungere end koksen og forbliver derfor i fluid bed-reaktoren. Olien, der stadig er på gasform, og de lette gasser bliver sendt til den næste reaktor, hvor det sidste oxygen bundet i olien bliver fjernet. Effekten af temperaturen i fluid bed-reaktoren og brinttrykket i begge reaktorer på olie-, gas- og koksudbyttet i forhold til den anvendte mængde træ er vist på figur 2. Når fluid bed-temperaturen øges, mindskes koksudbyttet, mens 25 25 (A) (B) Olie Olie 20 20 CO+CO2 CO+CO2 15 C1-C3 15 C1-C3 Koks 10 HDO temp: 345 oC HDO temp: 363 oC HDO temp: 370 oC HDO temp: 395 oC HDO temp: 400 oC Uden HDO reaktor 5 360 380 400 420 440 460 480 500 520 Fluid bed Temp. (oC) Koks 10 HDO temp: 370 oC Uden HDO reaktor 5 15 20 25 30 35 Tryk (barg) Figur 2. Effekten af temperatur (A) og tryk (B) på udbyttet af olie, gas og koks på tør, askefri basis. - Dansk Kemi, 99, nr. 2, 2018 19 Udbytte (wt. % daf) Udbytte (wt.% daf) t
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her