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Teilvorhaben BASF SE

Das Projekt "Teilvorhaben BASF SE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. In U1-U5 wird durch Prozesssimulation der Einfluss der Zusammensetzung von Hüttengasen auf die DME-Synthese an Cu-Katalysatoren untersucht. Falls nötig, werden Adsorber für die Synthesegas-Reinigung ausgelegt. BASF wird Rezepturen für Cu- & Ag-haltige Dehydrierkatalysatoren zur Verfügung stellen und bei der Entwicklung des Konzeptes für den Wärmetransfer aus der Stahlerzeugung in die FA-Herstellung, bei der Simulation statischer Prozess-Performance und bei der Schätzung dynamischer Effekte mitwirken. Des Weiteren wird BASF mit TU KL das Konzept für eine OME-Synthese erarbeiten. Als Koordinator für L6 wird BASF die drei Verfahren durch Simulation zu einem OME-Verfahren zusammenführen und diesen in den Stahl-Chemie-Verbund integrieren. Abschließend wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrensverbundes untersucht und in Patentrecherchen werden Schutzrechte Dritter identifiziert werden. BASF wird OME-Probemengen bereitstellen und gefahrstoffliche Fragestellungen klären, um Flottentests in der Experimentalphase vorzubereiten.

Teilvorhaben Linde AG

Das Projekt "Teilvorhaben Linde AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Linde bearbeitet U1 ('Modifizierte DME-Synthese') und U4 ('Prozess-Integration') als Teil einer Gesamtroute über DME zu OME. In Zusammenarbeit mit L0 werden alle im Hüttenabgas enthaltenen Hauptkomponenten und Verunreinigungen beschrieben. Typische Gehalte werden zeitabhängig quantifiziert. W

Teilvorhaben A

Das Projekt "Teilvorhaben A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Technische Chemie und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das geplante Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Die RWTH bearbeitet hierbei einen signifikanten Teil der Arbeitspakete des Forschungsclusters FC-B3 sowie die Arbeitspakete AP-3 und AP-5 des Forschungsclusters FC-B1 und die Arbeitspakete AP-2.1, AP-2.2 und AP-2.3 des Forschungsclusters FC-A2. Der Schwerpunkt liegt aktuell auf Forschungscluster FC-B3. FC-B3: Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Herstellung von maßgeschneiderten Oxymethylenethern (OMEx) mit definierter Kettenlänge auf Basis erneuerbarer Energien für deren Nutzung als alternative Dieselkraftstoffe in Verbrennungsmotoren sowie als Bausteine für Polyurethan-Kunststoffe. Der verfolgte Ansatz nutzt als Ausgangsstoffe CO2 und mittels regenerativer elektrischer Energie erzeugten H2 zur Synthese der nötigen C1-Bausteine oder direkt zu OME-Produkten.

Teilvorhaben G1

Das Projekt "Teilvorhaben G1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp Industrial Solutions AG durchgeführt. Das geplante Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. thyssenkrupp Industrial Solutions bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP 2.1. und AP 2.2. des Forschungsclusters FC-B3. Das Arbeitspaket 2.1. umfasst Tätigkeiten zur Verfahrensentwicklung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. In dem Arbeitspaket 2.2. wird hingegen ein Konzept für eine Pilotanlage entwickelt. Ziel des Projekts FC-B3 ist die Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Herstellung von maßgeschneiderten Oxymethylenethern (OMEx) mit definierter Kettenlänge auf Basis erneuerbarer Energien für deren Nutzung als alternative Dieselkraftstoffe in Verbrennungsmotoren sowie als Bausteine für Polyurethan-Kunststoffe. Der verfolgte Ansatz nutzt als Ausgangsstoffe CO2 und mittels regenerativer elektrischer Energie erzeugtes H2 zur Synthese der nötigen C1-Bausteine oder direkt zu OME-Produkten.

