Technologie · Pilotanlage
Technikum Duisburg – Forschung am Stahlwerk
Seit Herbst 2018 zeigt das Carbon2Chem®-Technikum die komplette Prozesskette unter realen Bedingungen – direkt neben dem Stahlwerk.
3.700 m²Fläche des Carbon2Chem®-Technikums
2018Inbetriebnahme im Herbst
2 MWWasserelektrolyse für grünen Wasserstoff
75 lRohmethanol pro Tag aus Realgasen des Stahlwerks
Stahl und Chemie an einem Ort
Das Technikum grenzt an das thyssenkrupp-Gelände in Duisburg und ist in dessen Leitungsnetz eingebunden. So hat es Zugang zu echten Hüttengasen – und kann die entwickelten Konzepte unter realen Bedingungen umsetzen.
Es demonstriert einen cross-industriellen Verbund mit der kompletten Prozesskette und zeigt die Sektorenkopplung zwischen Stahl und Chemie. Schwerpunkte sind die Reinigung und Konditionierung der Hüttengase und die Wasserelektrolyse. Die Synthesegase werden in Pilotanlagen zu Methanol, Ammoniak und höheren Alkoholen umgesetzt.
Das geschieht gemeinsam mit den starken Partnern thyssenkrupp Uhde und thyssenkrupp nucera bzw. auf Basis ihrer Technologien. Für den sicheren und reibungslosen Betrieb der Anlagen rund um die Uhr sorgt die Betreibermannschaft der thyssenkrupp Uhde Engineering Services.
Geplante Erweiterungen sollen künftig auch die Demonstration des Methanol-Downstreams ermöglichen.
Blick auf das Technikum in Duisburg. Bild: Fraunhofer UMSICHT/Mike Henning.
Über das Gelände – im 3D-Modell
Das Standortmodell zeigt den Bestand und die geplante Erweiterung um die neue Technikumshalle.
Sieben Stationen, eine Prozesskette
In der Reihenfolge des Prozesses – vom Hüttengas bis ins Labor.
01
Stahlwerksgase
Hier kommen die Hüttengase aus dem benachbarten Stahlwerk an – über das Leitungsnetz des Werks.
02
Gasreinigung
Rund 240 m³ Hüttengas pro Stunde werden von Verunreinigungen befreit, bis sie den Anforderungen an Synthesegas genügen.
03
Gasanalytik
Kontinuierliche Online-Messung bis in den ppt-Bereich kontrolliert und überwacht die Gasreinigung.
04
Wasserelektrolyse
Die 2-MW-Anlage erzeugt Wasserstoff – mit Blick auf das Verhalten bei schwankender, erneuerbarer Energieversorgung.
05
Methanolanlage
Seit Anfang 2022 bis zu 75 Liter Rohmethanol am Tag – mit allen Konstruktionsmerkmalen einer Großanlage.
06
Warte
Von hier aus werden die Anlagen des Technikums überwacht und gesteuert.
07
Laborgebäude
Ergänzende Verfahren zur Entfernung von Spurenstoffen werden hier erprobt, bevor sie skaliert werden.
+
Erweiterung (geplant)
Eine neue Technikumshalle soll künftig auch die Demonstration des Methanol-Downstreams ermöglichen – im 3D-Modell schon zu sehen.
Klein in der Menge, groß im Aufbau
Trotz vergleichsweise geringer Produktionskapazität weist die Anlage alle wesentlichen Konstruktionsmerkmale einer großskaligen Anlage auf: Das Reaktorrohr misst 42 Millimeter im Durchmesser bei sechs Metern Länge. Nicht reagiertes Synthesegas wird nach Abtrennung der flüssigen Produkte in den Reaktor zurückgeführt.
Analytik entlang der Reaktorachse erlaubt eine detaillierte Auswertung der Katalysatoraktivität über die gesamte Reaktorhöhe. Zusammen mit verfahrenstechnischer Simulation lässt sich Methanol aus Synthesegas mit beliebigem Verhältnis von CO₂ zu CO herstellen – so können die Schwankungen realer Prozessgase nachgebildet werden.
Methanolanlage. Bild: Fraunhofer UMSICHT.
Grundlagen in Oberhausen
Das Labor auf dem Campus von Fraunhofer UMSICHT umfasst rund 500 m² und ca. 30 Büroarbeitsplätze. Seine Ergebnisse sind die Grundlage für die Arbeit im Technikum.
Gasreinigung
Thermische Deoxygenierung mit heterogenen Katalysatoren, Deoxygenierung per nicht-thermischem Plasma, Electric-Swing-Adsorption.
Methanolherstellung
Miniplant zur Katalysatorprüfung im dynamischen Betrieb, Vakuumrektifikation von Rohmethanol, MeProFlex – flexible Methanolproduktion im Container.
Methanol-Downstream
MtX-Anlage zur Umwandlung von Methanol in Olefine und Kraftstoffe, Oligomerisierung, Hydrodeoxygenierung für Flugkraftstoff.
Katalysatortests
Parallele Prüfung von acht Katalysatoren, Festbettreaktor für die Methanolsynthese, TPD-Anlage zur Charakterisierung.
Analytik
PTR-TOF-Spektroskopie für flüchtige organische Verbindungen, TD-GC-TofMS zur Identifizierung von Spurenstoffen.
Scale-up
Betriebspunkte, Regelstrategien und dynamische Fahrweisen werden ermittelt und in das Technikum übertragen.
Anlagen im Film
Neugierig geworden?
Entdecken Sie, wie aus Prozessgas Zukunft wird – verständlich erklärt, Schritt für Schritt.