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Zur Bestimmung kinetischer Daten und zur Verbesserung der Reaktionsführung bei heterogen-katalysierten Gas-Flüssig-Reaktionen - Untersuchungen anhand ausgewählter Reaktionen aus der Raffinerietechnik und Petrochemie

Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll eine verbesserte Methode zur Bestimmung kinetischer Daten von Mehrphasenreaktionen entwickelt und getestet werden. Dabei soll ein Zweiphasenreaktor (Flüssigkeit und Katalysator) mit einer Vorsättigung der flüssigen Phase (z.B. bei Hydrierungen mit Wasserstoff) eingesetzt werden. Da nur eine fluide Phase vorliegt, wird der Einfluss der Fluiddynamik überschaubar. Da außerdem kein Stofftransport mehr aus der Gasphase in die Flüssigkeit erfolgt, bestimmen neben der chemischen Reaktion 'nur' noch Diffusionsvorgänge in der flüssigen (Kern)Phase bzw. in den Katalysatorproben die (effektive) Reaktionskinetik. Dieses wesentlich einfachere Reaktionssystem kann sehr genau untersucht werden, und zwar unter Bedingungen (Partikelgröße, Fluidgeschwindigkeit), die auch in technischen Reaktoren herrschen. Durch den anschließenden Vergleich mit Untersuchungen in einem Dreiphasenreaktor kann dann der Einfluss der Fluiddynamik und des Stofftransportes Gas/Flüssigkeit besser als mit den oben beschriebenen üblichen Methoden beurteilt werden. Diese Methode bietet sich allerdings nicht nur für kinetische Untersuchungen an, sondern auch für eine verbesserte Reaktionsführung bei Mehrphasenreaktionen. (...) Folgende Reaktionen, die in der chemischen Praxis bisher in Dreiphasen-Festbettreaktoren durchgeführt wurden, sollen näher untersucht werden: Hydrierung ungesättigter Kohlenwasserstoffe, Entschwefelung von Erdölfraktionen, die Hydrierung von Nitroaromaten, die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff in höhere Kohlenwasserstoffe wie z.B. Dieselöl durch Fischer-Tropsch-Synthese. Diese Modellsysteme wurden ausgewählt, da sie sich hinsichtlich der Kinetik und der notwendigen Reaktionsführung sehr deutlich unterscheiden. Auf diese Weise soll das Prinzip des Zweiphasenreaktors mit Vorsättigung der flüssigen Phase als Methode für kinetische Untersuchungen und als eine Alternative im Hinblick auf die Reaktionsführung von Mehrphasenreaktoren auf einer möglichst breiten Basis untersucht werden.

Synergien durch Integration von Biomassenutzung und Power-to-X in der Produktion erneuerbarer Kraftstoffe, Teilvorhaben 3: Prozessentwicklung für die Synthese von Mitteldestillat-Kraftstoffen aus Alkoholen

Öle und Fette

Pflanzliche Öle werden als energiereiche Reservestoffe in Speicherorgane von Pflanzen eingelagert. Sie sind chemisch gesehen Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren. In Deutschland konzentriert sich der Ölsaatenanbau auf Raps, Sonnenblume und Lein. Im Freistaat Sachsen dominiert auf Grund der Standortbedingungen und vor allem der Wirtschaftlichkeit eindeutig der Raps. Der maximal mögliche Anbauumfang von Raps liegt aus anbautechnischer Sicht bei 25 % der Ackerfläche und ist noch nicht ausgeschöpft (Sachsen 2004: 17 %). Für den landwirtschaftlichen Anbau kommen eine Reihe weiterer ölliefernder Pflanzenarten oder spezieller Sorten in Betracht. Interessant sind sie aus der Sicht der Verwertung insbesondere, wenn sie hohe Gehalte einzelner spezieller Fettsäuren aufweisen. Bei der Verarbeitung können dann aufwändige Aufbereitungs- und Trennprozesse eingespart und die Synthesevorleistung der Natur optimal genutzt werden. Der Anbauumfang ist jedoch meist noch sehr gering. Beispiele sind Nachtkerze und Iberischer Drachenkopf, aber auch Erucaraps und ölsäurereiche Sonnenblumensorten. a) stoffliche Verwertung In der stofflichen Verwertung reichen die Einsatzfelder pflanzlicher Öle von biologisch schnell abbaubaren Schmierstoffen, Lacken und Farben, über Tenside, Kosmetika, Wachse bis zu Grundchemikalien, aber auch Bitumen. b) energetische Verwertung Desweiteren können Pflanzenöle in Fahrzeugen, stationären oder mobilen Anlagen energetisch verwertet werden. Für den breiten Einsatz ist derzeit vor allem Biodiesel geeignet. Dieser kommt als reiner Kraftstoff zum Einsatz, seit 2004 auch in Beimischung zu Dieselkraftstoff. Eine weitere Möglichkeit eröffnet sich durch die Verwendung von reinem Rapsöl.

