Der Einsatz von neuartigen Katalysatoren macht das sogenannte Trockenreformierverfahren zur Synthesegasproduktion technisch sehr interessant. Bei dem Verfahren wird besonders hochwertiges Kohlenmonoxid (CO)-reiches Synthesegas mit einem H2/CO-Verhältnis zwischen 2:1 und 1:1 gewonnen, das gegebenfalls mit Wasserstoff aus der Elektrolyse auf die jeweils optimalen Verhältnisse verdünnt werden kann.
CO-reiche Synthesegase sind für die chemische Industrie von großer Bedeutung, da sie die Ausgangsstoffe für zahlreiche Synthesen wie beispielsweise die Fischer-Tropsch-Synthese zur Gewinnung flüssiger Kohlenwasserstoffe darstellen.
Das Trockenreformierverfahren stellt einen großen Schritt in der Weiterentwicklung ressourcenschonenderTechnologien dar: Kohlendioxid (CO2) wird energieeffizient stofflich verwertet, und der fossile Kohlenstoffbedarf kann deutlich verringert werden. Der gesamte Prozess erfolgt unter hohem Druck, was zum einen den Vorteil bietet, dass keine Nachverdichtung des Prozessgases nötig ist, zum anderen stellt es aber eine große wissenschaftliche Herausforderung für das Werkstoffdesign der verwendeten Anlagenteile dar.
Insbesondere im »Down Streaming«-Bereich durchlaufen hochkohlenstoffhaltige Gase einen Temperaturbereich, in dem eine besonders aggressive Form der Hochtemperaturkorrosion auftreten kann, das sog. »Metal Dusting«. Dabei verursacht ein hoher Kohlenstoffeintrag in den Werkstoff die Ausscheidung von Graphit in der Mikrostruktur, was zu einer Volumenvergrößerung und damit einhergehenden Spannungen im Material führt. Der Werkstoff zerfällt letztlich zu einem Staub aus Metallpartikeln, Graphit und losen Rußpartikeln. Da es kaum möglich ist, Ort und Zeitpunkt eines »Metal Dusting«-Angriffs vorauszusagen, wurden im Rahmen dieses Projekts am DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) Tests unter den aggressiven Prozessbedingungen durchgeführt. Auch die zu Grunde liegenden Schädigungsmechanismen waren bisher noch wenig untersucht, da insbesondere der hohe Druck eine große Herausforderung darstellt, nicht nur an die Werkstoffe, sondern auch im Hinblick auf die Prüftechnik.
Aus den so gewonnenen Ergebnissen wird eine optimale Werkstoffempfehlung für die einzusetzenden Anlagenteile getroffen, um einen sicheren Langzeitbetrieb des Prozesses zu gewährleisten. Daneben wurden die ersten Ergebnisse zu einer für diese Bedingungen entwickelten Beschichtung ebenso wie zu den zugrundeliegenden Mechanismen des Angriffs bereits publiziert (siehe Literaturhinweise).
Die Arbeiten zu Metal Dusting unter Druck liefen im Rahmen eines großen vom BMWi geförderten Verbundprojekts zwischen den Industriepartnern BASF SE, Linde AG und hte GmbH sowie den Forschungsstellen DFI und Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Bildquelle(n):DECHEMA-Forschungsinstitut
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