AT524182A1 - Production of hydrogen using metal oxide reactors and synthesis gas - Google Patents

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AT524182A1
AT524182A1 ATA193/2020A AT1932020A AT524182A1 AT 524182 A1 AT524182 A1 AT 524182A1 AT 1932020 A AT1932020 A AT 1932020A AT 524182 A1 AT524182 A1 AT 524182A1
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Abstract

Das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff 16,37 aus Biomasse 1. die in einem Vergasungsreaktor 2 zu Schwelgas 3 und Koks vergast wird. Das Schwelgas 3 wird gereinigt 5 verdichtet 6 und in einem Wasserdampferzeuger 7 und in einem Heißgaserzeuger 8 verbrannt Der Koks 4 wird in einem Wasserdampfvergasungsreaktor 12 mit Hilfe von Wasserdampf 40 zu einem Synthesegas 13 und zu inerten Anteilen 39 umgewandelt Das Synthesegas wird gereinigt 14, verdichtet 14 und mit Hilfe einer Druckwechseladsorption 15 in das Produkt Wasserstoff 16 und in das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid 17 getrennt, das über die Wärmetauscher 9.10 auf 8OO0C erhitzt den Metalloxidreaktoren 20.21,22 zur Reduktion der Metalloxide zugeführt wird Das Restgas 28,29,30 wird als verwertbares Gas 31 dem Vergasungsreaktor 2 zugeführt Der überhitzte Wasserdampf 25,26,27 wird den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zugeführt, wo über die Oxidation des Wasserdampfes das Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf 32.33,34 erzeugt wird Das Gasgemisch wird über den Wärmetauscher 24 abgekühlt einem Kondensator 36 zugeführt und in das Produkt Wasserstoff 37 und in Wasser 37 aufgetrennt.The process for generating hydrogen 16.37 from biomass 1 which is gasified in a gasification reactor 2 to carbonisation gas 3 and coke. The smoldering gas 3 is cleaned 5, compressed 6 and burned in a steam generator 7 and in a hot gas generator 8. The coke 4 is converted in a steam gasification reactor 12 with the aid of steam 40 to a synthesis gas 13 and to inert components 39. The synthesis gas is cleaned 14, compressed 14 and separated with the help of a pressure swing adsorption 15 into the product hydrogen 16 and into the gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide 17, which is heated to 8OO0C via the heat exchanger 9.10 and fed to the metal oxide reactors 20.21,22 for the reduction of the metal oxides Utilizable gas 31 fed to the gasification reactor 2 The superheated steam 25,26,27 is fed to the metal oxide reactors 20,21,22, where the mixture of hydrogen and steam 32,33,34 is generated by the oxidation of the water vapor fed to a condenser 36 and in the product hydrogen 37 and in what ser 37 separated.

Description

Das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff 16,37 aus Biomasse 1, die In einem Vergasungsreaktor 2 zu Schwelgas 3 und Koks vergast wird. Das Schweigas 3 wird gereinigt 5 verdichtet 6 und in einem Wasserdampferzeuger 7 und in einem Heißgaserzeuger 8 verbrannt. Der Koks 4 wird in einem Wasserdampfvergasungsreakteor 12 mit Hilfe von Wasserdampf 40, der über den Wärmetauscher 41 überhitzt wird, zu einem Synthesegas 13 und zu inerten Anteilen 39 umgewandelt. Das Synthesegas The process for generating hydrogen 16.37 from biomass 1, which is gasified in a gasification reactor 2 to carbonization gas 3 and coke. The Schweiga gas 3 is cleaned 5 , compressed 6 and burned in a steam generator 7 and in a hot gas generator 8 . The coke 4 is converted into a synthesis gas 13 and into inert components 39 in a steam gasification reactor 12 with the aid of steam 40 which is superheated via the heat exchanger 41 . The synthesis gas

wird gereinigt 14, verdichtet 14 und mit Hilfe einer Druckwechseladsorption 15 in das Produkt Wasserstoff 16 und in das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendi 0X 17 getrennt, das über die Wärmetauscher 9,10 auf 800°C erhitzt den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zur Reduktion der Metalloxide zugeführt wird. Das Restgas 28,29,30 wird als verwertbares Gas 31 "dem Vergasungsreaktor 2 zugeführt, Der überhitzte Wasserdampf 25,26,27 wird den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zugeführt, wo über die Oxidation des Wasserdampfes das Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf 32,33,34 erzeugt wird. Das Gasgemisch wird über den Wärmetauscher 24 abgekühlt einem Kondensator 36 zugeführt und In das Produkt Wasserstoff 37 und In Wasser 37 aufgetrennt. is cleaned 14, compressed 14 and separated by means of a pressure swing adsorption 15 into the product hydrogen 16 and into the gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide 0X 17, which is heated to 800° C. via the heat exchanger 9,10 in the metal oxide reactors 20,21,22 for reduction the metal oxides is supplied. The residual gas 28,29,30 is fed to the gasification reactor 2 as a usable gas 31. The superheated steam 25,26,27 is fed to the metal oxide reactors 20,21,22, where the mixture of hydrogen and steam 32, 33, 34. The gas mixture is cooled via the heat exchanger 24 and fed to a condenser 36 and separated into the product hydrogen 37 and water 37 .

Die Verwendung von Metallen zur Oxidation und Reduktion Ist technisch seit 1911 bekannt. In dem Patent von Dr. Anton Messerschmitt (GB 191212117 A) werden Eisenoxide oxidiert und reduziert, um damit aus Vasserdamı of Wasserstoff zu 1 Szengen Als Eisen OxXi ide werden in dem Patent Wüstit ( FeO) und Maagnetit ( Me304) angefü ührt. Die Oxidation von Wüstit (FeO) mit Hilfe von Wasserdampf (H20) ergibt Wasserstoff (H2) und führt zu Magnetit t (Fe304). Der Magnetit (Fe304) wird dann mit Hife von Kohlenmonoxid zu Eisenoxid Wüstit (FeOQ) reduziert. Die Reaktoren arbeiten dabei in einem Temperaturmiveau von 500°C bis 800°C. Die Eisenoxide bleiben damit fest und sollen nicht in die Nähe des Schmelzpunktes kommen. In dem Patenten des Hr. Dr. Anton Messerschmitt wurden Eisenerze zur Oxidation und Reduktion verwendet. The use of metals for oxidation and reduction has been known technically since 1911. In the patent by Dr. Anton Messerschmitt (GB 191212117 A), iron oxides are oxidized and reduced in order to convert Vasserdamı of hydrogen to 1 Szengen Wustite (FeO) and magagnetite (Me304) are listed as iron oxxide in the patent. The oxidation of wustite (FeO) with the help of water vapor (H2O) gives hydrogen (H2) and leads to magnetite t (Fe3O4). The magnetite (Fe304) is then reduced to iron oxide wustite (FeOQ) with the help of carbon monoxide. The reactors work at a temperature level of 500°C to 800°C. The iron oxides remain solid and should not come close to the melting point. In the patent of Mr. dr Anton Messerschmitt, iron ores were used for oxidation and reduction.