Teilvorhaben 3 der Technischen Universität München: Motorische Nutzung

Das Projekt "Teilvorhaben 3 der Technischen Universität München: Motorische Nutzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen durchgeführt. Der Einsatz von Biokraftstoffen im Transportsektor erfährt gegenwärtig einen beispiellosen Aufschwung, was nicht nur auf die Verknappung fossiler Ressourcen sondern auch auf die sich stetig verschärfende Klimaproblematik zurückzuführen ist. Darüber hinaus müssen immer höhere Anforderungen im Hinblick auf NOx- und Partikelemissionssenkungen erfüllt werden. Gegenwärtig sind insbesondere solche Biokraftstoffe gefragt, die keine aufwändigen Modifikationen sowohl der Motoren als auch des Versorgungsnetzes erfordern. Dies setzt möglichst gleiche physikalisch-chemische Kenngrößen wie die konventioneller, auf Basis von Erdöl gewonnener Kraftstoffe voraus. Wichtige Parameter sind z.B. Siedepunkt, Dampfdruck, Löseeigenschaften, Verunreinigungen, Dichte oder der Heizwert sowie Kenngrößen zur motorischen Verbrennung wie z.B. Zündtemperatur, Oktan- bzw. Cetanzahl. Als Substituenten für Dieselkraftstoffe sind biobasierte Kraftstoffe wie z.B. Fettsäuremethylester (Fatty Acid Methyl Ester, FAME) und hydrierte Pflanzenöle (Hydrogenated Vegetable Oil, HVO) bereits weit verbreitet und finden sich insbesondere in Blends mit konventionellen Dieselkraftstoffen wieder. Eine weitere Option stellt Dimethylether (DME) dar. In seinen Eigenschaften ist DME dem Flüssiggas (Liquefied Petroleum Gas, LPG) sehr ähnlich, weist aber im Gegensatz zu diesem eine sehr hohe Cetanzahl von ca. 55 auf und ist damit als alternativer Dieselkraftstoff geeignet. Mit DME ist eine emissionsarme Verbrennung ohne Rußbildung sowie eine einfache Abgasnachbehandlung möglich, was auf den Sauerstoffgehalt im Kraftstoff zurückgeführt werden kann. Nachteilig ist allerdings, dass DME bei Normalbedingungen als gasförmige Substanz vorliegt, so dass Anpassungen sowohl des Fahrzeugs als auch der Kraftstofflogistik erforderlich sind. Diese Nachteile können umgangen werden, wenn Oxymethylenether CH3O-(CH2O)n-CH3 (OME) mit kurzen Kettenlängen zum Einsatz kommen. Sie leiten sich formal von DME (n = 0) ab und liegen unter Normalbedingungen als Flüssigkeiten vor. Ziel der Arbeit ist die Senkung von NOx- und Partikelemissionen von Dieselmotoren im Hinblick auf die EU VI Norm. Um den sich stetig verschärfenden, gesetzlichen Abgasnormen gerecht zu werden, wird der Ansatz verfolgt den konventionellen Dieselkraftstoff durch 'sauber' verbrennendes OME zu ersetzen. Durch den erhöhten Sauerstoffgehalt wird eine direkte Rußminderung während der Verbrennung und somit eine deutliche Vereinfachung der Abgasnachbehandlung erreicht. Darüber hinaus soll durch solche OME der Luftbedarf des Motors und damit die Ladungswechselarbeit verringert werden, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Motors führt. Die OME werden am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (LVK) der Technischen Universität München (TUM) in Motorentests untersucht. Parallel dazu werden die Anforderungen an OME-geeignete Motoren hinsichtlich des Brennverfahrens durch rechnerische Simulation ermittelt.

Teilvorhaben L1

Das Projekt "Teilvorhaben L1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ford-Werke GmbH durchgeführt. Das geplante Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Das Ford Research and Innovation Center Aachen bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP-3.1.3 des Forschungsclusters FC-B3. Der Schwerpunkt liegt aktuell auf Forschungscluster FC-B3. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Gesamtkonzepts zur Herstellung von maßgeschneiderten Oxymethylenethern (OMEx) mit definierter Kettenlänge auf Basis erneuerbarer Energien für deren Nutzung als alternative Dieselkraftstoffe in Verbrennungsmotoren sowie als Bausteine für Polyurethan-Kunststoffe. Ford Research übernimmt hierbei die Betrachtung geeigneter OMEx/Diesel Kraftstoffblends sowohl in Vollmotoruntersuchungen am Prüfstand als auch in Fahrzeugdemonstratoren (Leichte Nutzfahrzeuge).

