MemKoWI – Membranverfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid und Wasserstoff aus Industriegasen

Teilvorhaben: Wasserstoffabtrennung aus Prozessgasen der Eisen- und Stahlindustrie

Ausgangssituation

  • Prozessgase bzw. Verbrennungsgase beispielsweise aus der Stahlindustrie enthalten eine Vielzahl von Gasbestandteilen wie H2 oder CO2, die aus umwelttechnischer, energetischer und wirtschaftlicher Sicht genutzt werden müssen.
  • Die Membrantechnologie zeichnet sich durch Modularität und damit einfache Anpassbarkeit an verschiedenste Einsatzgasmengen aus. Dies betrifft insbesondere ihre Flexibilität hinsichtlich des dynamischen Betriebs.
  • Die betrachteten Gaskomponenten CO2 und H2 stellen im Kontext der Energie- und Rohstoffwende Einsatzstoffe für die Erzeugung von Energieträgern und industriellen Grundstoffen mittels Power-to-X Verfahren dar.
  • Wasserstoff besitzt eine stetig wachsende Bedeutung als Ausgangsstoff in vielen Industrieprozessen, als Reduktionsgas in der Stahlindustrie, als flexibler Energieträger, zur CO2-Aktivierung oder im Bereich der Mobilität.

Arbeitspunkte im Projekt

  • Umsetzung der Gaspermeation als effizientes Verfahren zur Abtrennung von H2 und CO2 aus verschiedenen Prozessgasen in ausgewählten Industriesegmenten.
  • Konstruktion und Aufbau einer neuen Technikums-Membrananlage in ein- und zweistufiger Verfahrensführung zur gezielten Abtrennung von Wasserstoff aus Prozessgasen der Eisen- und Stahlindustrie.
  • Untersuchung verschiedener H2-selektiver Polymer- und keramischer Membranen mit synthetischen Gasen im BFI-Technikum, um Aussagen zur Leistungsfähigkeit der neuartigen Membranen zur Wasserstoffabtrennung zu ermitteln.
  • Betrieb der neuen Testanlage am Standort der Dillinger Hütte mit realen Prozessgasen. Ziel ist die Bestimmung der H2-Ausbeute und -Reinheit in der industriellen Anwendung, der Membranstabilität im industriellen Einsatz und des Einflusses der Betriebsdrücke und -temperaturen auf das Trennverhalten.
  • Erarbeitung eines Verfahrenskonzeptes zur Implementierung des Verfahrens in das bestehende Gasverbundnetz.

Angestrebte Ergebnisse

  • Entwicklung eines industriell umsetzbaren Verfahrens für die Abtrennung von H2 und CO2 aus unterschiedlichen Prozess- und Abgasströmen mit neuentwickelten Polymermembranen und innovativen keramischen Membranen.
  • Etablierung der Membrantechnologie als Option für die bedarfsgerechte Abtrennung von CO2 und H2.
  • Bereitstellung und Einsatz von Wasserstoff für die direkte Anwendung in den Prozessen der Stahlindustrie, bspw. bei der Direktreduktion oder der Aktivierung von CO2. Hierdurch werden die CO2-Emissionen in der industriellen Produktion verringert.
  • Erstellung eines Verfahrenskonzeptes zur Etablierung einer kostengünstigen, industrietauglichen Technologie für die Bereitstellung von Wasserstoff oder alternativ als Vorbehandlungsstufe in Kombination mit weiteren Gasreinigungsverfahren (z.B. Gaswäscher, PSA).

Projektträger:

zurück