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Title
Aufbau, Inbetriebnahme und Weiterentwicklung eines Reaktors zur Erforschung der Reaktionen, der Auswirkungen der Prozessparameter und der Exothermieentwicklung während der hydrothermalen Karbonisierung. / von Matthias Wurm
AuthorWurm, Matthias
CensorHofbauer, Hermann
PublishedWien, 2018
Description83 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Annotation
Zusammenfassung in englischer Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Hydrothermale Karbonisierung / experimetelle Untersuchung
Keywords (EN)Hydrothermale Karbonisierung / experimetelle Untersuchung
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-107716 Persistent Identifier (URN)
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Aufbau, Inbetriebnahme und Weiterentwicklung eines Reaktors zur Erforschung der Reaktionen, der Auswirkungen der Prozessparameter und der Exothermieentwicklung während der hydrothermalen Karbonisierung. [3.12 mb]
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Abstract (German)

Die Hydrothermale Karbonisierung ist ein schon Anfang des 20. Jahrhunderts von Friedrich Bergius beschriebener Prozess zur Erzeugung von Biokohle. Bei diesem Prozess wird der natürliche Inkohlungsprozess nachgestellt. Aus Biomasse wird unter Luftabschluss, Temperaturen über 180C und Drücken höher als 10bar über eine kurze Verweilzeit zu Biokohle. Da dieser Prozess, nach der ersten Beschreibung von Bergius erst Anfang des Jahrhunderts „wiederentdeckt“ wurde, strebt man nach mehr Verständnis über den Prozess und dessen Nebenprodukte. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Weiterentwicklung eines zur HTC fähigen Reaktors. Des Weiteren wird in dieser Arbeit die Exothermie des Prozesses untersucht. Zur Untersuchung der Einflüsse der Prozessparameter wurde mit einer Versuchsreihe begonnen und von Stutzenstein weitergeführt. Als Feedmaterial für diese Versuchsreihe wurde Biogasgülle mit einem Wassergehalt von 95Gew.% gewählt. Die im Zuge der Arbeit durchgeführten Versuche bestätigten, dass eine Kombination von hohen Karbonisierungsgraden gepaart mit hohen Nährstoffkonzentrationen in der Hydrokohle nicht möglich ist. Die dafür notwendigen hohen Temperaturen wirken immer negativ auf Ausbeute und Nährstoffrückgewinnung. Die weiteren Ergebnisse dieser Arbeit sind, dass der am Institut entwickelte Reaktor zu einer kontrollierten hydrothermalen Karbonisierung fähig ist und diese durch die Änderung der Prozessparameter zu unterschiedlichen Elementarzusammensetzungen der Hydrokohle führt. Gezeigt wurde auch, dass die Reaktionen der hydrothermalen Karbonisierung in Summe exotherm sind, da sich der Verbrauch an Energie für Aufheizen und Temperaturerhalt, mit Biomasse anstelle von Wasser verringert.

Abstract (English)

Hydrothermal Carbonization is a process first noted by Friedrich Bergius at the beginning of the 20th century, as means of producing biochar. During production the natural coalification process is emulated. Combining air exclusion with temperatures over 180C and a pressure level above 10bar, biomass will form into biochar within a short period of time. Whilst Bergius first mentioned hydrothermal carbonization over 100 years ago, it was only “rediscovered” at the beginning of the 21st century, where a more detailed comprehension of the process and its by-products was pursued. This paper focuses on building and further developing a reactor capable of HTC, researching the exothermic of the process. To examine the influence of the process-parameters an experimental series was commenced and continued by Mrs Stutzenstein. Feed-material for these experimental series was biogas slurry. Experiments commenced showed, that a combination of high carbonization levels paired with a high concentration of nutrients is not possible in hydrochar, as the high temperature requirements have a negative impact on the rate of yield as well as nutrients reclaimed. Further result of the research conducted was, that a controlled hydrothermal carbonization is possible with the reactor built by the department. Additionally, varying process parameters resulted in different elemental compositions. It was further demonstrated, that reactions of hydrothermal carbonization are overall exothermic, since energy required for heating and temperature preservation, was lower using biomass instead of water.

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