Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Voruntersuchungen zur Entwicklung eines integrierten Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Lignocellulose-Hydrolysaten (Bioethylen); Teilvorhaben 2: Überkritische Dehydratisierung von Bioethanol zu Bioethylen

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
76327 Pfinztal
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
Kontakt
Jochen Forstner
Tel: +49 721 4640 605
E-Mail: jochen.forstner@ict.fraunhofer.de
FKZ
22029912
Anfang
01.08.2013
Ende
31.07.2015
Aufgabenbeschreibung
Das Projekt soll prinzipiell den Übergang von fossilen Rohstoffen zu biogenen Rohstoffen der zweiten Generation vorbereiten. Dazu wird nicht die Bioraffinerie alleine, sondern speziell die Verbindung von Methoden aus Bioraffinerie und Erdölraffinerie betrachtet, da das Konzept der Letzteren schneller umsetzbar ist und zu bekannten Produkten wie Olefinen, chemischen Intermediaten und Polyolefinen führt. Schwerpunkt des Gesamtvorhabens „Voruntersuchungen zur Entwicklung eines integrierten Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Lignocellulose-Hydrolysaten" (Bioethylen) war die Erörterung und Klärung der kritischen Parameter für die Erzeugung von biobasiertem Ethanol aus Biomasse (Fraunhofer IGB) und Verwendung zur Herstellung von biobasiertem Ethylen in neuartigen Verfahrensansätzen (Linde, Fraunhofer ICT). Die Arbeitsinhalte des Fraunhofer ICT im Arbeitspaket „AP3 Dehydratisierung als Prozess unter überkritischen Bedingungen" beinhalteten die Katalysatorentwicklung mit -optimierung, die Prozessentwicklung und –optimierung sowie die zugehörige chemische Analytik. Außerdem erfolgte zusammen mit dem Partner Linde eine Analyse der Verfahrensschritte sowie die konzeptionelle anlagentechnische Umsetzung. Am Fraunhofer ICT wurden die Untersuchungen zur Optimierung der Dehydratisierung von Alkoholen (insbesondere niedrig konzentrierte Alkohollösungen) zu Bio-Olefinen erfolgreich abgeschlossen.
Ergebnisdarstellung
Die wesentlichen Ergebnisse die im Projekt erarbeitet wurden sind, dass bei der uberkritischen Dehydratisierung vor allem auch Losungen mit niedrigen Alkoholkonzentrationen von weniger als 15 Vol.-% zu Ethylen umgesetzt werden. Losungen mit solchen Alkoholkonzentrationen konnen direkt aus der Fermentation stammen. Somit ist die Dehydratisierung auch entgegen dem Stand der Technik und bisher auserhalb dieses Vorhabens bekannten Verfahren, mit niedrigeren Konzentrationen moglich. Zum Katalysatorscreening wurden Aluminiumoxide, Titanoxide und Zirkonoxide sowie modifizierte Formen der Materialien herangezogen. Mischphasige Aluminiumoxide mit ƒ¿-(ƒÁ/ƒÆ)- Anteilen haben sich als stabil und aktiv erwiesen. Besonders geeignet, als Katalysator hat sich ein ƒ¿-(ƒÁ/ƒÆ)- Al2O3. Mit diesem konnte ein maximaler Umsatz von 93,4 % und eine maximale Selektivitat zu Ethen von 91,8 % erzielt werden. Der maximale Gasanteil an Ethen betrug 89,8 Vol.-%. Den grosten Einfluss auf die Selektivitat zu Ethylen zeigt die Temperatur. Wohingegen bei tieferen Temperaturen zwischen 375‹C und 395‹C noch Diethylether als Nebenprodukt mit bis zu 18 % auftritt, wird dieses bei Temperaturen zwischen 395‹C und 410‹C zunehmend zu Ethylen umgesetzt und erhoht die Anteile dessen signifikant.

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