DE10222802A1 - Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines GaserzeugungssystemsInfo
- Publication number
- DE10222802A1 DE10222802A1 DE2002122802 DE10222802A DE10222802A1 DE 10222802 A1 DE10222802 A1 DE 10222802A1 DE 2002122802 DE2002122802 DE 2002122802 DE 10222802 A DE10222802 A DE 10222802A DE 10222802 A1 DE10222802 A1 DE 10222802A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hydrogen
- temperature
- gas
- separation module
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00309—Controlling the temperature by indirect heat exchange with two or more reactions in heat exchange with each other, such as an endothermic reaction in heat exchange with an exothermic reaction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00548—Flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00628—Controlling the composition of the reactive mixture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00004—Scale aspects
- B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0405—Purification by membrane separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
- C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1235—Hydrocarbons
- C01B2203/1247—Higher hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1614—Controlling the temperature
- C01B2203/1619—Measuring the temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/80—Aspect of integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas not covered by groups C01B2203/02 - C01B2203/1695
- C01B2203/82—Several process steps of C01B2203/02 - C01B2203/08 integrated into a single apparatus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Ein Verfahren dient zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems zum Bereitstellen von annähernd reinem Wasserstoff. Das Gaserzeugungssystem besteht zumindest aus einer Wasserstofferzeugungseinrichtung - beispielsweise einer autothermen Reformierungsstufe -, einem katalytischen Brenner und einem Wasserstoffseparationsmodul. Die Beheizung des Wasserstoffseparationsmoduls erfolgt dabei sowohl durch die Abgase des katalytischen Brenners als auch durch ein Transportmedium, welches in einem Wärmetauscher von dem katalytischen Brenner aufgeheizt wird. Die Regelung der Temperatur des Wasserstoffseparationsmoduls wird dann durch eine Regelung der Temperatur des katalytischen Brenners und/oder die Zugabe von Wasser in das Transportmedium vor dem Eintritt in den Wärmetauscher auf einen vorgegebenen Temperaturwert geregelt. DOLLAR A Das Verfahren kann dabei insbesondere zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems eingesetzt werden, durch welches nahezu reiner Wasserstoff zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, z. B. in einer APU, gewonnen wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems zum Bereitstellen von nahezu reinem Wasserstoff, bestehend zumindest aus einer Wasserstofferzeugungseinrichtung, welche aus Wasser, einem sauerstoffhaltigen Medium und einem kohlenwasserstoffhaltigen Medium als Edukte ein wasserstoffhaltiges Gas erzeugt, und einem katalytischen Brenner, welcher über einen Wärmetauscher einen Teil der erzeugten thermischen Energie an ein Transportmedium abgibt. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens und ein Wasserstoffseparationsmodul zur Verwendung mit dem Verfahren.
- Aus der WO 00/66487 ist ein System zum Erzeugen eines wasserstoffhaltigen Gases bekannt. Darin wird über eine Kombination aus Reformierung und partieller Oxidation, mit anschließenden Reinigungsstufen in Form von Shiftstufen und selektiven Oxidationsstufen, das wasserstoffhaltige Gas erzeugt, welches dann zur Verstromung in einer Brennstoffzelle genutzt werden kann. Außerdem verfügt das dort beschriebene System über einen als katalytischen Brenner ausgebildeten Hilfsreaktor, welcher aus den nicht umgesetzten Reststoffen thermische Energie für die Verwendung in dem System zurückgewinnt.
- Die gesamte Regelung des Systems erfordert dabei eine Vielzahl von Sensoren und Parametern und wird, je nach Betriebszustand des Systems, nach unterschiedlichen Regelalgorithmen realisiert. Das Verfahren zum Betreiben des Systems wird damit sowohl hinsichtlich der Sensorik als auch hinsichtlich des Regelaufwandes sehr aufwändig und komplex. Dadurch ergibt sich für das System der Nachteil, dass dieses einerseits vergleichsweise teuer im Aufbau und andererseits sehr anfällig gegenüber Störungen wird.
- Aus der DE 197 55 815 A1 ist außerdem ein Wasserstoffseparationsmodul bzw. Membranmodul bekannt, bei welchem nahezu reiner Wasserstoff durch für Wasserstoff selektiv durchlässige Membranen aus einem wasserstoffhaltigen Gas abgetrennt wird. Ein derartiges Membranmodul benötigt eine Betriebstemperatur von einigen hundert Grad Celsius, um ideal arbeiten zu können. In dem Aufbau der DE 197 55 815 A1 wird das Membranmodul dazu mittels eines Teils eines katalytischen Brenners beheizt. Eine Regelung der Temperatur des Brenners und damit des Membranmoduls ist hier nur in engen, durch den Brenner vorgegebenen Grenzen möglich, da die Temperatur einerseits durch das Angebot an umzusetzenden Restgasen für den katalytischen Brenner und andererseits insbesondere durch die benötigte Betriebstempetatur für die katalytische Verbrennung bestimmt wird.