3FeQ + H20 — Fe304 + H2 Fe304 + CO > CO2 + 3FeÖ 3FeQ + H2O — Fe3O4 + H2 Fe3O4 + CO > CO2 + 3FeO

Doch das Verfahren und der zugehörige Apparat hatte einen Nachteil: die thermische Erzeugung von Energie erfolgte über die Verwendung von Steinkohle, Die Steinkohle wurde zu Koks verschweit und In der Folge das Gichtgas thermisch verbrannt. Der Koks wurde erneut mit Wasserdampf zu einem Synthesegas verschweit, das reich an Kohlenmeonoxid und Wasserstoff war, Dieses Gas weißt aber auch hohe Verschmutzungen in Form von Kohlenstoff, Methan, Ethan, Ethen auf. Zur Jahrhundertwende war die Gasaufbereitung noch in den ersten Entwicklungsschritten und man sparte sich die Reinigung des Synthesegases, indem man das Synthesegas zur Reduktion des Magnetit (Fe304) zu Wüstit (FeO) verwendet, But the process and the associated apparatus had one disadvantage: the thermal generation of energy was carried out using hard coal. The hard coal was welded to form coke and the top gas was then thermally burned. The coke was again welded with steam to form a synthesis gas that was rich in carbon monoxide and hydrogen. However, this gas also had a high level of pollution in the form of carbon, methane, ethane and ethene. At the turn of the century, gas treatment was still in the early stages of development and the cleaning of the synthesis gas was saved by using the synthesis gas to reduce the magnetite (Fe304) to wustite (FeO),

3Fe0 + HZ0 — Fe304 + H2 SFe304 + CO + HZ+ CHA — ZC0Z+3H20 + 18Fe0 3Fe0 + HZ0 — Fe304 + H2 SFe304 + CO + HZ+ CHA — ZC0Z+3H20 + 18Fe0

Das Verfahren von Dr. Anton Messerschmitt verlor nach dem zweiten Weltkrieg an Bedeutung und wurde nicht mehr verwendet, da Steinkohle durch Erdgas und Erdöl abgelöst worden Ist, Kehren wir aber zu der Frage der thermischen Erzeugung von Wasserstoff zurück. The procedure of Dr. Anton Messerschmitt lost importance after the Second World War and was no longer used because hard coal was replaced by natural gas and oil. But let's return to the question of thermal generation of hydrogen.

Wasserstoff kann vielfältig erzeugt werden, Es werden hier nur zwei Verfahren angeführt. Die Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Elektrolyse und die Erzeugung von Wasserstoff durch Vergasung. In der chemischen Industrie hat sich nach dem zweiten Weltkrieg, das Verfahren der Wasserdampfvergasung von Erdgas durchgesetzt. Hydrogen can be generated in many ways. Only two processes are listed here. The production of hydrogen using electrolysis and the production of hydrogen by gasification. After the Second World War, the process of steam gasification of natural gas became established in the chemical industry.

CHA + HZ0—> CO + 3H2 CO + H2L0 — CO2+ HZ CHA + HZ0—> CO + 3H2 CO + H2L0 — CO2+ HZ

Die chemische Industrie hatte dabei großes Interesse an billigem Wasserstoff, der für chemische Synthese von anderen Produkten eingesetzt worden ist. The chemical industry was very interested in cheap hydrogen, which was used for the chemical synthesis of other products.

Das Verfahren der Elektrolyse, vor allem der Nasselektrolyse, basierend auf den Ideen von Michael Faraday, die zu dem ersten und zweiten Faradayschen Gesetz geführt haben, hat sich nur in der Messtechnik ( Analysetechnik } durchgesetzt. Großtechnisch ist das Verfahren der Elektrolyse aus Kostengründen in der Grundstoffindustrie und chemischen Industrie kaum bis gar nicht zur Anwendung The process of electrolysis, especially wet electrolysis, based on the ideas of Michael Faraday, which led to the first and second Faraday's law, has only prevailed in measurement technology (analysis technology). Large-scale, the process of electrolysis is used for cost reasons in the Basic industry and chemical industry hardly or not at all used

gekommen. came.

1. Faradaysche Gesetz M=cQ=clt 2. Faradaysches Gesetz Q=nzF 1. Faraday's law M=cQ=clt 2. Faraday's law Q=nzF

Im 21. Jahrhundert ist die Frage nach Wasserstoff erneut aufgetaucht, da man sich dadurch einen Energieträger erwartet, der ein Nullemissionspotenzial besitzt und als Energieträger zum Stromerzeugen, Heizen und zur Speicherung von elektrischer Energie herangezogen werden kann. Dabei ist aber zu beachten, dass Wasserstoff als häufigstes Element im Universum Vorteile und Nachteile aufweist. Im Folgenden sind die Eigenschaften von Wasserstoff aufgelistet: In the 21st century, the question of hydrogen has arisen again, as it is expected to be an energy carrier that has zero emission potential and can be used as an energy carrier for generating electricity, heating and storing electrical energy. However, it should be noted that hydrogen, as the most common element in the universe, has advantages and disadvantages. The properties of hydrogen are listed below:

physikalisch physically

- ungiftig und nicht - umweltneutral, nic} - geruchlos - non-toxic and non - environmentally neutral, nic} - odorless

- geschmacksneuftral - tasteless

- unsichtbar, fast unsichtbare Flamme - flüchtig, leichter als Luft - invisible, almost invisible flame - fleeting, lighter than air

- entweicht durch kleinste Öffnungen - nicht korrosiv - escapes through the smallest of openings - non-corrosive

- nicht radioaktiv - not radioactive

chemisch chemical

- Siedetemperatur Ts = -252,77 °C = 20,3 K - Boiling temperature Ts = -252.77 °C = 20.3 K

- Schmelztemperatur Tsen = - 258,6 °C = 14,4 K - Melting temperature Tsen = - 258.6 °C = 14.4 K

- Dichte bei 20,3 K und 1013 mbar = 70,79 g/l - Density at 20.3 K and 1013 mbar = 70.79 g/l

- Gasdichte bei 20,3 K und 1013 mbar = 1,34 g/l - Gas density at 20.3 K and 1013 mbar = 1.34 g/l

- Gasdichte bei 273,15 K und 1013 mbar = 0,089 g/l - Gas density at 273.15 K and 1013 mbar = 0.089 g/l

- Wasserstoff ist 15mal leichter als Luft - Hydrogen is 15 times lighter than air

- Molekular-Gewicht = 2,016 g/mol - molecular weight = 2.016 g/mol

- Verdampfungswärme = 445.4 kJIIkg - Heat of vaporization = 445.4 kJIIkg

- unterer Heizwert: 119,97 MJ/kg = 33,33 kWh/kg = 10,78 MI/Nm = 3,0 KWI/Nm® - lower calorific value: 119.97 MJ/kg = 33.33 kWh/kg = 10.78 MI/Nm = 3.0 KWI/Nm®

12,75 MAINM® = 3,5 kWINm? 12.75 MAINM® = 3.5 kWINm?

- oberer Heizwert: 141,80 MJ/ka = 39.41 KWh/kg - Zündgrenzen in Luft: untere 4,0. - 4,1 Vol%; € - Selbstentzündungs-Temperaturn 585 °C - Upper calorific value: 141.80 MJ/ka = 39.41 KWh/kg - Flammability limits in air: lower 4.0. - 4.1 vol%; € - Autoignition temperatures 585 °C

- Minimale Zündenergie in Luft: E = 0,02 mJ „bei 29 % ist Tmac = 2318 °C Verbrennungstemperatur in Luft - Minimum ignition energy in air: E = 0.02 mJ “at 29%, Tmac = 2318 °C combustion temperature in air

„bei 29 % ist Tmaxo2 > 3000 °C Verbrennungstemperatur mit reinem Sauerstoff “at 29%, Tmaxo2 > 3000 °C combustion temperature with pure oxygen

- max. Flammgeschwindigkeit: 346 cm/s - Maximum flame speed: 346 cm/s

- Häufigstes Element im Weltall, stellt über 90 % aller Atome, rund % der gesamten Masse - Wasser enthält 11,2 Gew. -% Wasserstoff - Most common element in the universe, accounts for over 90% of all atoms, around % of the total mass - Water contains 11.2% by weight of hydrogen

Der Nachteil von Wasserstoff liegt auf der Hand: das Molekül besteht aus einem Proton und Elektron und ist sehr klein ( Moleküldurchmesser <= 3 A° ), leichter als Luft ( der Chemiker Antoine Laurent de Lavosier nannte es daher 1731 die „brennbare Luft oder auch Wasserbildner „ }, im flüssiger Phase hat Wasserstoff eine Dichte von = 70 kg/m* und unter einem Druck von 700 bar hat Wasserstoff eine Dichte von — 40km. The disadvantage of hydrogen is obvious: the molecule consists of a proton and an electron and is very small (molecular diameter <= 3 A°), lighter than air (the chemist Antoine Laurent de Lavosier therefore called it in 1731 “flammable air or also Water former „ }, in the liquid phase hydrogen has a density of = 70 kg/m* and under a pressure of 700 bar hydrogen has a density of — 40km.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, dass ein Verfahren zur thermischen Erzeugung von Wasserstoff gefunden wird, das Synthesegas aus erneuerbarer Energie verwendet, sodass eine Keduktion mit Hilfe des Synthesegases erfolgen kann, eine Oxidation mit Hilfe von Wasserdampf erfolgen kann, der so erzeugte Wasserstoff erneuerbar ist, somit zudem nachhaltig ist und das Potenzial einer Nulilemission aufweist. The object of the invention is that a method for the thermal generation of hydrogen is found that uses synthesis gas from renewable energy, so that reduction can take place using the synthesis gas, oxidation can take place using water vapor, and the hydrogen produced in this way is renewable is therefore also sustainable and has the potential for zero emissions.

