Autothermer Gegenstromreaktor zur Herstellung von CO-reichem Synthesegas im Hochtemperaturbereich

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Die Herstellung von CO-reichem Synthesegas erfolgt durch die trockene Reformierung von Methan oder die umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion. Ein autothermer Gegenstromreaktor, bestehend aus zahlreichen teilweise katalytisch beschichteten keramischen Rohren, wird zur effizienten Durchführung dieser Reaktionen vorgestellt. In der Wärmetauscherzone werden die kalten Edukte durch den heißen Produktstrom auf über 1000 Grad Celsius vorgewärmt. Die gezielte Einspeisung von reinem Sauerstoff in die Katalysatorzone gleicht die Reaktionswärme der endothermen Synthesen aus. Hohe Temperaturen und keramische Materialien verhindern Kohlenstoffablagerungen und Metallkorrosion. Das Reaktorkonzept wird mit einem 3-stufigen Ansatz untersucht. Einfache Gleichgewichtsmodelle bieten eine erste Abschätzung der Reaktorperformance. Experimente an einem keramischen Laborreaktor belegen die praktische Umsetzbarkeit und validieren ein detailliertes Simulationsmodell, das Aussagen über den industriellen Maßstab ermöglicht. Der autotherme Gegenstromreaktor überzeugt durch ein einfaches, skalierbares Konstruktionsprinzip. Gleichgewichtsumsätze bei extrem hohen Reaktionstemperaturen und eine Wärmerückgewinnung von bis zu 90 % ermöglichen die energetisch effiziente Produktion von CO-reichem Synthesegas.