- aAusgehend davon ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems anzugeben, welches mit minimalem Aufwand an Sensorik und Regelung nahezu reinen Wasserstoff bereitstellen kann.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das wasserstoffhaltige Gas aus der Wasserstofferzeugungseinrichtung durch ein Wasserstoffseparationsmodul in nahezu reinen Wasserstoff und ein Restgas aufgeteilt wird, wobei die Beheizung des Wasserstoffseparationsmoduls sowohl durch die Abgase einer katalytischen Verbrennung des Restgases in dem katalytischen Brenner als auch durch das Transportmedium erfolgt, wobei eine Regelung der Temperatur des Wasserstoffseparationsmoduls durch eine Regelung der Temperatur des katalytischen Brenners und/oder durch die Zugabe von Wasser in das Transportmedium, vor dem Eintritt in den Wärmetauscher, auf einen vorgegebenen Temperaturwert geregelt wird.
- Durch die Beheizung des Wasserstoffseparationsmoduls, in welchem Wasserstoff durch selektiv für Wasserstoff durchlässige Membranen aus dem wasserstoffhaltigen Gas abgeschieden wird, mittels der Abgase des katalytischen Brenners und mittels des Transportmediums, lässt sich eine Temperierung auf ein vorgegebenes Temperaturfenster, bei den derzeit eingesetzten Metallmembranen ca. 370°C bis 470°C, sehr leicht und einfach realisieren. Da sowohl die Abgase des Brenners als auch das von dem Brenner erwärmte Transportmedium für die Temperierung des Wasserstoffseparationsmoduls bzw. Membranmoduls genutzt werden, kann dieses sehr effektiv auf die Zieltemperatur beheizt werden. Dazu kann beispielsweise die Temperatur des katalytischen Brenners in den möglichen Grenzen geregelt werden. Zusätzlich oder auch als Alternative dazu kann durch die Zugabe von Wasser in das Transportmedium, vor dem Durchströmen des Wärmetauschers, eine weitere Regelung der Temperatur erfolgen. Diese wirkt sich dann unmittelbar auf die Temperatur des Transportmediums als auch unmittelbar auf die Temperatur des katalytischen Brenners und damit seiner Abgase aus.
- In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird als Transportmedium dabei zumindest ein Teil der Produkte aus der Wasserstofferzeugungseinrichtung genutzt.
- Damit wird die benötigte Erwärmung und/oder Abkühlung durch den in das Membranmodul eingebrachten Stoffstrom selbst erreicht. Der bauliche Aufwand kann somit erheblich reduziert werden. Außerdem gelangen die Produkte unmittelbar in den Bereich der Membranen und leiten die Wärme also ohne aufwändige Wärmeübertragungsprozesse in den Bereich ein, oder führen sie aus dem Bereich ab, in den sie unmittelbar benötigt wird.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und aus dem anhand der Zeichnung nachfolgend näher dargestellten Ausführungsbeispiel.
- Es zeigt:
- Fig. 1 einen schematisch dargestellten möglichen Aufbau eines katalytischen Brenners und eines Wasserstoffseparationsmoduls zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2 ein Diagramm zur Abhängigkeit der Temperatur in dem katalytischen Brenner von der in ihn dosierten Menge an sauerstoffhaltigem Medium; und
- Fig. 3 einen schematischen Aufbau eines möglichen Gaserzeugungssystems, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
- In Fig. 1 ist ein Wasserstoffseparationsmodul 1 bzw. Membranmodul 1 dargestellt. Dieses an sich bekannte Membranmodul. 1 verfügt dabei über metallische Membranen (z. B. Pd- Membranen), welche bei geeigneten Temperaturen für Wasserstoff selektiv durchlässig sind, so dass durch das Membranmodul 1 aus einem wasserstoffhaltigen Gas, welches durch eine Leitung 2 in das Membranmodul 1 eintritt, nahezu reiner Wasserstoff H2 gewonnen werden kann. Dieser Wasserstoff H2 kann dann beispielsweise einer Brennstoffzelle zugeführt werden. Das Restgas, das sogenannte Retentat, wird über die Leitung 3 aus dem Membranmodul 1 abgeführt und wird dann, ggf. zusammen mit anderen Abgasen und/oder optionalem zusätzlichen Brennstoff, einem katalytischen Brenner 4 zugeführt. In dem katalytischen Brenner 4 erfolgt nun eine Umsetzung der verwertbaren Inhalte des Restgases in thermische Energie, wozu im katalytischen Brenner 4 außer dem Restgas noch ein sauerstoffhaltiges Medium O2 über die Leitung 5 zugeführt wird. Bei diesem sauerstoffhaltigen Medium O2 kann es sich dabei insbesondere um Luft handeln. In dem katalytischen Brenner 4 werden diese Ausgangsstoffe dann zu thermischer Energie umgesetzt und die heißen Abgase der katalytischen Verbrennung gelangen über die Leitung 6 in den Bereich des Membranmoduls 1, und hier insbesondere in ein Gehäuse 7 des Membranmoduls 1, welches als Wärmetauscher so ausgebildet ist, dass das Membranmodul 1 durch die heißen Abgase des katalytischen Brenners 4 beheizt werden kann. Die Integration des Wärmetauschers in das Gehäuse 7 des Membranmoduls 1 ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau mit seinen günstigen Eigenschaften hinsichtlich thermischer Verluste, Packaging und dergleichen.