Wasserstoff rkokung von Verfahren basiert auf Steinkohle die zu Koks verkokt wird. Das so erzeugte Gichtgas wird zur Reduktion des Eisenoxidreaktors herangezogen. Der Wasserdampf oxidiert das Eisenerz. Als Pellets wird Eisenerz aus dem Abbau verwendet, Das so gewonnene Eisenerz wird dann der Verhüttung zugeführt, Hydrogen coking process is based on bituminous coal which is coked into coke. The furnace gas generated in this way is used to reduce the iron oxide reactor. The water vapor oxidizes the iron ore. Iron ore from mining is used as pellets. The iron ore obtained in this way is then used for smelting,

Das In dem Patent GB 191212117 A dargestellte Verfahren beschreibt die Erzeugung von mit Hilfe der Oxidation und Reduktion von Eisenerzen und Gichtgas ( Schweigas aus der Ve Steinkohle ). Das The process presented in patent GB 191212117 A describes the production of iron ores and blast furnace gas with the aid of the oxidation and reduction of iron ore (silt gas from Ve hard coal). The

CR CR

Die Erfindung basiert auf der Kombination der Vergasung 2, der Wasserdampfvergasung 12 und der Oxidation und Reduktion in Metalloxidreaktoren 20,21,22, um so eine maximale Ausbeute an Wasserstoff 16,37 zu erreichen. The invention is based on the combination of gasification 2, steam gasification 12 and oxidation and reduction in metal oxide reactors 20,21,22 in order to achieve a maximum yield of hydrogen 16,37.

Die Vergasung 2 ist ein endothermer Prozess, bei dem Biomasse 1, mit Hilfe von Wärme in einem Reaktor 2 zu einem Schweigas 3 und Koks 4 umgewandelt wird. Die Wärme wird mit Hilfe von Luft und dem Restgas 31 aus den Metalloxidreaktoren 20,21,22 erzeugt. Das Schweigas besteht aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und Stickstoff. Das Schweigas hat einen Heizwert von 2,0 kWh/m* bis 2,2 kWh/m* wird In der Gasreinigung von Gasification 2 is an endothermic process in which biomass 1 is converted to a siliceous gas 3 and coke 4 with the aid of heat in a reactor 2 . The heat is generated with the help of air and the residual gas 31 from the metal oxide reactors 20,21,22. The Schweiga gas consists of carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide, hydrocarbons and nitrogen. The Schweiga gas has a calorific value of 2.0 kWh/m* to 2.2 kWh/m*

taubpartikel gereinigt und mit Hilfe eines Verdichters 6 den Brennkammern des Wasserdampferzeuger s 7 und der Brennkammer des Heißgaserzeugers 8 zugeführt. deaf particles are cleaned and fed to the combustion chambers of the steam generator s 7 and the combustion chamber of the hot gas generator 8 with the aid of a compressor 6 .

Der Wasserdampf wird in einem Großraumwasserkessel 7 mit Hilfe der Wärme aus dem verbrannten Schweigas 3 erzeugt und hat bei einem Druck von 2 bar eine Temperatur von 120°C bis 140°C, ist also leicht überhitzt. The steam is generated in a large-capacity boiler 7 with the help of the heat from the burned Schweiga gas 3 and has a temperature of 120°C to 140°C at a pressure of 2 bar, so it is slightly overheated.

Der Heißgaserzeuger 8 erzeugt ein Heißgas mit einer Temperatur von 1200°C, die dazu benutzt wird, um so das Kohlenmonoxid und Kohlendioxid 17 aus dem Synthesegas der Wasserdampfvergasung 12 zu überhitzen und dann den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zuzuführen. Der Wasserdampf aus dem Dampferzeuger 7 wird mit Hilfe des Heikgases auf 400°C überhitzt. The hot gas generator 8 produces a hot gas at a temperature of 1200° C., which is used to overheat the carbon monoxide and carbon dioxide 17 from the synthesis gas of the steam gasification 12 and then to feed them to the metal oxide reactors 20,21,22. The steam from the steam generator 7 is superheated to 400° C. with the aid of the hot gas.

4 4

Die Wasserdampivergasung 12 wandelt den aus der Vergasung gewonnen Koks mit Wasserdampf 40 in ein Synthesegas um, Das Synthesegas wird gereinigt, der Staubanteil auf 0,5 mg/Nm®* gesenkt, und mit einem Verdichter der Druckwechseladsorption 15 zugeführt. Die Druckwechseladsorption basiert auf der Verwendung eines Molekularsiebes, das aus Steinkohlepellets besteht, sodass die Gas Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, sowie Methan adsorbiert und den Wasserstoff als Produktgas 16 gewinnen lässt. Mit Hilfe eines Vakuumverdichters 18 wird das Gasgemisch aus dem Molekularsieb abgetrennt und den Wärmetauschern 9,10 zugeführt und über den Wärmetauscher 41 so auf 1000°C überhitzt. The water vapor gasification 12 converts the coke obtained from the gasification with steam 40 into a synthesis gas. The synthesis gas is cleaned, the dust content is reduced to 0.5 mg/Nm®* and fed to the pressure swing adsorption 15 with a compressor. The pressure swing adsorption is based on the use of a molecular sieve, which consists of bituminous coal pellets, so that the gas adsorbs carbon monoxide and carbon dioxide as well as methane and the hydrogen can be obtained as product gas 16 . The gas mixture is separated from the molecular sieve with the aid of a vacuum compressor 18 and fed to the heat exchangers 9 , 10 and is thus superheated to 1000° C. via the heat exchanger 41 .

Die Metalloxidreaktoren 20,21,22 sind mit Metalloxidpellets gefüllt. Diese Pellets bestehen aus einem thermisch beständigen Keramikkörper aus A203 auf dessen Oberfläche eine Schicht von 0, mm bis 0,5 mm Metalloxid aufgetragen wird. Die Pellets haben folgende Abmessungen, Durchmesser 3 mm bis Smm, Länge Smm bis 9mm. Die Pellets werden als Schüttung in dem Metalloxidreaktor eingebracht und von den Gas und Dämpfen durchströmt, Die Schichtdicke des Metalloxides steht im unmittelbaren Zusammenhang mit der Diffusionsgeschwindigkeit des oxidierenden und reduzierenden Gase. The metal oxide reactors 20,21,22 are filled with metal oxide pellets. These pellets consist of a thermally stable ceramic body made of A203, on the surface of which a layer of 0.000 mm to 0.500 mm metal oxide is applied. The pellets have the following dimensions: diameter 3 mm to 5 mm, length 5 mm to 9 mm. The pellets are placed in bulk in the metal oxide reactor and the gas and vapors flow through them. The layer thickness of the metal oxide is directly related to the diffusion rate of the oxidizing and reducing gases.

