DE19634857C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas sowie Verwendung des erzeugten Gasgemisches - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas sowie Verwendung des erzeugten Gasgemisches

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas, d. h. von Wasser­ stoff(H2)-Kohlenmonoxyd(CO)-Gasgemisch, welches als Roh­ stoff für die Synthese von organischen Produkten, wie Me­ thylalkohol, und/oder als Brennstoff zur Energiegewinnung verwendet wird.
Zur Herstellung von Methylalkohol aus Erdgas ist aus der JP-A-51-29408 (1976) ein Verfahren bekannt, bei dem in ei­ ner Entschwefelungsanlage zunächst Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem Erdgas entfernt wird. Zur Gewinnung von Syn­ thesegas wird das entschwefelte Erdgas anschließend durch Reaktion mit Dampf nach der Gleichung (1) weiterverarbei­ tet:
CH4 + H2O → 3H2 + CO (1)
Wird ein Katalysator auf Nickelbasis mit hitzebeständigem Aluminium als Träger verwendet, läuft die endotherme Reak­ tion nach Gleichung (1) bei einer Temperatur von 800-­ 900°C ab, wobei Wärme in Form von Verbrennungswärme des Erdgases kontinuierlich zugeführt werden muß, um die Reak­ tionstemperatur aufrechtzuerhalten.
Wird kein Katalysator verwendet, ist eine hohe Temperatur im Bereich von 1000-1600°C für den Ablauf der Reaktion nach Gleichung (1) notwendig, die durch die Verbrennungs­ wärme der Erdgasreaktion nach Gleichung (2) aufrechterhal­ ten wird.
CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2 (2).
Dabei läuft eine Reaktion nach Gleichung (3) in der Erdgas­ reformieranlage ab.
CH4 + CO2 → 2H2 + 2CO (3).
Das hergestellte H2-CO-Gasgemisch wird in eine Methylalko­ hol-Synthetisierungsanlage zur Erzeugung von Methylalkohol nach der Gleichung (4) geleitet.
2H2 + CO → CH3OH (4).
Das stöchiometrische Verhältnis des aus Erdgas nach der Gleichung (1) gewonnenen H2-CO-Gasgemisches ist [H2]/[CO] = 3, während für die Zusammensetzung des zur Herstellung von Methylalkohol nach der Gleichung (4) geeigneten H2-CO-Gas­ gemisches das [H2]/[CO]-Verhältnis von 2 gilt. Daher muß die Zusammensetzung des H2-CO-Gasgemisches eingestellt wer­ den, damit die Reaktion effektiv abläuft. Im allgemeinen wird eine mit der Gleichgewichtsgleichung (5) ausgedrückte Konvertierung von H2 und CO verwendet.
CO + H2O ↔ CO2 + H2 (5).
Da also die Reaktion so ablaufen soll, daß die Zusammenset­ zung des H2-CO-Gasgemisches nach der Gewinnung aus Erdgas sich von [H2]/[CO] = 3 in [H2]/[CO] = 2 wandelt, muß der Mengenanteil des H2 durch Zufuhr von CO2 gewandelt werden. Ein Verfahren zur kommerziellen Gewinnung von CO2 ist die Pyrolyse von Kalkstein (CaCO3), das ökonomisch nur interes­ sant ist, wenn z. B. gleichzeitig Calziumhydroxid (Ca(OH)2) erzeugt wird.
Dementsprechend wird die Konvertierung durch Zufuhr von CO2 bei Methylalkohol-Produktionsstätten nur angewendet, wenn sich eine CO2-Produktionsstätte in der Nähe befindet. Im allgemeinen wird der überschüssige Wasserstoff bei der Me­ thylalkohol-Synthese mit anderen Restgasen vom Methylalko­ hol getrennt und als Brennstoff für eine Dampfheizungsanla­ ge verwendet. Dabei wird die Energie des überschüssigen Wasserstoffs in Wärme umgewandelt und anschließend in einem Wärmetauscher in Dampfenergie umgesetzt, was zu erheblichen Energieverlusten führt. Unter Berücksichtigung der obenge­ nannten Punkte liegt die energetische Wandlungseffizienz bei der Umwandlung von Erdgas in Methylalkohol bei etwa 70%, und theoretisch ist keine signifikante Verbesserung der Wandlungseffizienz zu erwarten.