- Des weiteren weist der katalytische Brenner 4 einen Wärmetauscher 8 auf, durch welchen die von dem katalytischen Brenner 4 erzeugte thermische Energie auf ein Transportmedium, welches durch eine Leitung 9 in den Wärmetauscher 8 einströmt, übertragen werden kann. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 8 gelangt das Transportmedium, ggf. über weitere optionale Komponenten 10, in den Bereich der Leitung 2 und damit in das Membranmodul 1.
- Für den Betrieb des Membranmoduls 1 ist ein Temperaturniveau notwendig, welches sich bei den derzeit eingesetzten Materialien in etwa zwischen 370°C und 470°C bewegt, je nach Betriebsbedingungen bzw. Stoffdurchsatz durch das Membranmodul 1. Um das Membranmodul 1 auf diese Temperatur aufzuheizen, können nun einerseits die heißen Abgase des katalytischen Brenners 4, welche durch die Leitung 6 in den Bereich des als Wärmetauscher ausgebildeten Gehäuses 7 strömen, und andererseits auch das in dem Wärmetauscher 8 erwärmte Transportmedium genutzt werden. Da für eine ideale Funktionsweise des Membranmoduls 1 ein vergleichsweise enges Temperaturfenster eingehalten werden muss, ist die Regelung der Temperatur des Membranmoduls von entscheidender Bedeutung. Um mit möglichst wenig Aufwand hinsichtlich der Sensorik und/oder Regelungstechnik eine derartige Regelung der Temperatur zu erreichen, wird die Temperatur der beiden das Membranmodul 1 temperierenden Medienströme entsprechend der Temperatur des Membranmoduls 1 beeinflusst.
- Dazu kann erstens die Temperatur T des katalytischen Brenners 4 beeinflusst werden. Dazu lässt sich in idealer Weise eine Regelung der Temperatur T des katalytischen Brenners 4 durch eine Variation der Menge Q an zugeführtem sauerstoffhaltigen Medium O2, beispielsweise Luft, durch die Leitung 5 in den katalytischen Brenner 4 erreichen. Die Regelung ist dabei so ausgelegt, dass eine vorgegebene Mindestmenge Qmin an sauerstoffhaltigem Medium O2 nie unterschritten wird. Diese vorgegebene Mindestmenge Qmin lässt sich beispielsweise durch einen Lüfter oder dergleichen realisieren, welcher dann zu Regelungszwecken durch einen zweiten Lüfter unterstützt wird, oder welcher zu Regelungszwecken in einem Drehzahlbereich oberhalb einer vorgegebenen Mindestdrehzahl betrieben wird.
- In Fig. 2 ist ein Diagramm zur Abhängigkeit der Temperatur T des katalytischen Brenners 4 von der in ihm dosierten Menge Q an sauerstoffhaltigem Medium O2 dargestellt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel soll dabei auf die vorgegebene Temperatur T0 des Membranmoduls 1 geregelt werden. Bewegt man sich im normalen Betrieb nun entlang der Kurve 11, so ergeben sich zwei Schnittpunkte mit der vorgegebenen Temperatur T0, welche jeweils von der Kurve 11 mit unterschiedlicher Steigungsrichtung geschnitten werden. Würde man nun über eine Variation der zugeführten Menge Q an sauerstoffhaltigem Medium Oz im Bereich des mit 12 bezeichneten Schnittpunktes die Temperatur T des katalytischen Brenners 4 regeln, so müsste man zum Erreichen einer höheren Temperatur T die Menge Q an sauerstoffhaltigem Medium O2 entsprechend erhöhen und zum Erreichen einer niedrigeren Temperatur T erniedrigen. Im Bereich des zweiten Schnittpunktes, welcher mit 13 bezeichnet ist, wäre dagegen eine reziproke Regelstrategie notwendig. Um zu bestimmen im Bereich welches Schnittpunktes 12, 13 man sich befindet, wäre eine entsprechend aufwändige Sensorik oder dergleichen notwendig. Wird nun bei der Dosierung der Menge Q an sauerstoffhaltigem Medium eine geeignet ausgewählte Mindestmenge Qmin vorgegeben, z. B. eine Mindestmenge Qmin, welche im Bereich einer annähernd verschwindenden Steigung der Kurve 11 angeordnet ist, so kann sichergestellt werden, dass mit lediglich einer Regelstrategie immer die gewünschten Ergebnisse zu erzielen sind. Dabei kann also die Temperatur T des katalytischen Brenners 4 mit minimalem Aufwand an Sensorik und Regelung ideal beeinflusst werden.