Zur Oxidation der Metalloxide wird Wasserdampf verwendet, Als Metalloxide werden verwendet: Water vapor is used to oxidize the metal oxides. The metal oxides used are:

es Wüßstit (FeO) und Magnetit (Fe304) es Maganoxid ( MnO } und Maganoxid ( Mn304) it wussstite (FeO) and magnetite (Fe304) it maganic oxide (MnO) and maganic oxide (Mn304)

Die chemischen Reaktionsgleichungen ergeben sich zu: The chemical reaction equations result in:

Oxidation von Eisenoxid: Oxidation of iron oxide:

Oxidation FeO Fe304 FeO H20 <=> Fe304 H2 3 1 1 1 mol 71,667 18 231 2 g/mol 215,001 18 0 231 2g 107,5005 9 115,5 1 kg/h 10750,05 900 11550 100 kg/h Hf -264 -245 -1116,7 0 kJ/mol -792 -245 0 -1116,7 O0 kJ/mol T 750 750 750 750 °C 1023,15 1023,15 1023,15 1023,15 °K Sf 58,79 188,95 155,5 130,68 kJ/mol/K 180,4529655 193,3242 159,0998 133,7052 kJ/mol Sf -611,5470345 -51,6758 0 -957,6 133,7052 kJ/mol -160,672 kJ/mol Oxidation FeO Fe304 FeO H20 <=> Fe304 H2 3 1 1 1 mol 71.667 18 231 2 g/mol 215.001 18 0 231 2g 107.5005 9 115.5 1 kg/h 10750.05 900 11550 100 kg/h Hf -264 -245 -1116.7 0 kJ/mol -792 -245 0 -1116.7 O0 kJ/mol T 750 750 750 750 °C 1023.15 1023.15 1023.15 1023.15 °K Sf 58.79 188, 95 155.5 130.68 kJ/mol/K 180.4529655 193.3242 159.0998 133.7052 kJ/mol Sf -611.5470345 -51.6758 0 -957.6 133.7052 kJ/mol -160.672 kJ /mol

-80,336 kJ/g H2 -22,3156 kW/kg -2231,56 kWh -80.336 kJ/g H2 -22.3156 kW/kg -2231.56 kWh

Oxidation von Manganoxid (MnO) zu Manganoxid (Mn304)}: Oxidation of manganese oxide (MnO) to manganese oxide (Mn304)}:

Oxidation MnO Mn304 MnO H20 <=> Mn304 H2 3 1 1 1 mol Oxidation MnO Mn304 MnO H20 <=> Mn304 H2 3 1 1 1 mol

70,9 18 228,7 2 g/mol 212,7 18 0 228,7 2g 106,35 9 114,35 1 kg/h 10635 900 11435 100 kg/h 70.9 18 228.7 2g/mol 212.7 18 0 228.7 2g 106.35 9 114.35 1kg/h 10635 900 11435 100kg/h

Hf -385,1 -245 -1387,2 0 kJ/mol Hf -385.1 -245 -1387.2 0 kJ/mol

-1155,3 -245 0 -1387,2 0 kJ/mol T 500 500 500 500 °C 773,15 773,15 773,15 2773,15 °K Sf 59,86 188,95 154 2130,68 kJ/mol/K 138,842277 146,0867 119,0651 101,0352 kJ/mol Gf -1016,457723 -98,9133 0 -1268,13 101,0352 kJ/mol -51,7286 kJ/mol -1155.3 -245 0 -1387.2 0 kJ/mol T 500 500 500 500 °C 773.15 773.15 773.15 2773.15 °K Sf 59.86 188.95 154 2130.68 kJ/mol /K 138.842277 146.0867 119.0651 101.0352 kJ/mol Gf -1016.457723 -98.9133 0 -1268.13 101.0352 kJ/mol -51.7286 kJ/mol

-25,8643 KJ/g H2 -7,18453 kWi/kg -718,453 kWh -25.8643 KJ/g H2 -7.18453 kWi/kg -718.453 kWh

Zur Reduktion der Metalloaxide werden Kohlenmonoxid und Kohlendioxid verwendet, Als Metalloxide werden verwendet: Carbon monoxide and carbon dioxide are used to reduce the metal oxides. The metal oxides used are:

es \Wüstit (FeO) und Magnetit (Fe303) » Maganoxia ( MnO ) und Maganoxid ( Mn304) es \wustite (FeO) and magnetite (Fe303) » maganoxia ( MnO ) and maganoxide ( Mn304)

Die chemischen Reaktionsgleichungen ergeben sich zu: The chemical reaction equations result in:

Reduktion von Magnetit (Fe304) zu Wüstit (FeO) Reduction of magnetite (Fe304) to wustite (FeO)

Reduktion reduction

Fe304 FeO Co Fe304 FeO Co

Fe304 CO <=> CO2 FeO 1 1 1 3 mol 231 28 44 271,667 g/mol 231 28 0 44 215,001 g 1,074414 0,130232 0,20465 1 kg 11550 1400 2200 10750,05 kg/h Hf -1116,7 -110,93 -393 -264 kJ/mol -1116,7 -110,93 0 -393 -792 kJ/mol T 750 750 750 750 °C 1023,15 1023,15 1023,15 1023,15 °K Sf 155,5 197,66 213,79 58,79 kJ/mol/K 159,0998 202,2358 218,7392 180,453 kJ/mol Fe304 CO <=> CO2 FeO 1 1 1 3 mol 231 28 44 271.667 g/mol 231 28 0 44 215.001 g 1.074414 0.130232 0.20465 1 kg 11550 1400 2200 10750.05 kg/h Hf -1116.7 -110.93 -393 -264 kJ/mol -1116.7 -110.93 0 -393 -792 kJ/mol T 750 750 750 750 °C 1023.15 1023.15 1023.15 1023.15 °K Sf 155 .5 197.66 213.79 58.79 kJ/mol/K 159.0998 202.2358 218.7392 180.453 kJ/mol

Gf -957,6 91,30583 0 -174,261 -611,547 kJ/mol 380,48655 kJ/mol 0,374354 kJ/g FeO 0,103987 kW/kg 1117,869 kWh Gf -957.6 91.30583 0 -174.261 -611.547 kJ/mol 380.48655 kJ/mol 0.374354 kJ/g FeO 0.103987 kW/kg 1117.869 kWh

Reduktion von Manganoxid (Mn304) zu MnO: Reduction of manganese oxide (Mn304) to MnO:

Reduktion Mn304 MnO Mn304 CO <=> CO2 MnO 1 1 1 3 mol 228,7 28 44 70,9 g/mol 228,7 28 0 44 212,7 g 1,075223 0,131641 0,206864 1 kg 11435 1400 2200 10635 kg/h Hf -1387,2 -110,93 -393 -385,1 kJ/mol -1387,22 -110,93 0 -393 -1155,3 kJ/mol Reduction Mn304 MnO Mn304 CO <=> CO2 MnO 1 1 1 3 mol 228.7 28 44 70.9 g/mol 228.7 28 0 44 212.7 g 1.075223 0.131641 0.206864 1 kg 11435 1400 2200 10635 kg/h Hf -1387.2 -110.93 -393 -385.1 kJ/mol -1387.22 -110.93 0 -393 -1155.3 kJ/mol

T 500 500 500 500 °C 773,15 773,15 773,15 2773,15 °K Sf 154 197,66 213,79 59,86 kJ/mol/K 119,0651 152,8208 165,2917 138,8423 kJ/mol T 500 500 500 500 °C 773.15 773.15 773.15 2773.15 °K Sf 154 197.66 213.79 59.86 kJ/mol/K 119.0651 152.8208 165.2917 138.8423 kJ /mol

Gf -1268,13 41,89083 O0 -227,708 -1016,46 kJ/mol -17,9219 kJ/mol -0,08426 kJ/g FeO -0,02341 kW/kg -248,915_ kWh Gf -1268.13 41.89083 O0 -227.708 -1016.46 kJ/mol -17.9219 kJ/mol -0.08426 kJ/g FeO -0.02341 kW/kg -248.915_ kWh

Wie aus der Oxidation und Reduktion zu erkennen ist handelt es sich um exotherme Reaktionen, Sodas 5 als zusätzlicher Zwischenschrntt eine Abkühlung vorzusehen ist. Die Metalloxidreaktoren 20.21,2 werden nun abwechselnd wie folgt betrieben: Oxidation, Reduktion, Abkühlung. Das ist aus He nachfolgenden Tabelle ersichtlich: As can be seen from the oxidation and reduction, these are exothermic reactions, so that cooling must be provided as an additional intermediate step. The metal oxide reactors 20.21.2 are now operated alternately as follows: oxidation, reduction, cooling. This can be seen from the following table:

Reaktor 20 Reaktor 21 Reaktor 22 Oxidation Reduktion Abkühlun Reduktion Abkühlun Oxidation Abkühlung Oxidation Reduktion Reactor 20 Reactor 21 Reactor 22 oxidation reduction cooling reduction cooling oxidation cooling oxidation reduction

Das aus der Reduktion gewonnene Restgas 31 wird dem Vergasungsreaktor 2 zugeführt. Der aus der Oxidation gewonnene Wasserstoff ist m Wasserdampf gemischt wird über einen Wärmetauscher 24 abgekühlt und in dem Wärmetauscher 36 In Wasser 38 und Wasserstoff 37 aufgetrennt. The residual gas 31 obtained from the reduction is fed to the gasification reactor 2 . The hydrogen obtained from the oxidation is mixed with water vapor, cooled via a heat exchanger 24 and separated in the heat exchanger 36 into water 38 and hydrogen 37 .

Das erfindungsgemäße Verfahren Ist eine Alternative zu der bekannten Wassergasreaktion (WGS) oder auch als Shift Reaktion bekannt, bei der Kohlenmoneoxid mit Was sserda mpf zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt wird, Das Metalloxidverfahren hat den Vorteil einen sehr reinen Wasserstoff zu erzeugen. Eine Nachbehandlung und Abtrennung von ı Restgasen wie Methan oder Kohlendioxid ist nicht notwendig. The process according to the invention is an alternative to the known water gas reaction (WGS) or also known as a shift reaction, in which carbon monoxide is converted to carbon dioxide and hydrogen with water vapor. The metal oxide process has the advantage of producing very pure hydrogen. Post-treatment and separation of ı residual gases such as methane or carbon dioxide is not necessary.

Die Anlagen sind ideal zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Biomasse und lassen sich ja nach Aufkommen der Biomasse leicht und zuverlässig vergrößern. The systems are ideal for generating green hydrogen from biomass and can be easily and reliably enlarged as the biomass becomes available.

Abbildungen illustrations

Abbildung 1 zeigt das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff 16,37 auf der Basis von Biomasse 1. Biomasse 1 wi ird | in einem Vergasungsreaktor 2 zu Koks 4 und Schweigas 3 thermisch umgewandelt. Das Schweigas 3 wird gereinigt 5 und über einen Verdichter 6 dem Wasserdampferzeuger 7 und dem Heißgaserzeuger 8 zugeführt. Im Wasserdampferzeuger 7 wird die notwendige Wärme durch Verbrennung des Schweigases mit Luft erzeugt, die Wärme dient dazu einen Wasserdampf bei 2 bar und 120°C zu erzeugen. Im Heißgaserzeuger 8 wird die notwendige Wärme durch Verbrennung des Schweigases mit Luft erzeugt, die Wärme dient dazu Heißgas mit einer Temperatur von 15600°C zu erzeugen. Der Koks 4 aus der Vergasung 2 wird mit Hilfe der Wasserdampfvergasung 12 zu einem Synthesegas, reich an Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt. Das Synthesegas wird in der Gasreinigung 13 aufgereinigt und mit dem Verdichter 14 einer Druckwechseladsorption 15 zugeführt. In der Druckwechseladsorption 15 wird das Syr dhesegas | in Wasserstoff 16 und in ein Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid aufgetrennt, das mit Hilfe eines Verdichters den Wärmetauschern 9,10 zugeführt wird und über I Wärmetauscher auf eine Temperatur von 800°C aufgeheizt wird. Der Wasserstoff 16 ist ein Teil des gesuchten Produktes, Der Wasserdampf aus dem Wasserdampferzeuger wird über den Wartu cher 11 auf eine Temperatur von 500°C überhi izt und den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zugeführt. Der In den Reaktoren 20,21,22 erzeugte Wasserstoff 32,33,34 wird dem Wärmetauscher 24 zugeführt, der einen Teil des erzeugten Wasserdampfes auf 800°C überhitzt und der Wasserdampfvergasung 12 zugeführt wird, Die Inertantelle 40 aus der Wasserdampfvergasung 12 werden entsorgt. Das über die Wärmetauscher 9, 10 überhitzte Kohlenmonoxid und Kohlendioxid G9500M isch wird den Metalloxidreaktoren 20,21,22 zugeführt und dient dazu die Metalloxide zu eduzieren. Das verbleibende Resigas 31 aus Kohlenmonoxid und Kohlendi Oxid 28,29,30 wird dem Vergasungsreaktor 2 zugeführt und in dem Reaktor 2 verbrannt, um die für die Vergasung notwendige Wärme zu erzeugen, Das in dem Wärmetauscher 24 abgekühlte Wassers stoff ı und Wasserdampfgemisch 35 wird über den Wärmetauscher 36 auf 25°C abgekühlt, und das Wasser als Kondensat 38 abgeschieden. Der verbleibende Wasserstoff 37 ist ein Teil des gewünschten Produktgases. Figure 1 shows the process for producing hydrogen 16,37 based on biomass 1. Biomass 1 is | thermally converted to coke 4 and Schweigas 3 in a gasification reactor 2 . The Schweiga gas 3 is cleaned 5 and fed to the steam generator 7 and the hot gas generator 8 via a compressor 6 . The necessary heat is generated in the steam generator 7 by burning the welding gas with air, the heat is used to generate steam at 2 bar and 120°C. The necessary heat is generated in the hot gas generator 8 by burning the welding gas with air; the heat is used to generate hot gas with a temperature of 15600°C. The coke 4 from gasification 2 is converted into a synthesis gas rich in carbon monoxide and hydrogen with the aid of steam gasification 12 . The synthesis gas is cleaned in the gas purification 13 and fed to a pressure swing adsorption 15 with the compressor 14 . In the pressure swing adsorption 15, the Syr dhesegas | separated into hydrogen 16 and a gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide, which is fed to the heat exchangers 9,10 with the aid of a compressor and is heated to a temperature of 800° C. via I heat exchanger. The hydrogen 16 is part of the product sought. The steam from the steam generator is superheated to a temperature of 500° C. via the steam generator 11 and fed to the metal oxide reactors 20,21,22. The hydrogen 32,33,34 produced in the reactors 20,21,22 is fed to the heat exchanger 24, which superheats part of the water vapor produced to 800° C. and is fed to the water vapor gasification 12. The inertial tubes 40 from the water vapor gasification 12 are disposed of. The carbon monoxide and carbon dioxide G9500M isch overheated by the heat exchangers 9, 10 is fed to the metal oxide reactors 20, 21, 22 and serves to educe the metal oxides. The remaining Resigas 31 of carbon monoxide and carbon oxide 28,29,30 is fed to the gasification reactor 2 and burned in the reactor 2 in order to generate the heat necessary for the gasification the heat exchanger 36 is cooled to 25° C., and the water is separated off as condensate 38 . The remaining hydrogen 37 is part of the desired product gas.

