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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Energieeffiziente Verfahrenstechnik durch Einsatz keramischer Membranen

Wednesday (18.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Eselstall
Bestandteil von:


Die Auftrennung von Stoffgemischen ist eine technische und biologische Grundoperation. Während sich die Natur für die Stofftrennung einer Vielzahl von Membranen bedient (Gefäßwandungen, Zellwände, Membranproteine etc.) stellt die Nutzung von Membranen in Industrie und Technik eher eine Ausnahme dar. So wird z.B. die chemische Verfahrenstechnik durch klassische, thermische Trennverfahren dominiert. Dabei ist in der chemischen Industrie die Destillation für ca. 95% der gesamten benötigten Energie für Stofftrennprozesse verantwortlich.

Membranverfahren würden im Vergleich zur Destillation 80% weniger Energie benötigen. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von Membranen, die für die gewählte Trennaufgabe selektiv und unter Anwendungsbedingungen stabil sind.

Im Vortrag werden folgende Beispiele gezeigt:

• Kohlenstoffmembranen für die CH4/CO2-Trennung. Mit derartigen Membranen kann Biogas zu Erdgasqualität aufgereinigt und ins Erdgasnetz eingespeist werden.

• Zeolithmembranen für die Erdgastrocknung. Die Membrantrocknung ersetzt die aufwendige Destillation von Triethylenglycol.

• Zeolithmembranen für die Entwässerung von Bioethanol. Die integrierte Verschaltung von Destillation und Membranentwässerung verringert den Energiebedarf um

90% gegenüber der Extraktivdestillation und 80% gegenüber der Druckwechseladsorption.

• Perowskitmembranen für die effiziente Sauerstoffabtrennung aus Luft. Keramische Membranen ermöglichen die Gewinnung von 100%igem Sauerstoff in kleinen und mittleren Anlagen mit höherer Energieeffizienz wie große kryogene Anlagen.

Die Membranen werden vorzugsweise als dünne Schicht auf einen porösen keramischen Träger (Support) abgeschieden. Dabei werden für die verschiedenen Stoffklassen unterschiedliche Methoden verwendet. Kohlenstoffmembranen werden als Polymerfilm abgeschieden, der durch Pyrolyse in Kohlenstoff umgewandelt wird. Zeolithmembranen erhält man durch einen hydrothermalen Wachstumsprozess aus der Lösung. Perwoskitmembranen werden durch keramische Verarbeitung von Perowskitpulvern erzeugt. Die Membranelemente werden in einen Modul eingebaut, der wiederum das Herzstück der Anlage bildet.

Bei allen Verfahren wird eine prozessbegleitende Analytik eingesetzt, um die Schichtdicke, die Porengröße und Porosität, mögliche Defekte und final das Trennverhalten zu untersuchen

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Ingolf Voigt
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Hannes Richter
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Dr. Marcus Weyd
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Dr. Ralf Kriegel
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

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