- Die zweite Möglichkeit regelnd in die Temperatur T des katalytischen Brenners 4 und des Transportmediums und damit letztendlich in die Temperatur des Membranmoduls 1 einzugreifen, ergibt sich nach Fig. 1 durch die Zugabe von Wasser H2O durch eine Dosierstelle 14 in das Transportmedium vor dem Einströmen in den Wärmetauscher 8. Die Zugabe von Wasser H2O, welches beispielsweise flüssig oder als Aerosol in das Transportmedium eingebracht werden kann, wird eine Abkühlung des Transportmediums erreicht bzw. eine nicht so starke Erwärmung des Transportmediums im Bereich des Wärmetauschers 8, da hier zuerst das eingebrachte Wasser verdampft werden muss. Dies wirkt sich einerseits auf die Temperatur des Transportmediums selbst und andererseits wiederum auf die Temperatur T des katalytischen Brenners 4, und damit auch auf die Temperatur seiner Abgase, aus. Also kann auch hier über die Zugabe von Wasser H2O, beispielsweise eine Erhöhung der Zugabe von Wasser H2O zur Abkühlung der Temperatur im Membranmodul 1, eine entsprechende Regelung der Temperatur des Membranmoduls 1 erreicht werden.
- Die beiden Möglichkeiten können entweder einzeln oder insbesondere in Kombination miteinander genutzt werden, um die Temperatur des Membranmoduls ideal zu regeln.
- Das wasserstoffhaltige Gas stammt dabei von einer Wasserstofferzeugungseinrichtung, welche sich beispielsweise hinter den optionalen Komponenten 10 verbergen kann. Eine derartige Wasserstofferzeugungseinrichtung ist dabei aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Es kann sich beispielsweise um eine Heißdampfreformierung mit nachgeschalteter selektiver Oxidationsstufe, eine partielle Oxidationsstufe oder die Kombination aus diesen beiden handeln. In besonders günstiger Weise wird als Wasserstofferzeugungseinrichtung jedoch eine Kombination aus einer autothermen Reformierungsstufe 15 und wenigstens einer Shiftstufe, beispielsweise einer Hochtemperaturshiftstufe 16, welche in Fig. 3 explizit dargestellt sind, genutzt.
- Besonders günstig ist es, wenn das Transportmedium nicht ausschließlich zur Temperierung des Membranmoduls 1 eingesetzt wird, sondern wenn dieses auch anderweitig genutzt wird. Beispielsweise kann das Transportmedium zumindest einen Teil der Produkte der Wasserstofferzeugungseinrichtung, beinhalten. Die Produkte aus einer derartigen Wasserstofferzeugungseinrichtung, also im allgemeinen ein wasserstoffreiches Gas, welches durch die Leitung 2 dem Membranmodul 1 zugeführt wird, kann hier entsprechend genutzt werden, um über den Wärmetauscher 8 und die ggf. erfolgende Eindosierung von Wasser an der Dosierstelle 14 die Temperatur des Membranmoduls 1 zu beeinflussen.
- Des weiteren wäre es auch denkbar, dass als Transportmedium nicht ein Teil der Produkte der Wasserstofferzeugungseinrichtung, sondern, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dargestellt, deren Edukte genutzt werden. Dies kann insbesondere dann sehr günstig sein, wenn das Transportmedium ein sauerstoffhaltiges Medium O2, beispielsweise Luft, ist, welchem dann zum Zwecke der Temperaturregelung des Membranmoduls 1 Wasser H2O im Bereich der Dosierung 14 zugesetzt wird. Dieses Wasser/Luftgemisch stellt dann bereits einen großen Teil der Edukte für die Wasserstofferzeugungseinrichtung, beispielsweise die autotherme Reformierungsstufe 15 mit nachgeschalteter Hochtemperaturshiftstufe 16, welche außerdem eine Komponente zur Entschwefelung aufweisen kann, dar. Diesem Gemisch muss dann lediglich eine geeignete Menge eines Mediums CnHm, welches aus einem Gemisch an kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen CnHm besteht, und welches nachfolgend als kohlenwasserstoffhaltige Verbindung CnHmbezeichnet wird, beispielsweise Benzin oder Diesel, zugeführt werden, um das wasserstoffhaltige Gas im Bereich der Leitung 2 zu erzeugen.
- Für die Regelung eines derartigen Gaserzeugungssystems 17, wie es in Fig. 3 prinzipmäßig dargestellt ist, ist dann des weiteren zu beachten, dass das Verhältnis S/C von in dem Gaserzeugungssystem 17 befindlichem Wasser H2O, insbesondere Wasserdampf (S/Steam), zu dem in dem Gaserzeugungssystem 17 befindlichen Kohlenstoff C im Verhältnis nicht unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit autothermer Reformierungsstufe 15 und Hochtemperatur-Shiftstufe 16 hat sich ein Wert von zwei als besonders geeignete Grenze für das Verhältnis S/C herausgestellt. Entgegen den Regelungen gemäß dem Stand der Technik wird dieses Verhältnis S/C bei dem hier beschriebenen Verfahren in etwa konstant gehalten, ohne dass eine Regelung auf den Wert des Verhältnisses S/C, noch eine Regelung des Gaserzeugungssystems 17 mittels des Verhältnisses S/C, erfolgt.