Zeichen und Symbole signs and symbols

1 Biomasse 1 biomass

2 Vergasungsreaktor 2 gasification reactor

3 Schwaelgas aus dem Vergasungsreaktor 4 Koks 3 smoldering gas from the gasification reactor 4 coke

5 Gasreinigung 5 gas cleaning

6 Verdichter 6 compressors

7 Wasserdampferzeuger 7 steam generators

8 Heißgaserzeuger 8 hot gas generators

9 Wärmetauscher 9 heat exchangers

10 Wärmetauscher 10 heat exchangers

11 Wärmetauscher 11 heat exchanger

12 Wasserdampfvergasungsreaktor 13 Gasreinigung 12 steam gasification reactor 13 gas cleaning

14 Verdichter 14 compressors

15 Druckwechseladsorpfion 15 pressure swing adsorption

16 Produktgas Wasserstoff 17 Restgas Kohlenmonoxid und Kohlendioxid 18 Verdichter 16 Product gas hydrogen 17 Residual gas carbon monoxide and carbon dioxide 18 Compressor

19 Heißes Kohlenmonoxid und Kohlendioxid 20 Metalloxidreaktor 19 Hot Carbon Monoxide and Carbon Dioxide 20 Metal Oxide Reactor

21 Metalloxidreaktor 21 metal oxide reactor

22 Metalloxidreaktor 22 metal oxide reactor

23 überhitzter Wasserdampf 23 superheated steam

24 Wärmetauscher 24 heat exchangers

25 Wasserdampf 25 water vapor

26 Wasserdampf 26 water vapor

27 Wasserdampf 27 water vapor

28 Wasserstoff / Wasserdampf 28 hydrogen / water vapor

29 Wasserstoff / Wasserdampf 29 hydrogen / water vapor

30 Wasserstoff / Wasserdampf 30 hydrogen / water vapor

31 Restgas aus Kohlenmonoxid / Kohlendioxid 32 Kohlenmonoxid / Kohlendioxid 33 Kohlenmonoxid / Kohlendioxid 34 Kohlenmonoxid / Kohlendioxid 35 Wasserstoff / Wasserdampf 31 Residual gas from carbon monoxide / carbon dioxide 32 carbon monoxide / carbon dioxide 33 carbon monoxide / carbon dioxide 34 carbon monoxide / carbon dioxide 35 hydrogen / water vapour

36 Wärmetauscher ( Kondensator } 37 Produktgas Wasserstoff 36 heat exchanger (condenser) 37 product gas hydrogen

38 Wasser 38 water

39 Inerte Anteile 39 Inert Shares

40 Überhitzter Wasserdampf 40 Superheated Steam

41 Wärmetauscher 41 heat exchanger

Symbole symbols

VGA Vergasungsreaktor SGA Wasserdampfvergasung PSA Druckwechseladsorption MOX Metalloxidreaktor VGA gasification reactor SGA steam gasification PSA pressure swing adsorption MOX metal oxide reactor

WD Wasserdampferzeuger HG — Heißgaserzeuger WD steam generator HG — hot gas generator

GR Gasreinigung GR gas cleaning

H2 Wasserstoff H2 hydrogen

CO Kohlenmonoxid CO carbon monoxide

FeQ Eisenoxid ( Wüstit ) Fe304 Eisenoxid ( Magnetit) MnO Manganoxid FeQ iron oxide (wustite) Fe304 iron oxide (magnetite) MnO manganese oxide

Mn304 Manganoxid Mn304 manganese oxide

Claims (1)

