Optimierung der Prozesse für die Wasserstofftrennung
Trennvorgänge sind in der chemischen Industrie für die Reinigung des Zufuhrmaterials und die Entfernung von Unreinheiten aus einem Gemenge weit verbreitet. In der Regel wird Trennung verwendet, um die Prozesseffizienz zu steigern. Die meisten Trennvorgänge verfügen jedoch über eine geringe thermodynamische Effizienz, insbesondere die Destillation. Der Trend zu nachhaltigem Wachstum und Entwicklung in der Industrie erfordert die Entwicklung einer effizienteren Trennungstechnologie mit optimaler Umweltverträglichkeit. Zudem muss die Entwicklung schnell verfügbar und einsetzbar sein. Aufgrund der gesteigerten Effizienz sind immense Energie- und Kosteneinsparungen möglich. Membrane stellen eine gute Alternative zur Destillation dar. Membrane können potenziell in verschiedensten Prozessen eingesetzt werden, unter anderem Pervaporation, Dehydrierung, Wassergas-Verfahren und Steamreforming. Hiervon motiviert hat sich das CERHYSEP-Projekt auf Tools mit Membranen/Membranmodulen für die Wasserstofftrennung bei verschiedenen Prozessen der (petro)chemischen Industrie konzentriert. Wasserstoff kann mithilfe von Wassergas-Verfahren in Verbindung mit teilweiser katalytischer Oxidation oder Steamreforming abgeleitet werden. Diese innovative Technik kann für eine Vielzahl nützlicher Anwendungen auch in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden. Zudem kann die Technik für die Förderung der umweltfreundlichen Wasserstoffwirtschaft, beispielsweise wasserstoffbasierter Brennstoffzellen, eingesetzt werden. Die Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten beim Einsatz von Membranen und Membranreaktoren in Prozessen erfordert zeit- und kostenaufwendige Untersuchungen. Um diesen Aufwand zu minimieren, haben Forscher im Rahmen des Projektes Prozesssteuerung und Berechnungen mit Verfahrensfließbildern vorgeschlagen, um eine schnelle und effiziente Bewertung zu ermöglichen. Es wurde eine breite Palette an Tools entwickelt, von einer Excel-Tabelle bis zur Simulations- und Planungssoftware ASPEN+ mit neuen Codes. Die neuen Codes bieten Beschreibungen der Leistung von Membranen und Reaktoren sowie kombinierten Wärme- und Massenübergang für Dehydrierung und Wassergas-Verfahren. Die fortschrittlichen Tools wurden bei der Bewertung unterschiedlicher Prozesse bereits umfassend getestet. Die verwendeten Modelle können einfach erweitert und auf andere Reaktionen angewandt werden, beispielsweise Steamreforming und Veresterung. Weitere Informationen sind abrufbar unter: http://www.sintef.no/cerhysep/partnerschs.htm