- Das Gaserzeugungssystem 17 nach Fig. 3 funktioniert nun so, dass über eine Leitung 18 sauerstoffhaltiges Medium O2, insbesondere Luft, einerseits als Transportmedium und andererseits als Edukt für die autotherme Reformierungsstufe 15 zugegeben wird. Über einen Wärmetauscher 19 wird diese Luft O2 von Restwärme in den aus dem Gehäuse 7 des Membranmoduls 1 austretenden Abgasen des katalytischen Brenners 4 vorgewärmt. In die vorgewärmte Luft O2 wird im Bereich einer Dosierstelle 20 ein Teil des als Edukt benötigten Wassers H2O eindosiert. Das Gemisch aus Wasser H2O und Luft 02 strömt dann in einen Wärmetauscher 21 ein, welcher das Gemisch weiter erwärmt und im allgemeinen das Wasser H2O verdampft und überhitzt. Die Energie für den Wärmetauscher 21 liefert das von der autothermen Reformierungsstufe 15 zu der Hochtemperaturshiftstufe 16 strömende Reformat, welches dabei auf ein für die Hochtemperaturshiftstufe geeignetes Temperaturniveau, welches deutlich niedriger ist als das Temperaturniveau in der autothermen Reformierungsstufe 15, abgekühlt wird. Nach dem Wärmetauscher 21 gelangt das überhitzte Gemisch aus Wasser H2O und Luft O2 über die Leitung 9 in den Bereich der Dosierstelle 14. Hier wird, wie oben bereits beschrieben, zur Regelung der Temperatur in dem Membranmodul 1 nochmals Wasser H2O zugefügt, ehe das nun entstandene Gemisch aus Wasser H2O, Wasserdampf und Luft O2 in den Bereich des Wärmetauschers 8 gelangt.
- Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 8 wird dem dann im allgemeinen überhitzten Gemisch aus Luft O2 und Wasserdampf H2O die kohlenwasserstoffhaltige Verbindung CnHm, insbesondere Benzin oder Diesel, zugeführt. In der autothermen Reformierungsstufe 15 werden diese Edukte dann in an sich bekannter Weise in das wasserstoffhaltige Gas, das sogenannte Reformat, umgesetzt. Nach dem oben schon beschriebenen Durchströmen des Wärmetauschers 21 und einer darin erfolgenden Abkühlung des Reformats auf ein für die Hochtemperaturshiftstufe 16 geeignetes Temperaturniveau strömt das Reformat in die Hochtemperaturshiftstufe 16 und verlässt diese als wasserstoffreiches Gas, um durch die Leitung 2 in das Membranmodul 1 einzuströmen.
- In dem Membranmodul 1 erfolgt die eingangs bereits beschriebene und an sich bekannte Trennung des wasserstoffreichen Reformats in Wasserstoff H2 und Retentat, welches über die Leitung 3 dem oben bereits beschriebenen Wärmetauscher 19 zugeführt wird, um mit einem Teil seiner Restwärme die Luft O2 für die autotherme Reformierungsstufe 15 vorzuwärmen. Nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 19 gelangt das Retentat bzw. Restgas über weitere optionale Einrichtungen, wie beispielsweise eine Druckhalteeinrichtung 22, in den Bereich einer Mischstelle 23. Dort wird über die Leitung 5, wie eingangs bereits erwähnt, ein sauerstoffhaltiges Medium O2, insbesondere ebenfalls Luft, zugeführt, mittels dessen Menge die Regelung der Temperatur T des katalytischen Brenners 4 erfolgt, in welchen das Gemisch zur thermischen Umsetzung einströmt.
- Die heißen Abgase aus dem katalytischen Brenner 4 gelangen über die Leitung 6 zu dem als Wärmetauscher ausgebildeten Gehäuse 7 des Membranmoduls 1 und danach ggf. über geeignete Abgasreinigungseinrichtungen und/oder Restwärmetauscher in die Umgebung. Im Bereich der Mischstelle 23 lässt sich über eine weitere Leitung 24 ggf. auch zusätzlicher Brennstoff, z. B. dieselbe kohlenwasserstoffhaltige Verbindung CnHm wie zum Betreiben der autothermen Reformierungsstufe 15, zuführen. Diese optionale Zufuhr von Brennstoff kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn die von dem katalytischen Brenner 4 erzeugte thermische Energie nicht ausreichend ist. Neben der zum Betrieben der autothermen Reformierungsstufe 15 ohnehin benötigten kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung CnHm, wäre auch die Verwendung eines anderen Brennstoffs, z. B. eines leichter siedenden oder bereits gasförmig vorliegenden Brennstoffs denkbar. Insbesondere für den Startfall könnte zum schnellen Anwärmen des Systems eine kurzkettige Kohlenwasserstoffverbindung oder ein wasserstoffreiches Gas als Brennstoff über die Leitung 24 zugegeben werden.