AnsprücheExpectations 1. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff, umfassend einen Vergasu ngsreaktor (2), eine Gasreinigung (5), einen Verdichter (6), einen Wasserdampferzeuger (7), einen Heikgaserzeuger (8) mit Wärmetauscher (41,9,10,11), Wasserdampfvergasungsreaktor (12), eine Gasreinigung (13) einen Verdichter (14), eine Druckwechseladsorption (15), einen Verdichter (18), einen Wärmetauscher(24), Metalloxidreaktoren (20,21,22), einen Wärmetauscher (26) 1. A method for producing hydrogen, comprising a gasification reactor (2), a gas cleaning system (5), a compressor (6), a steam generator (7), a heating gas generator (8) with a heat exchanger (41,9,10,11) , steam gasification reactor (12), a gas purification (13), a compressor (14), a pressure swing adsorption (15), a compressor (18), a heat exchanger (24), metal oxide reactors (20,21,22), a heat exchanger (26) Gekennzeichnet dadurch, dass Characterized by that - Biomasse (1) In den Vergasungsreaktor (2) minimal 10 kg/h, maximal 1500 kg/h eingebracht wird - Biomass (1) is introduced into the gasification reactor (2) at a minimum of 10 kg/h and a maximum of 1500 kg/h - Die Biomasse (1) im Vergasungsreaktor (2) zu Koks (4) minimal 10% der eingebrachten Biomasse (1), maximal 20% der eingebrachten Biomasse (1) umgewandelt wird, - The biomass (1) in the gasification reactor (2) is converted to coke (4) at least 10% of the introduced biomass (1), at most 20% of the introduced biomass (1), - Die Biomasse (1) im Vergasungsreaktor (2) zu einem Schwelgas (3) umgewandelt wird mit - The biomass (1) in the gasification reactor (2) is converted into a low-temperature carbonization gas (3). einem Volumenstrom des Schweigases (3) von minimal 10 mh, maximal 2000 mh, a volume flow of the welding gas (3) of at least 10 mh, at most 2000 mh, - Der Heizwert des Schweigases (3) minimal 1,0 kWh/m?*, maximal 2,5 kWh/m® ist, Das Schweigas (3) aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff und Stickstoff besteht, wobei die Konzentration von Kohlenmonoxid minimal 15%, maximal 40% hat, die Konzentration von Wasserstoff minimal 10%, maximal 40% hat, die Konzentration von Kohlenwasserstoffen minimal 1%, maximal 5% hat, der Rest Stickstoff ist, - The calorific value of the welding gas (3) is at least 1.0 kWh/m?*, at most 2.5 kWh/m®, The welding gas (3) consists of carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons and nitrogen, with the concentration of carbon monoxide at a minimum of 15 %, maximum 40%, the concentration of hydrogen has minimum 10%, maximum 40%, the concentration of hydrocarbons has minimum 1%, maximum 5%, the rest is nitrogen, - Im Vergasungsreaktor (2) das Restgas (31) aus den Metalloxidreaktoren (20,21,22) eingebracht wird, - The residual gas (31) from the metal oxide reactors (20, 21, 22) is introduced into the gasification reactor (2), - Das Restgas (31) aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid besteht, wobel die Konzentration von Kohlenmonoxid minimal 1%, maximal 20% hat, der Rest Kohlendioxid ist, Der Vergasungsreaktor (2) mit einer Temperatur von minimal 800°C, maximal 1200°C betrieben wird, - The residual gas (31) consists of carbon monoxide and carbon dioxide, where the concentration of carbon monoxide is at least 1%, at most 20%, the rest is carbon dioxide. The gasification reactor (2) is operated at a temperature of at least 800°C, at most 1200°C will, - Der Vergasungsreaktor (2) mit einem Druck minimal 0,1 bar, maximal 0,8 bar betrieben wird, - The gasification reactor (2) is operated with a minimum pressure of 0.1 bar and a maximum of 0.8 bar, - Der Vergasungsreaktor (2) als Schachtofen die Biomasse mit Hilfe der Schwerkraft bewegt, - The gasification reactor (2) as a shaft furnace moves the biomass with the help of gravity, - Die Gasreinigung (5) Im Schweigas (3) den Staubgehalt minimal auf 0,1 mg/m*, maximal auf 0,5 ES Mma/m® senkt, - The gas cleaning (5) in Schweigas (3) reduces the dust content to a minimum of 0.1 mg/m* and a maximum of 0.5 ES Mma/m®, - Die Gasreinigung (5) im Schweigas (3) den Teergehalt minimal auf 0,1 mg/m*, maximal auf - The gas cleaning (5) in the Schweigas (3) reduces the tar content to a minimum of 0.1 mg/m* and a maximum of 0,5 mg/m* senkt, 0.5 mg/m* lowers, - Der Verdichter (6) das Schweigas (3) aus dem Vergasungsreaktor (2) mit einem Unterdruck absaugt minimal 0,8 bar Unterdruck, MM 0,1 bar Unterdruck, - The compressor (6) sucks the Schweiga gas (3) out of the gasification reactor (2) with a negative pressure of at least 0.8 bar negative pressure, MM 0.1 bar negative pressure, - Der Volumenstrom des Schweigases (3) m nimal 10 mh, maximal 2000 mh beträgt Die Temperatur des Schweigases (3) min nirmal 5°C, maximal SOC Strg - The volume flow of the welding gas (3) is no more than 10 mh, maximum 2000 mh. The temperature of the welding gas (3) is no more than 5°C, maximum SOC Strg - Der Verdichtungsdruck des Schweigases (3) minimal 1,1 bar, maximal 1,5 bar beträgt - The compression pressure of the welding gas (3) is a minimum of 1.1 bar and a maximum of 1.5 bar - Im Wasserdampferzeuger (7) Schweigas (3) mit Luft zu einem heißen Rauchgas verbrannt wird dessen Temperatur minimal 400°C, maximal 1600°C hat - In the steam generator (7), Schweigas (3) is burned with air to form a hot flue gas with a minimum temperature of 400°C and a maximum of 1600°C - Der Wasserdampferzeuger Wasserdampf mit einem Massenstrom min 10 kg/h, maximal - The water vapor generator water vapor with a mass flow min 10 kg/h, max 5000 kg/h erzeugt - Der Druck des Wasserdampfes minimal 1,5 bar, maximal 2,0 bar beträgt - Die Temperatur des Wasserdampfes minimal 130°C, maximal 150°C beträgt 5000 kg/h generated - The pressure of the water vapor is a minimum of 1.5 bar, a maximum of 2.0 bar - The temperature of the water vapor is a minimum of 130°C and a maximum of 150°C - Im Heißgaserzeuger (8) Schweigas (3) mit Luft zu einem heißen Rauchgas verbrannt wird dessen Temperatur minimal 400°C, maximal 1600°C hat - Der Heißgaserzeuger einen Volumenstrom an Rauchgas von minimal 10 mh, maximal 5000 mh erzeugt - Der Druck des Heißgases minimal 1,1 bar, maximal 2,0 bar beträgt "Die Temperatur des Heißgases min nimal 400°C, maximal 1600°C beträgt - In the hot gas generator (8), Schweigas (3) is burned with air to form a hot flue gas, the temperature of which is a minimum of 400°C and a maximum of 1600°C - The hot gas generator generates a volume flow of flue gas of a minimum of 10 mh and a maximum of 5000 mh - The pressure of the hot gas is a minimum of 1.1 bar and a maximum of 2.0 bar "The temperature of the hot gas is a minimum of 400°C and a maximum of 1600°C - Koks (4) in den Vergasungsreaktor (12) minimal 100 ka/h, maximal 200 kg/h eingebracht wird - Coke (4) is introduced into the gasification reactor (12) at a minimum of 100 ka/h and a maximum of 200 kg/h 11718 11718 11 11 Koks (4) im Vergasungsreaktor 02 Zusam mit überhitzen \Vasserdampf (40) zu einem Synthesegas (13) umgewandelt wird mit einem Volumenstrom des Synihesegases (13) von minimal 10 mh, maximal 2000 mh, Der Heizwert des Synthe segas aus der Wasserdampfvergasung (12) minimal 1,0 KAWh/m?, MX imal 2,5 KWh/m” ist, Coke (4) in the gasification reactor 02 together with superheated steam (40) is converted into a synthesis gas (13) with a volume flow of the synthesis gas (13) of at least 10 mh and a maximum of 2000 mh, the calorific value of the synthesis gas from the steam gasification (12 ) minimum 1.0 KAWh/m?, MX minimum 2.5 KWh/m”, 8 5 KONZ iraON an Kohlenmonoxid im Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) Dr al 20%, maximal 50% beträgt, Die ‚Konzentr ation an Wasserstoff | im Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) minimal 50%, maximal 80% beträgt, Der Wasserdampf (40) eine Temperatur minimal von 400°C, maximal von 1200°C hat, Der Vergasungsreaktor (12) mit einer Temperatur minimal 400°C, maximal 1200°C betrieben wird, Der Vergasungsreaktor (12) mit einem Druck minimal 0,1 bar, maximal 0,8 bar betrieben wird, 8 5 KONZ iraON of carbon monoxide in the synthesis gas from steam gasification (12) Dr al 20%, maximum 50%, the 'concentration of hydrogen | in the synthesis gas from steam gasification (12) is a minimum of 50% and a maximum of 80%, the steam (40) has a minimum temperature of 400°C and a maximum of 1200°C, the gasification reactor (12) has a minimum temperature of 400°C, is operated at a maximum of 1200°C, the gasification reactor (12) is operated at a pressure of at least 0.1 bar and at most 0.8 bar, Die Gasreinigung (13) im Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) den Staubgehalt minimal auf 0,1 mag/m®, maximal auf 0,5 ma/m®* senkt The gas cleaning (13) in the synthesis gas from steam gasification (12) reduces the dust content to a minimum of 0.1 mag/m® and a maximum of 0.5 ma/m®* Die Gasreinigung (13) im Synt hesegas aus der Wasserdampfvergasu ing (12) den Teergehalt minimal auf 0,1 mg/m®, maximal auf 0,5 mg/m* senkt The gas cleaning (13) in the synthesis gas from the steam gasification (12) reduces the tar content to a minimum of 0.1 mg/m® and a maximum of 0.5 mg/m* Der Verdichter (14) das Synthesegas aus der Wa SSerdam pfvergasung (12) aus dem Vergasungsreaktor (12) mit einem Unterdruck absaugt minimal 0,4 bar Unterdruck, maximal 0,1 bar Unterdruck, The compressor (14) sucks the synthesis gas from the water vapor gasification (12) out of the gasification reactor (12) with a negative pressure of a minimum of 0.4 bar negative pressure and a maximum negative pressure of 0.1 bar. Der Volumenstrom des Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) minimal 10 mh, maximal 2000 mh beträgt The volume flow of the synthesis gas from the steam gasification (12) is a minimum of 10 mh and a maximum of 2000 mh Die Temperatur des Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) minimal 5°C, maximal 50°C beträgt, The temperature of the synthesis gas from steam gasification (12) is a minimum of 5°C and a maximum of 50°C, Der Verdichtungsdruck des Synthesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) minimal 5 bar, The compression pressure of the synthesis gas from the steam gasification (12) at least 5 bar, maximal 15 bar beträgt, is a maximum of 15 bar, Die Auftrennung des Synthesegas aus der Wa asserdampf (vergasung (12) In einer Druckwechseladsorption (15) erfolgt die mit einem Druck minimal 8bar, maximal 15 bar betrieben wird, The separation of the synthesis gas from the water vapor (gasification (12) takes place in a pressure swing adsorption (15) which is operated with a minimum pressure of 8 bar and a maximum of 15 bar. Das Kohlenmonoxid und Kohlendioxid aus dem Syniesegas aus der Wasserdampfvergasung (12) In Steinkohlepeflets als Molekularsieb gespeichert durch Unterdruck minimal 0,4 bar, maximal! 