120kW Chemical Looping Combustion Pilotanlage

Technische Universität Wien (TU Wien)

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Großgerät

Kurzbeschreibung

Die 120kW Chemical Looping Combustion Pilotanlage ist ein Wirbelschichtsystem, bestehend aus zwei zirkulierenden Wirbelschichtreaktoren. Die Reaktoren sind jeweils unten und oben über ein Loop Seal (Siphon) miteinander verbunden, um Gasdichtheit zwischen ihnen zu gewährleisten. Das Bettmaterial der Anlage zirkuliert zwischen den beiden Reaktoren und kann Wärme und Stoffe (z.B. Sauerstoff, Kohlendioxid, etc.) transportieren, ohne die Gasphasen zu mischen. Die beiden Wirbelschichtreaktoren können mit jeweils unterschiedlichen Gasen fluidisiert werden. Dadurch ist es möglich Prozesse zu untersuchen, die in zwei verschiedenen Reaktionszonen ablaufen. Als Beispiel kann hier Chemical Looping Combustion genannt werden. In diesem Prozess wird die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen auf zwei Reaktionszonen aufgeteilt, um einen hochreinen CO2-Strom zu erhalten. Ein Metalloxid (der sogenannte Sauerstoffträger) wird in einem Reaktor mit Luft oxidiert und im zweiten Reaktor durch Kontakt mit dem Brennstoff reduziert. Man erhält somit auch zwei verschiedene Abgasströme. Das Abgas des einen Reaktors besteht aus Restsauerstoff und Stickstoff und das Abgas des zweiten Reaktors ausschließlich aus den Verbrennungsprodukten. Somit kann nach der Kondensation des Dampfes ein hochreiner CO2-Strom mit minimalem Energieaufwand bereitgestellt werden.
Die Anlage ist mit umfangreicher Messtechnik (Drücke, Temperaturen, Massenströme, Abgasanalytik) ausgestattet und kann bei Temperaturen bis zu 1050°C betrieben werden. Es ist auch möglich, die Einfluss von Unreinheiten wie z.B. Schwefel oder Ammoniak zu untersuchen. In diesem Fall kann auch auf aufwändiger Gasanalytik zurückgegriffen werden.

Ansprechperson

Stefan Penthor

Research Services

Untersuchung von (reaktiven) Bettmaterialien für Wirbelschichtprozesse (z.B. Chemical Looping Combustion);
Untersuchung innovativer Zweibettwirbelschichtverfahren;

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Die Anlage ist im Regelbetrieb und die kumulierte Betriebserfahrung beträgt mehr als 1500 Stunden. Dadurch können Versuchskampagnen sehr effektiv und effizient abgewickelt werden. Es steht sehr umfangreiche Messtechnik zur Verfügung, die bei Bedarf auch kurzfristig erweitert werden kann. Durch die umfangreiche Betriebserfahrung stehen auch effiziente Auswertungstools zur Verfügung mit denen es möglich ist, sehr schnell erste Ergebnisse und Aussagen zu erhalten.

Stefan Penthor
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
+43158801166367
stefan.penthor@tuwien.ac.at
https://www.vt.tuwien.ac.at/chemische_verfahrenstechnik_und_energietechnik/zukunftsfaehige_energietechnik/zero_emission_technologies/
Nutzungsbedingungen können je nach Anforderung individuell geregelt werden (bitte um Kontaktaufnahme).
Chalmers University of Technology (Schweden)
Shell Global Solutions (Niederlande)
Spanish National Research Council, CSIC (Spanien)
IFP Energies Nouvelles (Frankreich)
Andritz (Österreich)
Institut National Polytechnique de Toulouse (Frankreich)
SINTEF (Norwegen)
Technische Universität Darmstadt (Deutschland)
VITO (Belgien)
Euro Support Advanced Materials (Niederlande)
Johnson Matthey (Vereinigtes Königreich)
Bertsch Energy (Österreich)
Electricite de France (Frankreich)
TOTAL (Frankreich)
Universität für Bodenkultur (Österreich)
Göteborg Energi (Schweden)
"Chemical Looping Combustion Using Two Different Perovskite Based Oxygen Carriers: A Pilot Study", 2018, Mayer, K., Piesenberger, S., Penthor, S., Pröll, T., Hofbauer, H., Energy Technology 6 (https://dx.doi.org/10.1002/ente.201800244)

"Fate of sulfur in chemical looping combustion of gaseous fuels using a copper-based oxygen carrier", 2018, Pachler, R.F., Mayer, K.
Penthor, S., Kollerits, M., Hofbauer, H., International Journal of Greenhouse Gas Control 71 (https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2018.02.006)

"Investigation of the performance of a copper based oxygen carrier for chemical looping combustion in a 120kW pilot plant for gaseous fuels", 2015, Penthor, S., Zerobin, F., Mayer, K., Pröll, T., Hofbauer, H., Applied Energy 145 (https://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.01.079)

"Experimental Study of the Path of Nitrogen in Chemical Looping Combustion Using a Nickel-Based Oxygen Carrier", 2014, Penthor, S., Mayer, K., Pröll, T., Hofbauer, H., Energy & Fuels 10 (https://dx.doi.org/10.1021/ef500744f)

"Chemical-looping combustion of raw syngas from biomass steam gasification – Coupled operation of two dual fluidized bed pilot plants", 2014, Penthor, S., Mayer, K., Kern, S., Kitzler, H., Wöss, D., Pröll, T., Hofbauer, H., Fuel 127 (https://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2014.01.062)