Entwicklung eines katalytischen Membranreaktors zur effizienten Produktion von Methanol durch die Hydrierung von CO2 mit regenerativem Wasserstoff in der Gasphase an einem Heterogenkatalysator

Projektziele

Kerngedanke des Projektes ist die Verschiebung des Gleichgewichtes der Methanolsynthese durch Abtrennung eines Produktes, um die Ausbeute des Wunschproduktes zu erhöhen. Dadurch kann die Reaktion auch mit teuren Ausgangsprodukten wie Grünem Wasserstoff wirtschaftlich durchgeführt werden. Dafür sind Membranen und Membran-Katalysator-Kombinationen zu entwickeln, verfahrenstechnisch zu koppeln, unter Realbedingungen zu testen und auf Praxistauglichkeit zu prüfen. Das Gesamtverfahrenskonzept soll die Einbindung einer breiten Palette von CO₂-Quellen erlauben.

Zielparameter des innovativen Konzeptes sind:

• Entwicklung neuer Katalysatoren und Membranen;
• Deutliche Erhöhung der Methanolausbeute im Vergleich zur CO₂-Hydrierung im Festbettreaktor;
• Erhöhung des Reaktordurchsatzes und gleichzeitiger Energieeinsparung;
• Realisierung von min. 3 Prozessschritten in einem Reaktor (Prozessintensivierung) und
• Einbindung eines Wärmemanagements zur Abwärmenutzung für beigestellte Prozesse (z.B. Aminwäschen).

Anwendung

Wirtschaftliche Zielstellung ist die Erreichung eines Verfahrens der Methanolsynthese auf Basis der Nutzung von CO₂ und regenerativem Wasserstoff. Das Projekt ermöglicht dem HYPOS-Verbund somit eine variablere und intensivere H₂-Nutzung und öffnet neue Nutzungswege sowie die Möglichkeit der H₂-Speicherung in Form von flüssigem Methanol. Methanol ist ein werthaltiges Produkt und wird konventionell aus Erdgas oder Kohle über Synthesegas hergestellt. Durch das Projekt soll die Methanolsynthese aus regenerativen Quellen und CO₂ ökonomisch attraktiv werden. Darüber hinaus besteht für CO₂-Intensivemittenten ein enormes Einsparungspotenzial vor dem Hintergrund zukünftig steigender Preise für CO₂-Zertifikate und könnte ein wesentlicher Aspekt zum Bestand CO₂-intensiver Schwerindustrie in Deutschland und deren gesellschaftlicher Akzeptanz werden.

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