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Detaillierte Modellierung der Aufbereitung von Fischer-Tropsch Produkten zur technoökonomischen Optimierung eines Biomassto-Liquid (BtL) Gsamtprozesses

Merz, Rebekka (2019) Detaillierte Modellierung der Aufbereitung von Fischer-Tropsch Produkten zur technoökonomischen Optimierung eines Biomassto-Liquid (BtL) Gsamtprozesses. Master's.

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Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt die Aufbereitung von Low Temperature Fischer-Tropsch Produkten zu Kerosin. Dafür werden die Fischer-Tropsch Produkte, bestehend aus n-Alkane in fünf Fraktionen aufgeteilt. Die erst Fraktion, bestehend aus Methan und Ethan wird möglichst vollständig abgetrennt. Für diese erfolgt keine weitere Aufbereitung. Dieser C1-C2 Strom wird als Nebenprodukt verkauft oder für die Erzeugung der benötigten Prozesswärme verwendet. Die Propan- bis Pentan-Fraktion, besteht aus zu kurzen Kohlenwasserstoffen, um als Kerosin verwendet zu werden. Diese wird durch die Oligomerisierung zu längeren und verzweigten Alkenen umgesetzt. Dafür ist zuvor eine Dehydrierung der n-Alkanen zu nAlkenen und nach der Oligomerisierung eine Hydrierung der iso-Alkenen zu iso-Alkanen notwendig. Die dritte Fraktion, Hexan bis Oktan, reagiert bei der Aromatisierung zu Aromaten, wie Benzen, Toluen und Xylen. Dieser Schritt ist notwendig, um die Anforderungen an vollsynthetischen Flugbenzin zu erfüllen. Die Nonan- bis TetradecanFraktion wird bei der Hydroisomerisierung zu verzweigten Alkanen umgesetzt, dadurch wird ein niedriger Gefrierpunkt erreicht. Die letzte Fraktion, die Fischer-Tropsch Wachse werden in einem Hydrocracker gespalten und es entstehen kürzere iso-Alkane. Bei den einzelnen Aufbereitungsschritten handelt es sich um katalytischen Reaktionen, welche teilweise bei hohem Druck und hoher Temperatur ablaufen. Der beschriebene Aufbereitungsprozess wird in AspenPlus® abgebildet und die Modellierung der einzelnen Reaktoren erfolgt auf der Basis von Literaturdaten. Die Produktströme werden anschließend bezüglich ihrer Stoffeigenschaften bewertet. Die Simulationsergebnisse werden mithilfe des Programms TEPET technoökonomisch betrachtet. Dabei ergeben sich Produktionskosten für die Aufbereitung der Fischer-Tropsch Produkte von 1,04 €/kg bei einer Kerosinausbeute von 73 kt/a Zudem erfolgt die Verknüpfung mit einem bestehenden Biomass-to-Liquid Prozess. Dadurch entsteht ein integrierter Gesamtprozess, bestehend aus dem Fischer-Tropsch Prozess und der Aufbereitung der Produkte zu Kerosin. Die Produktionskosten für den integrierten Gesamtprozess liegen bei 3,98 €/kg bei einer Jahresproduktionsmenge von 73 kt. So kann auch der Fall von mehreren kleinen dezentralen Biomass-to-Liquid Anlagen mit einer zentralen Aufbereitung der Produkte betrachtet werden. Anschließend werden beide Fälle miteinander Verglichen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/127284/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Detaillierte Modellierung der Aufbereitung von Fischer-Tropsch Produkten zur technoökonomischen Optimierung eines Biomassto-Liquid (BtL) Gsamtprozesses
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Merz, Rebekkarebekka.merz (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:24 April 2019
Refereed publication:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:98
Status:Published
Keywords:Biomass-to-Liquid Techno-ökonomische Analyse Aufbereitung Fischer-Tropsch
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Storage and Cross-linked Infrastructures
HGF - Program Themes:Synthetic Hydrocarbons
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SP - Energy Storage
DLR - Research theme (Project):E - Thermochemical Processes (Synth. HC.)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Thermal Process Technology
Deposited By: Maier, Simon
Deposited On:03 May 2019 13:41
Last Modified:03 May 2019 13:41

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