Bei einem aus der US-A-4 773 917 bekannten Verfahren wird Kohle und ein Oxidationsmittel in einem Rekator vergast, wobei aus dem erzeugten Gas gemäß der JP-A-59-196391 elek­ trische Energie gewonnen werden kann. Die Vergasungsreakti­ on von Kohle wird im wesentlichen durch die Gleichung (6) beschrieben.
2CH + O2 → 2CO + H2 (6).
Zum Vergasen der Kohle muß im Vergasungsreaktor eine Tempe­ ratur von 900-1600°C eingehalten werden, wobei jedoch keine Wärmezufuhr notwendig ist, da die Reaktion nach Glei­ chung (8) exotherm abläuft. Wenn jedoch die Abgaswärme nicht ausgenutzt wird, so kann die Energienutzungseffizienz nicht verbessert werden. Das Abgas aus dem Vergasungsreak­ tor enthält Flugasche und H2S, die durch eine Entstaubungs­ anlage und durch eine Entschwefelungsanlage abgetrennt wer­ den müssen. Die Zusammensetzung des nach der Gleichung (6) aus Kohle gewonnenen H2-CO-Gasgemisches läßt sich stöchio­ metrisch mit [H2]/[CO] = 0,5 ausdrücken. Die für die Syn­ these von Methylakkohol aus einem H2-CO-Gasgemisch geeigne­ te Zusammensetzung ist [H2]/[CO] = 2, wie aus Gleichung (4) folgt. Daher muß die Zusammensetzung des H2-CO-Gasgemisches nach der Kohlevergasung auf die zur Herstellung von Methyl­ alkohol geeignete Zusammensetzung eingestellt werden, was durch Konvertierung nach Gleichung (5) erfolgt. In diesem Fall wird ein Teil des CO durch Zugabe von H2O konvertiert. Ein Temperaturabfall in dem System kann bei der Zugabe von H2O nicht vermieden werden, und folglich ist die Zugabe von Wasser ein Nachteil für die effektive Ausnutzung der Abgas­ wärme bei der Kohlevergasung. Die Abgaswärme aus der Kohlevergasung kann zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden, ist aber nicht für Methylalkohol verwendbar. Theo­ retisch kann weder die Abgaswärme aus der Kohlevergasung auf < 20% der Kohleenergie reduziert werden, noch kann die Abgaswärme bei der Herstellung von Methylalkohol aus H2-CO- Gasgemisch auf < 15% der Energie des H2-CO-Gasgemisches abgesenkt werden. Damit ergibt sich ein Energieverhältnis des Methylalkohols zur gesamten Kohleenergie, d. h. ein energetisches Umwandlungsverhältnis von etwa 65%, das theoretisch nicht verbessert werden kann.
Bei der herkömmlichen Herstellung von Methylalkohol aus Erdgas oder Kohle ist somit eine signifikante Erhöhung der Effizienz theoretisch nicht möglich, selbst wenn umfangrei­ che Verbesserungen zum Anheben des Umwandlungsverhältnisses von Rohstoff in Methylalkohol vorgenommen werden würden. Ein Grund hierfür ist, daß die Zusammensetzung des H2-CO- Gasgemisches, das sich für die Herstellung von Methylalko­ hol eignet, das Verhältnis [H2]/[CO] = 2 haben muß, während das H2-CO-Gasgemisch aus Erdgas das Verhältnis [H2]/[CO] = 3 hat und das H2-CO-Gasgemisch aus Kohle das Verhältnis [H2]/[CO] = 0,5 hat. Ein anderer Grund liegt darin, daß die Abgaswärme theoretisch nicht unter 20% abgesenkt werden kann, wenn Kohle als Rohstoff verwendet wird, und die Ab­ gaswärme nicht in Form von Methylalkohol genutzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Synethesegas bzw. eines H2-CO-Gasgemischs mit einem be­ liebigen Verhältnis [H2]/[CO] im Bereich von 0,5-3 anzu­ geben, wobei aus diesem Synthesegasohne Methylalkohol ohne die o. g. Einschränkungen des Standes der Technik mit we­ sentlich höherer Effizienz und niedrigeren Kosten herge­ stellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Maßnahmen gelöst.
