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 3: Mitteldruck Dehydratisierung von Bioethanol zu Bioethylen - Upscaling und Integration

Anschrift
Linde Aktiengesellschaft - Engineering Division, RDPD
82049 Pullach i. Isartal
Dr.-Carl-von-Linde-Str. 6-14
Kontakt
Dr. Andreas Meiswinkel
Tel: +49 89 7445-3400
E-Mail: andreas.meiswinkel@linde-le.com
FKZ
22030012
Anfang
01.08.2013
Ende
31.07.2015
Aufgabenbeschreibung
Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, einen integrierten Prozess zur Herstellung von Bioethanol, Bioethylen und Folgeprodukten zu entwickeln, der auf kostengünstigen Lignocellulose-Hydrolysaten basiert. Gegenüber dem Stand der Technik zur Herstellung von Bioethylen verfolgt das Vorhaben die nachhaltige Herstellung von Ethanol durch Co-Fermentation von lignocellulosebasierten Kohlenhydraten (C-5-/C-6-Zucker). Hierdurch steht das Zwischenprodukt Bioethanol günstiger und in wesentlich größeren Mengen als zucker- oder stärkebasiertes Ethanol zur Verfügung. Die wässrigen, ethanolischen Lösungen werden nach einer Vorreinigung durch eine heterogen katalysierte Dehydratisierung bei erhöhten Prozessdrücken zu Ethylen umgesetzt. Durch den Wegfall einer energieintensiven Feinreinigung des Bioethanols mittels Rektifikation sowie einer mehrstufigen Rohgasverdichtung ist für das integrierte Verfahren eine errechnete Energieeinsparung von 40-50% ggü. dem Stand der Technik möglich. Linde Engineering führt dazu Laborversuche für das Mitteldruckverfahren in München durch. Linde untersucht und bewertet das Up-Scaling für die Technikumsanlage im Fraunhoferzentrum CBP in Leuna. Linde Engineering führt für den integrierten Prozess zur Herstellung von Bioethylen ein Scale-up, eine Bilanzierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durch.
Ergebnisdarstellung
Es wurde zunächst ein Konzept zur Bereitstellung und notwendigen Vorbehandlung des Alkoholfeeds sowohl für die Gasphasendehydratisierung als auch für den überkritischen Prozess erarbeitet. Für die Gasphasendehydratisierung - ausgeführt als Mitteldruckprozess - wurde sodann ein Katalysatorscreening durchgeführt. Hierzu wurde Laborapparatur mit einer Kaskade von bis zu drei baugleichen Reaktoren mit Zwischenerwärmung verwendet. Für aussichtsreiche Katalysatoren wurde eine systematische Parametervariation durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchungen und als Grundlage für die Auslegung einer großtechnischen Ethylenaufreinigung wurden die Produktströme auf eine Vielzahl relevanter Nebenprodukte und Verunreinigungen analysiert. Als Basis für die Reaktorauslegung wurde aufbauend auf den Versuchsergebnissen eine Kinetik für die Bildung von Diethylether (Zwischenprodukt) sowie von Ethen (Zielprodukt) abgeleitet. Spezifische Nebenprodukte wurden berücksichtigt. Angelehnt an den bekannten Stand der Technik wurden Gesamtverfahrensschemata für Mitteldruck- und überkritischen Prozess aufgestellt und optimiert. Auf Basis eines Prozessvergleichs wurden entsprechende CAPEX und OPEX-Betrachtungen und –Vergleiche durchgeführt.

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