- Um neben der beschriebenen Regelung auch den Umsatz der Edukte in das wasserstoffhaltiges Produktgas in der autothermen Reformierungsstufe 15 in möglichst idealer Weise zu gewährleisten wird die Temperatur der autothermen Reformierungsstufe 15 bzw. der Produktgase in einem Austrittsbereich 25 aus der autothermen Reformierungsstufe 15 ebenfalls auf einen vorgegebenen Temperaturwert geregelt. Durch eine Regelung auf die Ausgangstemperatur der autothermen Reformierungsstufe 15 lässt sich mit minimalem Aufwand und einem sehr einfachen Temperatursensor in dem Produktgasstrom eine Regelung auf annähernd ideale Betriebsbedingungen realisieren. Dabei spielt das Verhältnis der Edukte Wasser H2O, kohlenwasserstoffhaltige Verbindung CnHm, und sauerstoffhaltiges Medium O2, keine oder nur eine sehr untergeordnete Rolle für die Betriebsbedingungen. Deshalb können die Mengen der einzelnen Edukte zueinander in sehr weiten Grenzen variiert werden, ohne dass dies den Betrieb der autothermen Reformierungsstufe 15 nachteilig beeinflusst. Zur Regelung der Temperatur kann also in sehr einfachen und effektiver Weise lediglich die Menge an zugeführtem sauerstoffhaltigem Medium bzw. Luft O2 variiert werden.
- Da nun die Hochtemperaturshiftstufe 16 im allgemeinen ein niedrigeres Temperaturniveau der in sie eintretenden Gase benötigt, als die Temperatur der Produktgase im Austrittsbereich 25 aus der autothermen Reformierungsstufe 15 ist, kann thermische Energie aus dem Produktgas in dem Wärmetaucher 21, wie bereits erwähnt, an die Edukte abgegeben werden.
- Der Aufbau gemäß Fig. 3 ermöglicht es aber außerdem, dass die Temperatur des Produktgases am Eintritt in die Hochtemperaturshiftstufe 16 geregelt wird. Dazu wird lediglich die Menge an Wasser H2O, welches über die Dosierung 20 in dem Wärmetauscher 21 gelangt entsprechend erhöht oder erniedrigt, so dass dadurch die Kühlleistung des Wärmetauschers 21 beeinflusst wird. Das Wasser H2O wird dazu als flüssiges Wasser H2O in die nach Möglichkeit vorgewärmte Luft O2 eingespritzt und bildet dann ein Aerosol. Die Tröpfchen dieses Aerosols werden dann in dem Wärmetauscher 21 verdampft und entziehen dabei dem Produktgas thermische Energie. Damit lässt sich die Temperatur des Produktgases für die Hochtemperaturshiftstufe 16 unabhängig von der Temperatur des Produktgases im Austrittsbereich 25 der autothermen Reformierungsstufe 15 in der gewünschten Weise einstellen.
- Um ein eventuell auftretendes Defizit an Wasser H2O als Edukt für die autotherme Reformierungsstufe 15 ausgleichen zu können, kann zwischen den beiden Wärmetauschern 21, 8 das noch benötigte Wasser H2O nachdosiert werden. Was dann wiederum die Regelung der Temperatur des Membranmoduls 1 in der oben genannten Art beeinflusst. Dazu und zur Minimierung des Aufwands kann jedoch in idealer Weise die Tatsache genutzt werden kann, dass der Betrieb der autothermen Reformierungsstufe 15 relativ unempfindlich auf die Zusammensetzung des Verhältnisses der Edukte reagiert, solange die vorgegebener Austrittstemperatur eingehalten werden kann. Falls durch die Temperaturregelung für das Membranmodul 1 möglich, wird jedoch immer so dosiert, dass die Summe der eingebrachten Wassermenge entsprechend einem vorgegeben Zusammenhang proportional zu der Menge der zudosierten kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung CnHm ist, bzw. das Verhältnis S/C von Wasserdampf (Steam/S) zu Kohlenstoff C nicht größer als zwei wird.