Ferner soll eine aus der DE-A-35 34 015 bekannte Vorrich­ tung zur Herstellung von Synthesegas aus Kohlenstaub, Erd­ gas und einem gasförmigen Oxidationsmittel, bestehend aus einem Reaktor mit einem Auslaß für das Synthesegas und ei­ nem Schlackenaustrag sowie mit gesonderten Brennern für Kohlenstaub und für Erdgas, derart konvertiert werden, daß das [H2]/[CO]-Verhältnis des erzeugten Synthesegases in ei­ nem Bereich von 0,5 bis 3,0 auf einfache Weise eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 7 und 12 angegebe­ nen Merkmale gelöst.
Schließlich soll ein integriertes Energiesystem angegeben werden, das sich zur Anwendung des obigen neuen Verfahrens zur Herstellung von Methylalkohol und zur Anpassung an Schwankungen beim Leistungsbedarf eignet, wobei die Bela­ stung der Produktionsstätte für H2-CO-Gasgemisch bei neben­ herlaufender Produktion von Methylalkohol und elektrischer Energie stabil gehalten wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Um die erfindungsgemäße gezielte Zusammensetzung des Syn­ thesegases zu erhalten, laufen die jeweiligen Reaktionen in zwei getrennten Reaktionszonen ab, wobei in einer ersten Reaktionszone nur der Kohlenstoff mit Sauerstoff reagiert und in der zweiten Reaktionszone die erhaltenen Reaktions­ produkte zusammen mit Erdgas und Wasserdampf zur Reaktion gebracht werden. Durch eine gezielte Dosierung der an den Reaktionen beteiligten Substanzen in Verbindung mit dem Ab­ lauf der Reaktionen in zwei gesonderten Zonen wird der an­ gestrebte Effekt einer Einstellung des H2/CO-Verhältnisses auf die gewünschten Werte erreicht.
Die Erfindung eröffnet erstmals die Möglichkeit, das in ei­ ner Anlage erzeugte Synthesegas hinsichtlich seiner Zusam­ mensetzung optimal an seinen weiteren Verwendungszweck an­ passen zu können. Falls aus diesem Synthesegas Methylalko­ hol hergestellt werden soll, kann durch entsprechende Do­ sierung der Ausgangssubstanzen, insbesondere des Kohlen­ stoffs und des Erdgases, der für die Methylalkohol-Herstel­ lung optimale H2/CO-Wert von 2,0 eingestellt werden. Falls neben Methylalkohol auch noch elektrische Energie aus dem Synthesegas erzeugt werden soll, kann der H2/CO-Wert auf unter 2 verringert werden, und zwar durch eine Reduktion der zugeführten - relativ teuren - Erdgas-Mengen, wobei dann bei der nachfolgenden Methylalkohol-Erzeugung über­ schüssiges CO-Gas anfällt, das dann in einem Leistungser­ zeuger, z. B. einer Gasturbine, verbrannt und in üblicher Weise in elektrische Energie umgewandelt wird. Falls aus­ schließlich elektrische Energie erzeugt werden soll, kann der H2/CO-Wert weiter bis auf etwa 0,5 beispielsweise durch eine weitere Reduktion der Erdgas-Zufuhr reduziert werden, so daß dann ein - herkömmlicher - Prozeß zur Synthesegas­ herstellung aus Kohlenstaub, Sauerstoff und Dampf abläuft und keine oder nur minimale Mengen an kostspieligerem Erd­ gas Verwendung finden.
Der theoretische Hintergrund zur Festlegung der Betriebsbe­ dingungen des Systems wird in allen Einzelheiten im folgen­ den erläutert.
Wenn Kohle, Erdgas, Sauerstoff und Dampf simultan in einen Reaktor geleitet werden, findet Reaktion mit Kohle nicht statt, da Erdgas, Sauerstoff und Dampf gasförmig vorliegen, während nur die Kohle in fester Form vorliegt. Die Reaktivität von Sauerstoff mit Erdgas ist größer als mit Dampf. Dementsprechend läuft die Verbrennungsreaktion nach Gleichung (8), bei der das Erdgas mit Sauerstoff reagiert, vorrangig vor der Dampfreformierungsreaktion nach Gleichung (7) ab, bei der das Erdgas mit Dampf reagiert, so daß sich Kohlenstoffmonoxyd bildet.