Staatssekretär besucht Allianzmitglied MuR-STAHLBAU GmbH

Im Rahmen des 25-​jährigen Jubiläums der Umweltallianz Sachsen-​Anhalt fand der dritte Unternehmensbesuch bei den Erstmitgliedern des Bündnisses am 23.05.2024 bei der MuR-STAHLBAU GmbH statt. Die MuR-STAHLBAU GmbH hat ihren Sitz in Naumburg an der Saale. Seit 27 Jahren führt sie professionelle Stahlbau- und Reparaturleistungen insbesondere für Bahnkunden aus. Aktuell sind rund 90 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Standort beschäftigt. Als Tochtergesellschaft der SPITZKE SE setzt sich die MuR-STAHLBAU GmbH für eine nachhaltige und klimafreundliche, schienengebundene Mobilität ein. Zudem basiert das gesamte unternehmerische Handeln auf der Prämisse, ökologische, soziale und wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen – Nachhaltigkeit ist ein fester Bestandteil der Unternehmensphilosophie. So wurde auf einer Fertigungshalle eine insgesamt 620 m² große Solaranlage installiert, die durchschnittlich 56.400 kWh Strom im Jahr produziert. 2018 und 2019 schaffte das Unternehmen zwei E-Stapler an, durch die jährlich ca. 4.300 Liter Diesel gespart werden. Auch die Umrüstung der gesamten Produktionshallen – insgesamt mehr als 5.000 m² – auf energieeffiziente LED-Beleuchtung von 2015 bis 2019 spart seit 2019 mehr als 83.000 kWh Strom pro Jahr. Die MuR-STAHLBAU GmbH ist seit dem Jahr 2000 Mitglied der Umweltallianz und erbringt seitdem freiwillige Umweltschutzleistungen, die über die gesetzlichen Vorgaben hinausgehen. Das Unternehmen betreibt ein nach DIN EN ISO 14001 zertifiziertes Umweltmanagementsystem. Gemeinsam mit Staatssekretär Dr. Steffen Eichner haben Vertreter und Partner der Umweltallianz das Unternehmen besucht. Geschäftsführer Frank Dörnbrack und der technische Leiter Mario Schirner stellten zunächst das Unternehmen vor. Neben den beiden Vertretern der MuR-STAHLBAU GmbH hat auch Mark Fisher, CTO der SPITZKE SE, teilgenommen. Nach der Unternehmensvorstellung wurden aktuelle Themen besprochen und sich über weitere, umweltschonende Innovationen ausgetauscht, die die MuR-STAHLBAU GmbH geplant hat. Im Anschluss wurden die modernen Produktionsanlagen besichtigt.

Vergleich zyto- und gentoxischer Wirkungen des Abgaspartikulats von verschiedenen Dieselfahrzeugen bei Betrieb mit fossilem Brennstoff und Rapsoelmethylester (Biodiesel)

Dieselmotoremissionen (DME) haben sich bei Verbrennung fossiler Kraftstoffe als mutagen erwiesen. Die Karzinogenitaet wurde von der IARC im Tierversuch als gesichert (sufficient evidence) und fuer den Menschen als wahrscheinlich (limited evidence) eingestuft. In unseren Studien werden die DME beim Betrieb von PKW und Traktoren mit Rapsoelmethylester (RME) und herkoemmlichem Dieselkraftstoff (DK) untersucht. Das filtergesammelte Abgaspartikulat wird schonend extrahiert, mit HPLC auf PAH analysiert und im direkten Vergleich zwischen RME und DK im AMES-Test auf seine mutagenen Eigenschaften und im Neutralrot-Test auf Zytotoxizitaet untersucht. In den bisher durchgefuehrten Versuchen waren die Filterextrakte bei RME-Betrieb trotz hoeherer absoluter Masse in fast allen Laststufen und Fahrzyklen deutlich weniger mutagen als die DK-Extrakte. Dies ist wahrscheinlich auf die niedrigere PAH-Konzentration im Abgas bei RME-Betrieb zurueckzufuehren. Sollte sich bestaetigen, dass RME-Abgase eine niedrigere mutagene Potenz aufweisen als DK-Abgase, so muss ein Ersatz von DK durch RME beim Betrieb von Dieselfahrzeugen an besonders kritischen Arbeitsplaetzen (in Hallen, unter Tage) und anderen Stellen (z.B. Taxis und Busse in Innenstaedten) diskutiert werden.

Akzeptanz und Effekte von klimafreundlichen Antrieben in der Landwirtschaft - Teilvorhaben 2

Zum Gehalt polyzyklischer Aromaten in Mitteldestillaten

Die bisher ermittelten Konzentrationen polyzyklischer Aromaten in Dieselkraftstoff und leichtem Heizoel liegen zwischen fuenf Gewichtsprozent fuer alle und 0,02 Gewichtsprozent fuer die Summe von etwa einem Dutzend einzelner. Diese Ergebnisse werden einander gegenuebergestellt und kommentiert. In der Studie wird begruendet, dass die analytische Beruecksichtigung nur weniger Polyzyklen bei praktisch vollstaendiger Vernachlaessigung von Alkylderivaten dem Problem nicht angemessen ist. Schon aus diesem Grund werden die Ergebnisse mit den kleinen Konzentrationen nicht als charakteristisch fuer Mitteldestillate angesehen. Bei den Untersuchungen mit den niederen Gehalten werden ausserdem Unzulaenglichkeiten in der Analytik vermutet.

Ueberpruefung des mechanischen Verhaltens faserverstaerkter Kunststofflagerbehaelter fuer Heizoel und Dieselkraftstoff

Pruefung von GFK-Tanks zur Lagerung brennbarer Fluessigkeiten im Hinblick auf eine allgemeine Bauartzulassung.

Entwicklung eines nachruestbaren Abgasrueckfuehrungssystems fuer den vollastnahen Bereich turboaufgeladener NFZ-Dieselmotoren mit dem Ziel der Stickoxidreduktion um 20 bis 30 Prozent

Entwicklung des Olefins-to-Jetfuel-Prozesses als hochinnovative Stufe der Herstellung von Kerosin aus erneuerbarem Methanol, Teilprojekt: Methodenentwicklung zur Analyse der Oligomerisierungsprodukte mithilfe komprehensiver Gaschromatographie

EwOPro ist ein Entwicklungs- und Demonstrationsvorhaben zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe / eFuels, mit dem Fokus auf der Herstellung von erneuerbarem Kerosin. Das Hauptziel von EwOPro ist die detaillierte Untersuchung des Prozesses zur Umsetzung der Olefine zu Paraffinen bzw. Oligomeren in der entsprechenden Kettenlänge und Verzweigung im Rahmen des Methanol-to-Jetfuel-Prozesses, welche für die Ziel-Produktfraktion Kerosin und die Koppelprodukte hochoktaniges/aromatenfreies Benzin und Diesel/Heizöl von Relevanz sind. Dabei stehen insbesondere die wissensbasierte Katalysatorweiterentwicklung sowie die Optimierung der prozesstechnischen Parameter der einzelnen Prozessstufen Methanol-to-Olefins, Olefin-Oligomerisierung und Hydrierung sowie in Kombination im Vordergrund. Die Kombination der Verfahrensschritte ist essentiell, um die zielgerichtete Steuerung des Produktspektrums je nach wirtschaftlichem Bedarf untersuchen und entsprechend optimieren zu können. Die gesamte Prozesskette soll in einer Pilotanlage im Technikumsmaßstab unter Nutzung vorhandener Infrastruktur und Peripherie aufgebaut werden (TRL 6). Für Oligomerisierung soll ein Kerosin-Anteil von mind. 62,5 Ma.-% im flüssigen Produkt erreicht werden. Zudem stehen je 20 Ma.-% hochoktangies aromatenfreies Benzin sowie Diesel in entsprechender Qualität im Fokus der quantitativen Zielstellung. Für die Übertragbarkeit der Ergebnisse steht die Auslegung eines großtechnischen Reaktorsystems basierend auf Tests auf der Pilotanlage im Ergebnis des beantragten Vorhabens. Dies dient der schnellen und effizienten technologischen Umsetzung des Prozesses nach Abschluss des Förderprojekts. Das Ziel des Teilprojekts ist die Entwicklung einer Methode zur umfassenden und detaillierten Analytik von synthetisch erzeugten Kerosinen auf Grundlage der komprehensiven Gaschromatographie (GCxGC) und die Anwendung dieser Methode auf Proben, die in den Versuchskampagnen des Projekts an einer Technikumsanlage gewonnen werden.

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