Carbon2Chem®-Technikum

Technische Umsetzung unter realen Bedingungen

Carbon2Chem®-Technikum in Duisburg
© thyssenkrupp
Carbon2Chem®-Technikum in Duisburg.

Im Carbon2Chem®-Technikum wird die technische Umsetzung des Konzepts unter realen Bedingungen getestet. Es hat eine Fläche von 3700 m2 und liegt direkt neben dem Werksgelände der thyssenkrupp Steel Europe AG in Duisburg.

Labor 1

  • Untersuchung des industriellen Methanolsynthesekatalysators von Clariant mit Realgasen aus dem Hüttenwerk im Labormaßstab

    Ziel

    Großtechnische Methanolsynthese auf Basis von Hüttengasen

    • Nachweis der Katalysatorperformance und Stabilität mit alternativen Synthesegasen aus Hüttengasen
    • Validierung des Gasreinigungskonzeptes zur Synthesegaserzeugung
    • Vergleich zwischen realen und synthetischen Synthesegasen 


    Anwendung

    • Methanolsynthese


    Technische Spezifikation

    • Rohrreaktor mit elektrischer Beheizung
    • Edelstahl (ø 9 mm, 100 bar)
    • Reales Hüttengas
    • Künstliches Hüttengas
    • Dosierung von reinem CO2
    • Gaschromatograph (FID/TCD)

Labor 5

  • Im Labor 5 im Carbon2Chem®-Technikum kontrolliert und überwacht das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion aus Mülheim a.d. Ruhr die Funktionsweise der Gasreinigung mittels extra dafür konzipierter Geräte. So können Spurenkomponenten, die trotz der Reinigung im Gas verbleiben und dadurch evtl. die nachgeschalteten Prozesse stören könnten, sofort identifiziert werden. Mit dem interaktiven Laborrundgang gewähren die Wissenschaftler*innen und Techniker*innen einen Einblick in ihre Arbeit. 

    zum interaktiven Laborrundgang

    Labor 5 ist ein High-Tech-Analysenlabor zur Analyse der Gase aus der Gasaufbereitung, bevor diese durch die Projektpartner in anderen Laboren in Rohstoffe umgewandelt werden. Dabei wird die Gaszusammensetzung durch ein PTR-QiTOF-MS (Proton Transfer Reaction-Quadrupole interface-Time of Flight-Mass Spectrometer) sowie durch zwei Micro-GCs bis ins kleinste Detail bestimmt.
     

    Ziel

    Kontinuierliche Online-Messung der gereinigten Gase und Identifizierung aller Haupt- (%-Bereich), Neben-(‰ bis ppm-Bereich) und Spurenverbindungen (ppb bis ppt-Bereich)

    • Identifizierung von potenziellen Katalysatorgiften im ppb- bzw. ppt-Bereich
    • Quantifizierung und Überwachung der Zeitverläufe möglicher vorhandener kritischer Komponenten
       

    Anwendung

    • Chromatographische Bestimmung von Haupt- und Nebenkomponenten
    • Charakterisierung der Spurenkomponenten mit drei verschiedenen Primärionen (H3O+, NO+ und O2+)
    • Permanente Überwachung der gereinigten Gase, um ggfs. einer Katalysatordeaktivierung vorzubeugen
    • Kalibrierung von relevanten Substanzen
    • Langzeitmesskampagnen um bei der Optimierung der Gasbehandlung zu unterstützen
    • Parameteroptimierung (Verdünnungsfaktor, Kollisionsenergie, Druck, Temperatur, etc.)
       

    Technische Spezifikation

    • Online-Gaschromatographie via zweier Micro-GCs
    • Online-Spurenanalyse
    • Ein mobiles Analysensystem mit installierter Verdünnungsapparatur (bis 1:1000 mit N2)
    • Eigens entwickeltes Überwachungssystem zur Echtzeit-Überwachung kritischer Komponenten
  • Bei den HüGaProp-Containern handelt es sich um zwei Container, ein Messcontainer und ein sog. Lagercontainer. Im Messcontainer werden die Spurenkomponenten in den drei Roh-Hüttengasen (Kokereigas, Hochofengas und Konvertergas) charakterisiert, während der Lagercontainer die Gasversorgung der Analysengeräte bereitstellt. Die Hauptkomponenten werden mittels einer GC mit FID/WLD bestimmt, während die Spurenverbindungen mit einem PTR-TOF-MS gemessen werden.
     

    Ziel

    Kontinuierliche Online-Messung der Roh-Hüttengase und Identifizierung aller enthaltenen Spurenverbindungen

    • Identifizierung von potenziellen Katalysatorgiften im ppb- bzw. ppt-Bereich
    • Quantifizierung und Überwachung der Zeitverläufe kritischer Komponenten
       

    Anwendung

    • Charakterisierung der Spurenkomponenten mit drei verschiedenen Primärionen (H3O+, NO+ und O2+)
    • Chromatographische Bestimmung von Haupt- und Nebenkomponenten
    • Kalibrierung von relevanten Substanzen mittels Prüfgasgenerator
    • Langzeitmesskampagnen
    • Parameteroptimierung (Verdünnungsfaktor, Kollisionsenergie, Druck, Temperatur, etc.)
       

    Technische Spezifikation

    • Online-Gaschromatographie (FID/WLD)
    • Online Spurenanalyse (PTR-QiTOF-MS)
    • Eine Verdünnungsapparatur (Drei-Pumpensystem)
    • Ein Prüfgasgenerator
    • Gasversorgung: H2, O2 (6.0), N2 (5.0 und 6.0), He, Ar, Druckluft, Kokereigas, Hochofengas, Konvertergas
    • Split-Klimaanlage
    • Abluftanlage
    • Gaswarnanlage
    • USV

CO2-Emissionen industrieübergreifend reduzieren

Carbon2Chem® auf der Hannovermesse 2021

Auf der Hannovermesse 2021 gewährte Dr. Markus Oles von thyssenkrupp praktische Einblicke in die Abläufe am Carbon2Chem®-Technikum in Duisburg. Dabei erläuterte der Projektkoordinator, wie sich CO2-Emissionen durch industrieübergreifende Zusammenarbeit reduzieren lassen.