CH4 + H2O → 3H2 + CO (7)
CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2 (8)
Wenn die Reaktion nach Gleichung (8) abläuft, so muß das erzeugte H2O und CO2 zu H2 und CO reduziert werden. Daher kann die Reaktion nach Gleichung (9) bzw. (10) ablaufen ge­ lassen werden, d. h. die Reaktion von H2O und CO2 mit Koks (Kohlenstoffkomponente, Kohle ohne flüchtige Bestandteile).
C + H2O → H2 + CO (9)
C + CO2 → 2CO (10)
Jedoch wird der Koks verbraucht, indem man ihn zur Redukti­ on von CO2, verwendet, das normalerweise als flüchtiger Be­ standteil in Kohle enthalten ist, und von H2O und CO2, die durch Oxidation von H2 und CO, ihrerseits flüchtige Be­ standteile von Kohle, entstehen. Daher kann der Koks nicht zur Reduzierung von durch die Reaktion nach Gleichung (8) erzeugtem H2O und CO2 verwendet werden.
Wenn Kohle und Erdgas im selben Reaktor reagieren, muß da­ her der Reaktor entsprechend konstruiert und müssen die Betriebsbedingungen entsprechend gewählt werden, so daß das Erdgas keine Verbrennungsreaktion nach Gleichung (8) durch­ läuft, sondern nur die Dampfreformierungsreaktion nach Gleichung (7) abläuft.
Zunächst wird im folgenden die Reaktion mit Kohle erläu­ tert. Ein Beispiel für Kohlezusammensetzung wie etwa bei Pazifikkohle ist in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1 Zusammensetzung der Kohle (Pazifikkohle)
Industrielle Analyse
Gewichts-%
Wasser 2,8
Asche 14,4
Flüchtige Komponenten 45,2
Fester Kohlenstoff 37,6
Elementanalyse
%
Kohlenstoff 77,82
Wasserstoff 6,73
Stickstoff 1,09
Schwefel 0,05
Sauerstoff 14,32
Die Reaktion von Kohle mit Sauerstoff kann mit einem Modell nach Fig. 4 erklärt werden. Um die Reaktionsbedingungen und weiteres im einzelnen darzulegen, wird die molekulare For­ mel von Kohle als CaHbOcNdSe dargestellt, und es wird ange­ nommen, daß Kohle zusammengesetzt ist aus Wasser, flüch­ tigen Bestandteilen, festem Kohlenstoff und Asche entspre­ chend der obigen industriellen Analyse. Des Wasser ver­ dampft beim Aufheizen der Kohle, und die flüchtigen Be­ standteile und Koks, bei dem die Hauptkomponente Kohlen­ stoff ist, werden durch Pyrolyse getrennt. Die industrielle Analyse wird unter Atmosphäre vorgenommen, aber die Reaktion läuft unter Druck ab. Daher kann die Menge an flüchtigen Bestandteilen V [% in Gewicht: Gewichts-%], erzeugt durch Pyrolyse von Kohle aus dem Atmosphärenwert V 1 bar [Gewichts-%] gemäß der industriellen Analyse durch die fol­ gende mathematische Gleichung (1) berechnet werden:
V = V 1 atm (1-0.066 ln Pt) (Math. 1)
Wobei Pt der Druck im Reaktor [bar] ist.