- In einem derartigen hochkomplex verschachtelt ausgebildeten Gaserzeugungssystem 17 wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Temperatur des Membranmoduls 1 über die Variation der Menge an zugeführtem sauerstoffhaltigen Medium O2 über die Leitung 5 und/oder die Zufuhr von Wasser H2O über die Dosierstelle 14 ein Aufbau geschaffen, welcher mit minimalem Aufwand an Sensorik, es sind hier lediglich Temperaturfühler erforderlich, und minimalem Aufwand an Regelalgorithmen eine bestmögliche Regelung der Temperatur des Membranmoduls 1 erlaubt. Die vorgegebene Temperatur des Membranmoduls 1, auf die geregelt werden soll, kann dabei außerdem in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsbedingungen des Gaserzeugungssystems 17 bzw. des Membranmoduls 1, und hier insbesondere in Abhängigkeit des gewünschten Wasserstoffdurchsatzes, vorgegeben werden, so dass für verschiedene Betriebsbedingungen ohne großen regelungstechnischen Aufwand lediglich über eine Änderung des vorgegebenen Soll- Temperaturwertes ein idealer Betrieb des Gaserzeugungssystems 17 erzielt werden kann. Dabei kann mit der einen hier beschriebenen Regelung auf die Temperaturen eine sehr guter Betrieb des Gaserzeugungssystems 17 in nahezu allen Betriebszuständen von stationär bis hochdynamisch sichergestellt werden, ohne dass dazu die Regelstrategie und/oder die Regelalgorithmen verändert werden müssten.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Regelung des Betriebes einer Gaserzeugungssystems 17 genutzt werden, welches nahezu reinen Wasserstoff zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems erzeugt. Insbesondere macht ein derartiges System dann Sinn, wenn dieses Brennstoffzellensystem als Hilfsenergieerzeuger (APU - Auxiliary Power Unit) in einem mobilen System, wie z. B. einem Kraftfahrzeug, einem Schiff, einem Flugzeug oder dergleichen, eingesetzt wird, da hier die kohlenwasserstoffhaltige Verbindung üblicherweise zum Betreiben eines Verbrennungsmotors oder dergleichen ohnehin vorhanden ist.
- Auch ist es bei einem derartigen Hilfsenergieerzeuger besonders günstig, den Aufbau des Gaserzeugungssystems 17 in der oben genannten Art zu wählen, da dieser ein sehr kleines und kompaktes Gaserzeugungssystem 17 mit minimalem Bauraumbedarf ermöglicht und dabei insbesondere den Wärmetauscher zur Temperierung des Wasserstoffseparationsmoduls 1 in dasselbe integriert.
- Neben dieser sehr vorteilhaften Verwendung des Verfahrens ist eine Verwendung selbstverständlich auch zur Regelung eines Gaserzeugungssystems 17, mit welchem Wasserstoff für Motoren oder für Brennstoffzellen zu Antriebszwecken erzeugt wird, denkbar. Wobei eine Einsatz sowohl in stationären Systemen als auch in mobilen Systemen, wie z. B. dem oben genannten Kraftfahrzeug, sinnvoll ist.
Claims (14)
1. Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems zum
Bereitstellen von nahezu reinem Wasserstoff, bestehend
zumindest aus einer Wasserstofferzeugungseinrichtung,
welche aus Wasser, einem sauerstoffhaltigen Medium und
einem kohlenwasserstoffhaltigen Medium als Edukte ein
wasserstoffhaltiges Gas erzeugt, und einem katalytischen
Brenner, welcher über einen Wärmetauscher einen Teil der
erzeugten thermischen Energie an ein Transportmedium
abgibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das wasserstoffhaltige Gas durch ein
Wasserstoffseparationsmodul (1) in nahezu reinen Wasserstoff (H2) und
ein Restgas aufgeteilt wird, wobei die Beheizung des
Wasserstoffseparationsmoduls (1) sowohl durch die Abgase
einer katalytischen Verbrennung des Restgases in dem
katalytischen Brenner (4) als auch durch das
Transportmedium erfolgt, wobei eine Regelung der Temperatur des
Wasserstoffseparationsmoduls (1) durch eine Regelung der
Temperatur (T) des katalytischen Brenners (4) und/oder
durch die Zugabe von Wasser (H2O) in das Transportmedium,
vor dem Eintritt in den Wärmetauscher (8) auf einen
vorgegebenen Temperaturwert geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass, die Regelung der Temperatur (T) des katalytischen
Brenners (4) durch Variation der Menge (Q) an zugeführtem
sauerstoffhaltigem Medium in den katalytischen Brenner (4)
auf einen vorgegebenen Temperaturwert geregelt wird, wobei
eine vorgegebenen Mindestmenge (Qmin) an sauerstoffhaltigem
Medium nicht unterschritten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Transportmedium zumindest ein Teil der Produkte
aus der Wasserstofferzeugungseinrichtung (15, 16) genutzt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Transportmedium zumindest ein Teil der Edukte für
die Wasserstofferzeugungseinrichtung (15, 16) genutzt
werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Wasserstofferzeugungseinrichtung eine Kombination
aus einer autothermen Reformierungsstufe (15) und
wenigstens einer Shiftstufe (16) genutzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der vorgegebene Temperaturwert des
Wasserstoffseparationsmoduls (1) in Abhängigkeit von dem aktuellen
Betriebsbedingungen variiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge an Wasser (H2O), welche zur Regelung der
Temperatur des Wasserstoffseparationsmoduls (1) variiert
wird, so gewählt wird, dass das Verhältnis (S/C) von Wasser
(H2O) bzw. Wasserdampf (Steam/S) zu Kohlenstoff (C) in dem
Gaserzeugungssystem (17) nicht unter einen vorgegebenen
Wert absinkt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass als vorgegebener Wert des Verhältnisses (S/C) von
Wasserdampf (S) zu Kohlenstoff (C) in dem
Gaserzeugungssystem (17), bei der Verwendung der
autothermen Reformierungsstufe (15) und der wenigstens
einen Shiftstufe (16) als Wasserstofferzeugungseinrichtung,
zwei gewählt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Wasser (H2O), welches zur Regelung der Temperatur
des Wasserstoffseparationsmoduls (1) genutzt wird, als
flüssiges Wasser (H2O) in dem Transportmedium zerstäubt
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass als sauerstoffhaltiges Medium Luft verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass als kohlenwasserstoffhaltiges Medium (CnHm) ein
Gemisch von höherkettigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere
Benzin oder Diesel, verwendet wird.
