Dampfreformierung - LinkFang.de





Dampfreformierung


Die Dampfreformierung (im technischen Sprachgebrauch auch Dampfreforming, englisch Steam Reforming) ist das zurzeit bedeutendste großindustrielle Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern und Wasser. Erdgas ist derzeit der wichtigste Rohstoff, prinzipiell eigenen sich viele Kohlenwasserstoffe wie Leichtbenzin, Methanol, Biogas oder Biomasse als Ausgangsmaterial. Die Dampfreformierung ist eine endotherme Reaktion bei der die benötigte Wärme der Reaktion zugeführt werden muss. Durch gleichzeitige partielle Oxidation der Kohlenwasserstoffe kann das Verfahren auch autotherm durchgeführt werden.

Geschichte

Die Entwicklung der Dampfreformierung geht auf Carl Bosch zurück, der in den 1920er Jahren auf der Suche nach preiswerten Wasserstoffquellen für das Haber-Bosch-Verfahren war. Das erste Patent wurde Georg Schiller von der I.G. Farben erteilt, dem die Dampfreformierung von Methan mittels eines Nickeloxid-Katalysators gelang. [1] Die I.G. Farben erteilte der Standard Oil of New Jersey eine Lizenz. Schon 1931 nahm das Unternehmen die Wasserstoffproduktion durch Dampfreformierung in ihrem Werk in Baton Rouge in Louisiana auf.[2] Die Dampfreformierung von Erdgas produzierte 2014 etwa 48 Prozent des global verwendeten Wasserstoffs, davon nutzte das Haber-Bosch-Verfahren zirka 60 Prozent.[3]

Reaktionen

Die Dampfreformierung ist ein allothermer Prozess, der nach der folgenden Gleichung abläuft:

[math]\mathrm{ CH_{4(g)} + H_2O_{(g)} \;\rightleftharpoons\; CO_{(g)} + 3\ H_{2(g)}, \ \Delta H = +206{,}2 kJ/mol}[/math]
(Methan + Wasserdampf → Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff; endotherm)

Die benötigte Reaktionswärme kann durch die partielle Oxidation aufgebracht werden:

[math]2\ \mathrm{CH_{4(g)}} + \mathrm{O_{2(g)}} \;\rightleftharpoons\; 2\ \mathrm{CO_{(g)}} + 4\ \mathrm{H_{2(g)}} \qquad {\Delta H = -71\ \mathrm{kJ/mol}}[/math]
(Methan + Sauerstoff → Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff; exotherm)

Zur Steigerung der Wasserstoffausbeute kann das entstehende Kohlenmonoxid in einer weiteren Reaktion, der Wassergas-Shift-Reaktion, zu Kohlendioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt werden.

[math]\mathrm{ CO_{(g)} + H_2O_{(g)} \;\rightleftharpoons\; CO_{2(g)} + H_{2(g)}, \ \ \ \Delta H = -41{,}2 \ kJ/mol}[/math]
(Wassergas-Shift-Reaktion; leicht exotherm)

Zur Durchführung wird heißer Wasserdampf mit dem zu reformierenden Gas (zum Beispiel Erdgas) oder mit verdampfter Flüssigkeit (zum Beispiel Leichtbenzin) vermischt und unter ständiger Energiezufuhr an einem heterogenen Katalysator in der Gasphase umgesetzt.

Feststoffe

Da komplexe Feststoffe wie Holz, Klärschlamm oder kommunale Abfälle nicht verdampft werden können, müssen diese unter anderen Bedingungen reformiert werden. Die Reformierung erfolgt mittels überkritischem Wasser an einem heterogenen Katalysator bei 250 - 300 bar, 400 - 550 °C und großem Wasserüberschuss. Die Entstehung von Luftschadstoffen wie in der Müllverbrennung spielt unter diesen extremen Bedingungen praktisch keine Rolle.[4]

Methanol-Reformer

Hauptartikel: Methanol-Reformer

Weblinks

Quellen

  1. Patent US2083795 : Production of hydrogen. Veröffentlicht am 15. Juni 1937, Erfinder: Georg Schiller, Gustav Wietzel.
  2. Vaclav Smil: Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production. MIT Press, 2001, ISBN 978-0-262-69313-4, S. 242.
  3. Fangming Jin (Hrsg.): Application of Hydrothermal Reactions to Biomass Conversion. Springer, 2014, ISBN 978-3-642-54457-6, S. 221.
  4. N.W. Johanson, M.H. Spritzer, G.T. Hong, W.S. Rickman: Supercritical water partial oxidation. In: Proceedings of the 2001 DOE Hydrogen Program Review. 2001 (PDF ).

Kategorien: Brenngastechnik | Petrochemisches Verfahren | Wasserstoffherstellung | Dampftechnik

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Dampfreformierung (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

Änderungen: Alle Bilder mit den meisten Bildunterschriften wurden entfernt. Ebenso alle zu nicht-existierenden Artikeln/Kategorien gehenden internen Wikipedia-Links (Bsp. Portal-Links, Redlinks, Bearbeiten-Links). Entfernung von Navigationsframes, Geo & Normdaten, Mediadateien, gesprochene Versionen, z.T. ID&Class-Namen, Style von Div-Containern, Metadaten, Vorlagen, wie lesenwerte Artikel. Ansonsten sind keine Inhaltsänderungen vorgenommen worden. Weiterhin kann es durch die maschinelle Bearbeitung des Inhalts zu Fehlern gerade in der Darstellung kommen. Darum würden wir jeden Besucher unserer Seite darum bitten uns diese Fehler über den Support mittels einer Nachricht mit Link zu melden. Vielen Dank!

Stand der Informationen: August 201& - Wichtiger Hinweis: Da die Inhalte maschinell von Wikipedia übernommen wurden, ist eine manuelle Überprüfung nicht möglich. Somit garantiert LinkFang.de nicht die Richtigkeit und Aktualität der übernommenen Inhalte. Sollten die Informationen mittlerweile fehlerhaft sein, bitten wir Sie darum uns per Support oder E-Mail zu kontaktieren. Wir werden uns dann innerhalb von spätestens 10 Tagen um Ihr Anliegen kümmern. Auch ohne Anliegen erfolgt mindestens alle drei Monate ein Update der gesamten Inhalte.