Erfindungsgemäß wird der Druck im Reaktor auf 30 [bar] er­ höht. Die flüchtigen Bestandsteile reagieren mit Sauerstoff zu CO2 und H2O. Diese Reaktion kann durch die folgende Glei­ chung (11) dargestellt werden:
CaHbOcNdSe + αO2 → fC(Koks) + (b - 2e)/2H2O + eH2S + d/2N2 + (2(a - f) - c - 2α + (b - 2e)/2)CO + (c + 2α - (b - 2e)/2 - (a - f)CO2 (11)
Das Dampfreformieren von Erdgas wird erfindungsgemäß gleichzeitig im selben Reaktor unter Zufuhr von Erdgas un­ ter Dampf ablaufen gelassen. Jedoch ist die Reformierungs­ reaktion eine endothermische Reaktion, und bei Zufuhr einer großen Erdgasmenge reicht die nur durch die Reaktion nach (11) erzeugte Wärme nicht aus. In diesem Fall wird die Zu­ fuhrmenge an Sauerstoff erhöht, um einen Teil des Kohlenstoffmonoxids entsprechend Gleichung (12) zur Erzeugung zu­ sätzlicher Wärme zu verbrennen:
2CO + O2 → 2CO2 (12)
Bei den obigen Reaktionen kann man davon ausgehen, daß sie unmittelbar ablaufen. Der restliche Koks ist fest, und der Koks wird durch Reaktion mit H2O und CO2, die aus der Ver­ brennung der flüchtigen Bestandteile entstehen, entspre­ chend den folgenden Gleichungen (13) und (14) vergast:
C (Koks) + H2O → H2 + CO (13)
C (Koks) + CO2 → 2CO (14)
Jedoch kann man bei diesen Reaktionen nicht davon ausgehen, daß sie unmittelbar ablaufen, und ein Teil des Kokses wird unvergast zurückbleiben, wenn nicht genügend lange gewartet wird. Bei der Konstruktion des Reaktors muß daher der Zu­ sammenhang zwischen Kohlenstoffumwandlung des Kohlenstoffs in dem Koks und Reaktionszeit bekannt sein. Die Beziehung zwischen der Kohlenstoffumwandlung, XKoks [-] von Kohlen­ stoff im Koks und der Reaktionszeit ϑ[s] kann durch ein Modell gemäß den folgenden mathematischen Gleichungen (2), (3) und (4) dargestellt werden:
Dabei ist
pCO2 der Partialdruck von CO2,
pH2O der Partialdruck H2O,
ρKoks die Dichte des Kokses,
Dp die Teilchengröße des Kokses,
kreakt die Reaktionsraten der Reaktionen (13) und (14)
kGas der Diffusionskoeffizient.
Gemäß der obigen Gleichungen muß bei Beladung mit Sauer­ stoff und Kohle und einem Massenverhältnis von Sauer­ stoff/Kohle von wenigstens 0,8 die Verweildauer der Kohle und des Sauerstoffs im Reaktor ein paar Sekunden betragen, um ein Vergasungsverhältnis der Kohle von wenigstens 0,9 zu erreichen. Die Beziehung zwischen dem Gas aus der Vergasung von Kohle unter den obigen Bedinungen und dem Massenver­ hältnis von Sauerstoff/Kohle im Reaktor ist in Fig. 5 dar­ gestellt.
Wie oben erläutert wird Erdgas und Dampf in den Reaktor un­ ter solchen Bedingungen geladen, daß die Reaktionen nach den Gleichungen (11), (12), (13), (14) in ausreichendem Maße ablaufen. Daher kommt es nicht zu einer Verbrennung des Erdgases nach Gleichung (15)
CH4 + 2O2 ↔ 2H2O + CO2 (15)
Dementsprechend muß man davon ausgehen, daß das Gleichgewicht der Dampfreformierungsreaktion des Erdgases nach Gleichungen (16) und die Konversionsreaktion nach Gleichung (17) oben im Reaktor ablaufen.
CH4 + H2O ↔ 3H2 + C (16)
CO + H2O ↔ H2 + CO (17)
Wenn der Partialdruck des jeweiligen Gases oben im Reaktor ausgedrückt wird für Sauerstoff als p [bar], für Kohlen­ stoffdioxyd als q [bar], für Dampf als r [bar], für Kohlen­ stoffmonoxyd als s [bar] und für Methan als t [bar], so wird die Gleichgewichtskonstante der Dampfreformierungsre­ aktion von Methan nach Gleichung (16) als K1 bezeichnet, und eine Gleichgewichtskonstante der Konversionsreaktion nach Gleichung (17) als K2 bezeichnet, so daß das Gleichge­ wicht durch die folgenden mathematischen Gleichungen (5) und (6) dargestellt werden kann.
Dabei sind die Gleichgewichtskonstanten für verschiedene Temperaturen in Tabelle 2 angegeben. Die Werte in Tabelle 2 wurden mit den folgenden Gleichungen (8)-(11) berechnet, da aus der Thermodynamik folgt, daß die Gleichgewichtskonstante für eine durch die mathematische Gleichung (7) aus­ gedrückte chemische Reaktion nach den mathematischen Glei­ chungen (8) bis (11) berechnet werden kann.
