Entwicklung und Bewertung eines Verfahrenskonzeptes zur Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe unter Nutzung von CO2

Abstract

Der Flugverkehr ist auf Energieträger mit einer hohen Energiedichte angewiesen, diese bieten vor allem flüssige Kraftstoffe. Dafür ist die Konzeptionierung und Bewertung von nachhaltigen Herstellungsverfahren synthetischer Kraftstoffe notwendig. Als innovativer Ansatz wird ein „Power-to-Liquid“ Prozess analysiert, bei dem Synthesegas über die reverse Wasser-Gas-Shift-Reaktion aus Elektrolysewasserstoff und CO2 generiert wird. Das Synthesegas wird im folgenden Fischer-Tropsch-Prozessschritt zu flüssigen Kohlenwasserstoffen synthetisiert, die anschließend zur Herstellung definierter Fraktionen aufbereitet werden. Die Prozessschritte werden zu einem Gesamtprozess verknüpft und mittels Prozesssimulation in Aspen Plus abgebildet. Dabei wird zuerst eine Technologiestudie durchgeführt und basierend hierauf eine Technologieauswahl getroffen. Mit den Ergebnissen wird anhand der entwickelten Methodik der Gesamtprozess nach den technischen Kenngrößen Kohlenstoffumsatz und energetische Effizienz bewertet. Für den Prozess ist eine energetische Effizienz von 65% und ein Kohlenstoffumsatz von 75% ermittelt worden. Die Wärme- und Stoffintegration der einzelnen Prozesskomponenten bildet die Grundlage für die energetische Optimierung. Der Einfluss verschiedener Betriebsbedingungen und Verschaltungsvarianten auf den Gesamtprozess wird mit Sensitivitätsanalysen untersucht.