Teilvorhaben IKFT-KIT: Endotherme Formaldehyd-Synthese

Das Projekt "Teilvorhaben IKFT-KIT: Endotherme Formaldehyd-Synthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Katalyseforschung und -technologie durchgeführt. Ziel der Arbeit ist die theoretische Ausarbeitung einer endothermen Dehydrierung von Methanol zu Formaldehyd. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Entwicklung einer Reaktionsführung zur Vermeidung des Nebenprodukts Wasser, welches durch die partielle Oxidation von Methanol entsteht. Zudem werden Lösungsansätze gesucht, um diesen energieintensiven Prozess in die Hütte eines Stahlwerks zu integrieren. Das Verbundvorhaben L6 - Oxymethylenether ist ein Teilprojekt des Clusters Carbon2Chem (C2C), der vom BMBF gefördert wird. Der Cluster C2C unterteilt sich in 7 Leuchtturmprojekte (L0 - L6), wobei L0 eine übergeordnete Rolle darstellt und organisatorische Aufgaben wahrnimmt. Die wissenschaftlichen und technischen Inhalte in L1 - L6 werden jeweils von Verbünden aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen bearbeitet.

Teilvorhaben thyssenkrupp AG

Das Projekt "Teilvorhaben thyssenkrupp AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp AG, Corporate Function Technology - Innovation & Sustainability durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Die Arbeiten von thyssenkrupp mit den Tochterunternehmen Steel Europe und Industrial Solutions konzentrieren sich zum einen auf die Ausarbeitung der endothermen Formaldehyd-Synthese (AP2) und zum anderen auf der stofflichen sowie energetischen Integration der Einzelsynthesen (AP4) in die bestehenden Prozessketten. thyssenkrupp Industrial Solutions beteiligt sich mit seiner Expertise im chemischen Anlagenbau besonders an den verfahrenstechnisch apparativen Lösungsansätzen. thyssenkrupp Steel Europe als Betreiber der Stahlhütte Duisburg wird zu Beginn des Projekts eine detaillierte Stoff- und Wärmebilanz ausgewählter Referenzräume erstellen, so dass hierüber potentielle Kopplungspunkte bewertet und identifiziert werden können.

Teilvorhaben TU Kaiserslautern

Das Projekt "Teilvorhaben TU Kaiserslautern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Das Teilprojekt U3, in dem der Antragssteller überwiegend tätig sein wird, betrachtet die letzte Synthesestufe, in der die OME erzeugt werden. Ziel ist auch hier der Nachweis der Machbarkeit und die detaillierte Auslegung, welche eine Kostenschätzung erlaubt sowie den Grundstein für die experimentelle Validierung legt. Das Arbeitsprogramm der Projektpartner, die sich in ihren Kompetenzen hervorragend ergänzen, führt in einer klaren Linie von der Untersuchung der physikalisch-chemischen Grundlagen über die detaillierten Auslegung aller Teilschritte bis hin zur Demonstration der OME Herstellung im Miniplant-Maßstab (in späterer Projektphase). Im Teilprojekt U3 wird zunächst in Stichversuchen die bislang nur schlecht untersuchte Reaktion von DME mit FA zu OME untersucht. Anschließend findet ein konzeptioneller Verfahrensentwurf inklusive Verfahrensentwurf statt. Zudem wirkt der Antragsteller auch in anderen Teilprojekten (U4 und U5) mit. Details sind in Gesamtvorhabensbeschreibung gegeben.

Teilvorhaben: Fraunhofer UMSICHT

Das Projekt "Teilvorhaben: Fraunhofer UMSICHT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Innerhalb des Verbundvorhabens beteiligt sich Fraunhofer UMSICHT an 4 Unterarbeitspaketen (1 Arbeitspakete in U2 und 3 in U4). Dabei wird in U2 vorrangig die Einkopplung von Wärme in den Formaldehyd-Reaktor und in U4 die Auskopplung von Prozesswärme an verschiedenen Stellen des Stahlwerksprozesses in enger Zusammenarbeit mit dem Partner ThyssenKrupp Industrial Solutions bearbeitet. Dazu werden Beiträge geleistet zur Konzeptfindung der Wärmeeinkopplung sowie zum Reaktordesign (AP2.2). Weitere Beiträge erfolgen zur mathematischen Beschreibung der Stoff- und Wärmebilanzen der Duisburger Stahlhütte (AP4.1) und zur Modellierung des Wärmeübergangs in den ausgelegten Apparaten (AP4.2.1) und zur mathematischen Beschreibung der Wärmeauskopplung zur Implementierung in die übergeordneten Prozessmodelle (AP4.2.2).

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