Σν.Ai = 0 (Math. 7)
Wobei Ai die chemische Formel für die Komponente I ist und νi ein stöchiometrischer Koeffizient der Komponente I[-] ist. (Er ist definitionsgemäß positiv für die Eduktgruppe und negativ für die Produktgruppe.)
Tabelle 2
Gleichgewichtskonstante
Dabei ist
K298 die Gleichgewichtskonstante [-] bei 298,15 [K] und
KT die Gleichgewichtskonstante [-] bei einer Temperatur T
[K]T0 die Standardtemperatur (= 298,15 [K]),
T die Temperatur [K],
ΔGfi° die freie Energie bei der Bildung der Komponente i [J/mol],
ΔHfi° die Bildenthalpie der Komponente i (J/mol],
Lvi° die Verdampfungswärme der Komponente i bei T0 [K],
ai, bi, ci, di der Wärmekapazitätscoeffizient der Komponente i bei konstantem Druck [J/[mol.Kn)]
Die Beziehung zwischen dem Sauerstoff/Kohlenverhältnis und der Gaskonzentration am Auslaß des Reaktors nach den obigen Gleichungen ist in Fig. 6 dargestellt. Bei der obigen Be­ rechnung wurde das Verhältnis [Masse des Erdgases]/[Masse der Kohle] 1 gesetzt und das Verhältnis [Masse des Damp­ fes]/[Masse des Erdgases] 2 gesetzt.
Für den obigen Fall sind die Bedingungen für die Reaktion von Kohle, Erdgas, Sauerstoff und Dampf in einem Reaktor zur Erzeugung von H2-CO-Gasgemisch mit einem Verhältnis [H2/[CO] von 2 und die Sythetisierung von Methylalkohol in Fig. 7 dargestellt. Das Massenverhältnis der Beschickung ist für Sauerstoff/Kohle 1,2. Über die obigen Reaktionen erhält man ein reaktives Gas mit der Zusammensetzung [H2] = 20%, [H2O] = 15%, [CO] = 43% und [CO2] = 21% bei 1500°C. Durch Zufuhr von Erdgas 1 und Dampf in das reak­ tive Gas kann ein reaktives Gas mit der Zusammensetzung von [H2] = 48%, [H2O] = 19%, [CO] = 24% und [CO2] = 6% bei 1000°C erreicht werden. Diese Gaszusammensetzung eignet sich für die Synthese von Methylalkohol.
Um die Abgaswärme nach dem Reaktor zu nutzen, wird die Mas­ se des in den Reaktor geleiteten Dampfes vorzugsweise klein gehalten. Mit dem Verhältnis [Masse des Dampfes]/[Masse des Erdgases] = 1,5 kann ein Gasgemisch mit der Zusammensetzung [H2]/[CO] = 2 erreicht werden, indem das Verhältnis [Masse des Erdgases]/[Masse der Kohle] = 1,3 und das Verhältnis [Masse des Sauerstoffs]/[Masse der Kohle] = 1,6 gesetzt wird.
Um zu einem Gasgemisch mit der Zusammensetzung [H2]/[CO] ungleich 2 zu kommen, können die Verhältnisse [Masse des Erdgases]/[Masse der Kohle] und [Masse Sauerstoff]/[Masse der Kohle] aus dem Bereich in Fig. 8 unter Einstellung der Dampfmenge gewählt werden.