12. Verwendung eines Verfahrens nach einem der oben angegebenen
Ansprüche zur Regelung eines Gaserzeugungssystems (17) zum
Erzeugen von nahezu reinem Wasserstoff (H2) zum Betreiben
eines Brennstoffzellensystems.
13. Verwendung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Brennstoffzellensystem als Hilfsenergieerzeuger
(APU/Auxiliary Power Unit) in einem mobilen System,
insbesondere in einem Kraftfahrzeug, ausgebildet ist.
14. Wasserstoffseparationsmodul mit einem Gehäuse zur
Verwendung mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1
bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (7) als Wärmetauscher ausgebildet ist,
welcher von den Abgasen des katalytischen Brenners (4)
durchströmt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002122802 DE10222802B4 (de) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002122802 DE10222802B4 (de) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10222802A1 true DE10222802A1 (de) | 2003-12-11 |
DE10222802B4 DE10222802B4 (de) | 2006-05-11 |
Family
ID=29432230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2002122802 Expired - Fee Related DE10222802B4 (de) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10222802B4 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19755815A1 (de) * | 1997-12-16 | 1999-07-01 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Verfahren zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs und damit betreibbare Reformierungsanlage |
WO2000066487A1 (en) * | 1999-05-03 | 2000-11-09 | Nuvera Fuel Cells | Autothermal reforming system with integrated shift beds, preferential oxidation reactor, auxiliary reactor, and system controls |
-
2002
- 2002-05-23 DE DE2002122802 patent/DE10222802B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19755815A1 (de) * | 1997-12-16 | 1999-07-01 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Verfahren zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs und damit betreibbare Reformierungsanlage |
WO2000066487A1 (en) * | 1999-05-03 | 2000-11-09 | Nuvera Fuel Cells | Autothermal reforming system with integrated shift beds, preferential oxidation reactor, auxiliary reactor, and system controls |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10222802B4 (de) | 2006-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60203715T2 (de) | Kraftstoffversorgungsanlage für eine brennkraftmaschine | |
DE19754013A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs | |
EP0887306B1 (de) | Vorrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffreichen und kohlenmonoxidarmen Gases | |
EP1921703B1 (de) | Brennstoffzellensystem mit Einrichtung zur Kathoden-Zuluft-Vorwärmung | |
DE102015208016A1 (de) | Abgasnachbehandlungs-System für eine Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungs-System und Verwendung einer Luftstromdüse | |
DE102006043104A1 (de) | Abgasreinigungsanlage für ein Kraftfahrzeug | |
EP1256141B1 (de) | System zur vorsorgung von wenigstens zwei komponenten eines gaserzeugungssystems | |
DE10222802B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems | |
DE10222803B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Gaserzeugungssystems zum Bereitstellen eines wasserstoffhaltigen Gases | |
DE10003275B4 (de) | Vorrichtung zum Verdampfen und/oder Überhitzen eines Brennstoffs | |
DE10010400C2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Erhitzen und/oder Verdampfen flüssiger oder gasförmiger Medien | |
WO2008006334A1 (de) | Brennstoff zellensystem mit reformer und nachbrenner | |
EP1090878A1 (de) | Dampfreformierungsanlage | |
DE19958404C2 (de) | Vorrichtung zur selektiven katalytischen Oxidation von Kohlenmonoxid | |
DE2307742C2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinenanlage und dafür geeignete Gasturbinenanlage | |
DE19956378B4 (de) | Verfahren zum Einbringen von verschiedenen gasförmigen und/oder flüssigen Betriebsstoffen in einen Reaktionsraum | |
DE10222804C1 (de) | Gaserzeugungssystem zum Erzeugen von nahezu reinem Wasserstoff und Verfahren zum Starten eines solchen Gaserzeugungssytems | |
CH697389B1 (de) | Integrierter Reaktor. | |
EP1139473A2 (de) | Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems | |
DE10127349B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenanlage und Brennstoffzellenanlage | |
DE3528858A1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von synthesegas durch spaltung von kohlenwasserstoffen | |
EP1207134B1 (de) | Gaserzeugungssystem für einen Reformer | |
DE10254845A1 (de) | Integrierter Reaktor | |
DE10239111A1 (de) | System zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases zum Betreiben einer Brennstoffzelle | |
WO2008028441A2 (de) | Brennstoffzellensystem und verfahren zum beeinflussen des wärme- und temperaturhaushaltes eines brennstoffzellenstapels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |