Reformierung von Fackelgasen zur Erreichung von Methanemissionen nahe Null
Die Universität von Minnesota entwickelt ein plasmagestütztes In-situ-Gasreformierungs-, Zündungs- und Flammenstabilisierungssystem, um Methanemissionen nahe Null zu erreichen
Universität von Minnesota (UMN) arbeitet mit dem Department of Energy's Advanced Project Research Agency für Energie (APRA-E) Ziel ist die Entwicklung eines plasmagestützten In-situ-Fackelgasreformierungs-, Zündungs- und Flammenstabilisierungssystems für kleine (typischer Spitzendurchmesser 6 Zoll, Durchflussrate 100.000 scf/Tag) unbemannte Rohrfackeln, die mit und ohne Pilot betrieben werden.
Derzeit sind unregulierte Rohrfackeln eine der größten Quellen für Methanemissionen in den USA, da die Methanzerstörungseffizienz dieser Fackeln je nach Abgaszusammensetzung und atmosphärischen Bedingungen (Wind, Außentemperatur usw.) eine große Bandbreite von 80 bis 99% aufweist. Das plasmagestützte Flammenreformierungssystem von UMN könnte die Zerstörungs- und Abscheidungseffizienz der Fackeln auf ≥ 99,5% verbessern, so dass während des Betriebs nahezu keine Methanemissionen entstehen.
Die vorgeschlagene Technologie hat das Potenzial, 3,8 - 15,1 Millionen Tonnen CO2-Äquivalent Methanemissionen (28 - 72% Reduzierung der bestehenden Emissionen) pro Jahr aus dem Fackelbetrieb zu eliminieren.
Die UMN-Technologie beruht auf Plasmaentladungen zur Verbesserung der Brennstoffreaktivität durch die Erzeugung hochenergetischer Elektronen, aktiver metastabiler Spezies und intermediärer Kohlenwasserstoffspezies mit höherer chemischer Reaktivität, die eine sauberere Verbrennung ermöglichen.
Zum Beispiel erzeugen Plasmaentladungen in trockener Luft hochreaktive Radikale (z. B. O, OH usw.) und reaktive Spezies (z. B. Ozon), während in gasförmigem Brennstoff (z. B. Methan) eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen wie Ethan, Ethylen, Acetylen, Cyclopropan, Propylen, Wasserstoff usw. entstehen. Kohlenwasserstoffe wie Ethylen, Acetylen und Wasserstoff, die im Vergleich zu Methan sehr reaktiv sind, erhöhen die Gesamtreaktivität des Gemischs und steigern die Zerstörungs- und Entfernungseffizienz des Fackelabgases erheblich.
Methan zu Propylen
Die UMN baut derzeit einen Fackelbrenner im Labormaßstab auf (Abbildung 1) d.h. eine 1:4-Skalierung einer tatsächlichen Feldfackel. Um die Zusammensetzung des Abgases einer Feldfackel mit verschiedenen Heizwerten und unterschiedlichen Durchflussraten nachzubilden, muss das UMN-System mehrere Brennstoffe (Methan, Ethan, Propan, Butan) und Verdünnungsmittel (Stickstoff, Kohlendioxid) präzise mischen.