Erfindungsgemäß wurde eine Kraftwerksanlage parallel zur Methylalkohol-Herstellungsanlage unterhalb von der H2-CO- Gasgemischherstellungsanlage installiert. Mit diesem System wurde die Auslastung der H2-CO-Gasgemischherstellungsanlage konstant gehalten und die Zufuhrverteilung des H2-CO- Gasgemisches zu der Methylalkohol-Herstellungsanlage und der Kraftwerksanlage entsprechend dem Bedarf an Leistung variiert. Abhängig von der Verfügbarkeit des Systems, d. h. Auslastung der Kraftwerksanlage und der Methylalkohl- Herstellungsanlage wurden die ökonomischen Werte für die Zufuhr von Kohle, Erdgas, Sauerstoff und Dampf berechnet und die Zufuhr der Rohstoffe entsprechend dieser berechneten Werte eingestellt. Praktisch erfolgte die Einstellung wie folgt:
Wenn nur die Herstellung von Methylalkohol erfolgt, so wird die Zufuhrmenge der Rohstoffe so eingestellt, daß das Gas­ gemisch ein Verhältnis von [H2]/[CO] = 2 hat und Methylal­ kohol hergestellt wird. Wenn sowohl Mehtylalkohol herge­ stellt wird als auch gleichzeitig Energie erzeugt wird, so wird nichtverbrauchtes, in der Methylalkohol-Syntheseanlage erzeugtes Gas nicht in die Methylalkohol-Syntheseanlage zu­ rückgeführt, sondern der Kraftwerksanlage als Brennstoff für die Energieerzeugung zugeführt. Wenn nur Energie er­ zeugt wird, wird die Zufuhr von Erdgas unterbrochen und mit dem durch Kohle und Oxydationsmittel erzeugtem Gas wird Energie erzeugt.
Erfindungsgemäß kann die Zusammensetzung des H2-CO-Gasge­ misches zur Synthese von Methylalkohol ohne Konversionsre­ aktion steuert und dementsprechend die Energie effektiv ausgenutzt werden. Für den Fall, daß Kohle und Erdgas im selben Reaktor verarbeitet werden, wird ein Wärmetauscher für die Wärmezufuhr zum Reformieren des Erdgases unnötig, und gleichzeitig können die Kosten für die Herstellung von Methylalkohl durch Reduzieren der Komponenten bei gleich hoher Energieausnutzung gesenkt werden. Die Effizienz bei der Herstellung von Methylalkohol kann um 10-15% des Ab­ solutwertes von einem theoretischen Grenzwert bei der kon­ ventionellen Methylalkohol-Herstellung erhöht werden, indem Methylalkohol mit dem Gasgemisch mit dem Verhältnis [H2]/[CO] = 2 hergestellt wird, das gemäß dem erfindungsge­ mäßen Verfahren erzeugt wurde.
Darüber hinaus kann bei einem System mit parallel zur Me­ thylalkohol-Herstellungsanlage installierter Kraftwerksan­ lage die Last für die Kohlevergasung unabhängig von Schwan­ kungen bei dem Energiebedarf konstant gehalten werden.
Abhängig von der Verfügbarkeit des Systems, d. h. Ausla­ stung der Kraftwerksanlage und der Methylalkohol- Herstellungsanlage, können die meisten ökonomischen Werte für die Zufuhr von Kohle, Erdgas, Sauerstoff und Dampf be­ rechnet werden und die Zufuhr der Rohstoffe entsprechend der berechneten Werte eingestellt werden.
Mit dem Methylalkohol-Herstellungssystem hoher Effizienz auf der Basis von Kohle und Erdgas gemäß der vorliegenden Erfindung kann Energie in erheblichem Maße eingespart wer­ den, wenn Energieträger über See über eine große Strecke transportiert werden.