0,1 bar abgesaugt wird The carbon monoxide and carbon dioxide from the synthesis gas from the steam gasification (12) Stored in hard coal peflets as a molecular sieve by negative pressure minimum 0.4 bar, maximum! 0.1 bar is sucked off Der Wasserstoff (16) aus dem Synthesegas aus der Wasserdampfvergasu ng (12) durch die Druckwechseladsorption (15) mit der Konzentration minimal 95%, maximal “99 99% gewonnen wird, The hydrogen (16) is obtained from the synthesis gas from the steam gasification (12) by pressure swing adsorption (15) with a minimum concentration of 95% and a maximum of “99 99%, Im Wärmetauscher (11) das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf eine Temperatur von minimal 100°C, maximal 200°C erwärmt wird, In the heat exchanger (11), the gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide is heated to a minimum temperature of 100°C and a maximum of 200°C, Im Wärmetauscher (9) das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf eine Tempera atur von minimal 400°C, maximal 800°C erwärmt wird, In the heat exchanger (9), the gas mixture of carbon monoxide and carbon dioxide is heated to a temperature of at least 400°C and at most 800°C, Im Wärmetauscher (10) der Wasserdampf aus dem Dampferzeuger (7) auf eine Temperatur von minimal 200°C, maximal 400°C erwärmt wird, In the heat exchanger (10), the water vapor from the steam generator (7) is heated to a minimum temperature of 200°C and a maximum of 400°C, Im Wärmetauscher (24) der Wasserdampf aus dem Wärmetauscher (10) auf eine Temperatur von minimal 500°C, maximal 600°C erwärmt wird, In the heat exchanger (24), the water vapor from the heat exchanger (10) is heated to a minimum temperature of 500°C and a maximum of 600°C, Im Wärmetauscher (24) das Wasserstoff- und Wasserdampfgemisch (32,33,34) auf eine Temperatur von minim al 200°C, maximal 400°C abgekühlt wird In the heat exchanger (24), the hydrogen and water vapor mixture (32,33,34) is cooled to a temperature of at least 200°C and at most 400°C Im Wärmetauscher (36) das Wasserstoff- und Wasserdampfgemisch (32,33,34}) auf eine Temperatur von minimal 25°C, maximal 90°C abgekühlt wird In the heat exchanger (36), the hydrogen and water vapor mixture (32,33,34}) is cooled to a minimum temperature of 25°C and a maximum of 90°C Im Wärmetauscher (36) das Wasser in flüssiger Phase (38) abgeschieden wird In the heat exchanger (36) the water is deposited in the liquid phase (38). Im Metalloxidreaktor (20,21,22) Eisenoxid (FeO) mit dem Wasserdampf aus dem In the metal oxide reactor (20,21,22) iron oxide (FeO) with the water vapor from the Dampferzeuger (7) zu Magnetit (Fe304) bei einer Temperatur minimal 500°C, maximal 800°C oxidiert wird, Steam generator (7) is oxidized to magnetite (Fe304) at a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800°C, - Im Metalloxidreaktor (20.21.22) durch die Oxidation von Eisenoxid (FeO) zu Magnetit (Fe304) ein Gemisch aus W. rstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einem Volumenantell an Wasserstoff minimal von 50%, maximal 85% - A mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is produced in the metal oxide reactor (20.21.22) by the oxidation of iron oxide (FeO) to magnetite (Fe304), with a minimum volume fraction of hydrogen of 50%, maximum 85% - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Oxidation von Eisenoxid (FeO) zu Magnetit (Fe304) ein Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einer Temperatur minimal von 500°C, maximal von 800°C - A mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is produced in the metal oxide reactor (20,21,22) by the oxidation of iron oxide (FeO) to magnetite (Fe304), with a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800°C - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Oxidation von Eisenoxid (FeO) zu Magnetit (Fe304) ein Gemi isch aus Wasserstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einem Druck von minimal 1,5 bar, maximal 15 bar, - A mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is produced in the metal oxide reactor (20,21,22) by the oxidation of iron oxide (FeO) to magnetite (Fe304), with a minimum pressure of 1.5 bar, maximum 15 bar, - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) Eisenoxid (Fe304) mit dem Kohlenmonoxid aus dem \Wasserdampfvergaser (12) zu Wüstit (FeO) bei einer Temperatur minimal 500°C, maximal 80070 (OE ert wi ind, ein Gemi sch € aus Kohl ndi oxid und Kohlenmonoxid 1 (28, 29 30) erzeugt” wi ird, mit einem Volumenanteil ar Kohlenmeonoxid mini nal von 10%, maximal 30% - In the metal oxide reactor (20,21,22) iron oxide (Fe304) with the carbon monoxide from the \steam gasifier (12) to form wustite (FeO) at a minimum temperature of 500°C, a maximum of 80070 (OE ert wi ind, a mixture of Carbon dioxide and carbon monoxide 1 (28, 29 30) are produced” with a minimum volume fraction of carbon monoxide of 10%, maximum 30% - Im Metalloxidreaktor (20,21,22), durch die Reduktion von Eisenoxid (Fe304) zu Wüstit (FeO) ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid (28,29 30) erzeugt wird mit einer Temperatur minimal von 500°C, maximal von 800°C Im Metalloxi (dreaktor (20,21 22) durch die Reduktion von Eisenoxid (Fe304) zu MM istit (FeQ) ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmaonoxid (28,29,30) erzeugt wird, mit einem Druck von minımal 1,5 bar, ea al 15 bar, - In the metal oxide reactor (20,21,22), through the reduction of iron oxide (Fe304) to wustite (FeO), a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide (28,29 30) is produced with a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800 °C A mixture of carbon dioxide and carbon monoxide (28,29,30) is produced in the metal oxide reactor (20,21 22) by reducing iron oxide (Fe304) to MM (FeQ), with a pressure of at least 1.5 bar, about 15 bar, Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass Method according to claim 1, characterized in that - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) Maganoxid (MO) mit dem Wasserdampf aus dem Dampferzeuger (A) zZ zZ u Manganoxid (Mn304) bei einer Temperatur minimal 500°C, maximal 800°C oxidiert wird, - In the metal oxide reactor (20,21,22) manganese oxide (MO) is oxidized with the steam from the steam generator (A) zZ zZ u manganese oxide (Mn304) at a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800°C, - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Oxidation von Maganoxid (MnO) zu Manganoxid (Mn3 04) ein Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einem Volumenanteil an Wasserstoff minimal von 50%, maximal 85% - In the metal oxide reactor (20,21,22) through the oxidation of manganese oxide (MnO) to manganese oxide (Mn3 04), a mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is generated, with a volume fraction of hydrogen at least 50%, maximum 85% Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Oxidation von Manganoxid (MnO) zu Manganoxid (Mn304) ein Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einer Temperatur minimal von 500°C, maximal von 800°C A mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is produced in the metal oxide reactor (20,21,22) by the oxidation of manganese oxide (MnO) to manganese oxide (Mn304), with a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800 °C - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Oxidation von Manganoxid (MnO) zu Manganoxid (Mn304) ein Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf (32,33,34) erzeugt wird, mit einem Druck von minımal 1,5 bar, maximal 15 bar, - A mixture of hydrogen and water vapor (32,33,34) is generated in the metal oxide reactor (20,21,22) through the oxidation of manganese oxide (MnO) to manganese oxide (Mn304), with a pressure of at least 1.5 bar, maximum 15 bars, Im Metalloxiäreaktor (20,21,22) Manganoxid (Mn304) mit dem Kohlenmonoxid aus dem Wasserdampfvergaser (12) zu Manganoxid (MnO) bei einer Temperatur minimal 500°C, maximal 800°C reduziert wird, In the metal oxide reactor (20,21,22) manganese oxide (Mn304) is reduced with the carbon monoxide from the steam gasifier (12) to manganese oxide (MnO) at a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800°C, - Im Metalloxidreaktor (20,21,22}) durch de Reduktion von Manganoxid (Mn304) zu Manganoxid (MnO) ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid (28,29,30) erzeugt wird, mit einem Volumenantell an Kohlenmonoxid minimal von 10%, maximal 30% - A mixture of carbon dioxide and carbon monoxide (28,29,30) is produced in the metal oxide reactor (20,21,22}) by reducing manganese oxide (Mn304) to manganese oxide (MnO), with a minimum volume fraction of carbon monoxide of 10%, maximum 30% - Im Metalloxidreaktor (20,21,22), durch die Reduktion von Manganoxid (Mn304) zu Manganoxid (MnO) ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid (28,29,30} erzeugt wird mit einer Temperatur minimal von 500°C, maximal von 800°C - In the metal oxide reactor (20,21,22), through the reduction of manganese oxide (Mn304) to manganese oxide (MnO), a mixture of carbon dioxide and carbon monoxide (28,29,30} is produced with a minimum temperature of 500°C and a maximum of 800°C - Im Metalloxidreaktor (20,21,22) durch die Reduktion von Manganoxid (Mn304) zu Manganoxid (MnO) ein Gemisch aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid (28,29,30} erzeugt wird, mit einem Druck von minimal 1,5 bar, maximal 15 bar, - A mixture of carbon dioxide and carbon monoxide (28,29,30} is produced in the metal oxide reactor (20,21,22) by reducing manganese oxide (Mn304) to manganese oxide (MnO), with a minimum pressure of 1.5 bar, maximum 15 bars,
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