In dieser Arbeit wird mittels experimentellen Untersuchungen eine Datengrundlage für die sorptionsunterstützte Reformierung geschaffen. Auf dieser Basis kann eine Vergasungsanlage nach dem gekoppelten Wirbelschichtprinzip ausgelegt bzw. betrieben werden. Als Ausgangspunkt für die Versuchsplanung werden Bewertungsgrößen und Einflussgrößen definiert und vor dem Hintergrund des aktuellen Forschungsstandes erörtert. Die Einflussgrößen: Biomasse, Vergasungstemperatur, Bettmaterialumlaufrate und Bettaustauschzeit, Raumgeschwindigkeit und Wasserdampf-zu-Brennstoffverhältnis werden in das Versuchsprogramm aufgenommen und deren Auswirkung auf die Bewertungsgrößen in verschiedenartigen Wirbelschichtversuchs- und Demonstrationsanlagen untersucht.
Die Versuchsergebnisse zeigen, dass bei der sorptionsunterstützten Reformierung holzartige Waldresthölzer und biogene Rückstände aus der Landwirtschaft, wie bspw. Stroh, Rapskuchen und Gärreststoffe, im Vergaser eingesetzt werden können. Durch Untersuchungen im Labor-, Technikums- und Demonstrationsmaßstab wird für die sorptionsunterstützte Reformierung ein Temperaturbetriebsfenster von 650 ◦C bis 725 ◦C dargestellt. Es wird verdeutlicht, dass innerhalb dieses Temperaturfensters die Beeinflussung der Reaktionsgleichgewichte durch das Sorbens sukzessive mit steigender Temperatur zurückgeht und sich somit die Produktgaszusammensetzung der einer konventionellen Wasserdampfvergasung angleicht. Als eine entscheidende Größe für die Vergaserauslegung wird die Raumgeschwindigkeit untersucht und ein Bereich von 0,33 h−1 bis 0,55 h−1 festgelegt. Erweiternd zu diesen Untersuchungen im Technikums- und Labormaßstab bei 650 ◦C wird dieser Bereich auch im Demonstrationsmaßstab bei 678 ◦C bestätigt. In den Untersuchungen zur Einflussgröße Wasserdampf-zu- Brennstoffverhältnis wird dargestellt, dass bei einer schwach-blasenbildenden Wirbelschicht ein Verhältnis von Wasserdampf-zu-Brennstoff von 0,70 mol mol−1Br,waf ausreichend ist für den Vergasungsbetrieb. Die Versuchsergebnisse zum Einfluss der Bettmaterialumlaufrate und damit verbunden zur Bettaustauschzeit verdeutlichen, dass eine niedrige Umlaufrate bzw. hohe Bettaustauschzeit zu einer hohen Produktgasausbeute und niedrigen Koksausbeute führt. Auf Basis der Versuchsergebnisse im Demonstrationsmaßstab bei 650 ◦C wird mittels einer energetischen Prozessanalyse eine Umlaufrate von Φm,CaO = 4,4 mol mol−1C,waf bestimmt.
Untersuchungen zum Teerverhalten zeigen, dass bei der sorptionsunterstützten Reformierung deutlich weniger hochmolekulare Primärteerverbindungen entstehen, da diese durch das Sorbens zu niedermolekularen Sekundärteerverbindungen aufgespalten werden.