Das bedeutet, daß im Vergleich zum Transport fester Kohle und zum Transport von Erdgas, das notwendigerweise verflüs­ sigt werden muß, für die Herstellung von Methylalkohol die Handhabung einfach wird und Massentransporte mit Tankern möglich werden, die praktisch bei konventionellem Öltrans­ port eingesetzt werden.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er­ findung werden deutlich im Verlauf der folgenden Beschrei­ bung der Einzelheiten, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines integrierten Energiesystems mit H2-CO-Gasgemisch- Herstellungsanlage aus Erdgas und Kohle als Roh­ stoff gemäß der vorliegenden Erfindung, einer Methylalkohol-Herstellungsanlage und einer Kraftwerksanlage ist,
Fig. 2 den Querschnitt einer Ausführungsform eines Reak­ tors in der H2-CO-Gasgemischherstellungsanlage aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen schematisch darstellt,
Fig. 3 den Querschnitt einer anderen Ausführungsform eines Reaktors für die H2-CO-Gasgemischherstel­ lung aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen schema­ tisch darstellt,
Fig. 4 zur Erläuterung der Kohlevergasung dient,
Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Sauerstoff-/Kohle-Beschickung in die H2-CO- Gasgemischherstellungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung und der Gaszusammensetzung in einer unteren Stufe des Reaktors darstellt,
Fig. 6 den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Sauerstoff-/Kohle-Beschickung der H2-CO-Gas­ gemischherstellungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung und der Gaszusammensetzung auf einer oberen Stufe des Reaktors darstellt,
Fig. 7 die optimalen Betriebsbedingungen für die Methyl­ alkohol-Herstellungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 8 die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Rohstoffbeschickung und der Zusammensetzung des H2-CO-Gasgemisches in der erfindungsgemäßen H2-CO- Gasgemischherstellungsanlage darstellt,
Fig. 9 zur Erläuterung eines Verfahrens für den effek­ tiven Betrieb des integrierten Energiesystems mit Methylalkohol-Herstellungsanlage aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen gemäß vorliegender Erfindung und Kraftwerksanlage dient,
Fig. 10 den Aufbau einer Methylalkohol-Herstellungsanlage mit H2-CO-Gasgemischherstellungsanlage gemäß vor­ liegender Erfindung aus Erdgas und Kohle als Roh­ stoffen schematisch darstellt, und
Fig. 11 den Querschnitt einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Ausführungsform 1
Fig. 1 zeigt ein integriertes Energiesystem gemäß der vor­ liegenden Erfindung. Das System umfaßt eine Rohstoffzufuhr 100, eine H2-CO-Gasgemischherstellung 200, einen Gasvertei­ ler 500, eine Methylalkohol-Herstellung 300 und eine Kraft­ anlage 400. Die Rohstoffzufuhr 110 liefert Kohle 10, Erdgas 20, Sauerstoff 11 und Dampf 22 an die H2-CO-Gasgemischher­ stellung 200. Das erzeugte H2-CO-Gasgemisch wird auf die Methylalkoholherstellung 300 und die Kraftanlage 400 über den Gasverteiler 500 verteilt, so daß sowohl Methylalkohol als auch elektrische Energie erzeugt werden.
Die Strukturen der obigen Elemente werden in ihren Einzel­ heiten im folgenden erläutert.
Die Rohrstoffversorgung umfaßt einen Kohleteil, einen Sau­ erstoffteil, einen Erdgasteil und einen Dampfteil.
Die Kohlezufuhr umfaßt einen Bunker 110 sowie eine Kohlen­ steuerklappe 111. Der Bunker 110 ist eine Vorrichtung zur Speicherung von Kohle, die auf 90% unter-100 mesh pulverisiert wurde, wobei gröberes Material eliminiert wurde. Der Bunker wird mit Stickstoff 12 unter Druck gesetzt, wel­ ches ein Nebenprodukt der Sauerstoffherstellung 130 ist. Die Kohlesteuerklappe 111 ist eine Klappe zum Einstellen der Menge der Rohkohlezufuhr je nach Betriebsbedingung des Systems.
Die Sauerstoffversorgung umfaßt eine Sauerstoffherstellung 130 und eine Sauerstoffsteuerdüse 131. Die Sauerstoffher­ stellung 130 ist eine Vorrichtung zum Komprimieren und Ver­ flüssigen von Luft durch einen Kompressor und zum Destil­ lieren der verflüssigten Luft für die Trennung von Sauer­ stoff und Stickstoff, der Hauptkomponente von Luft. Das Sauerstoffsteuerventil 131 ist ein Ventil zur Steuerung der Menge der Sauerstoffzufuhr als Oxidationsmittel, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Systems.
Die Erdgasversorgung umfaßt einen Erdgasspeichertank 120 und ein Erdgassteuerventil 121. Das Erdgas wird gewöhnlich direkt durch eine Leitung zugeführt. Jedoch ist der Erdgas­ speichertank eine Möglichkeit, um zusätzlich Erdgas zur Si­ cherstellung des ungestörten Betriebes der Methylalkohol- Herstellung bei vorgegebener Last sicherzustellen, wenn die Zufuhr von Erdgas über die Leitung schwankt. Das Erd­ gassteuerventil 121 ist ein Ventil zur Steuerung der Menge der Erdgaszufuhr in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Systems.
Die Dampfversorgung umfaßt einen Kühlwassertank 140 und ein Dampfsteuerventil 141. Das flüssige Kühlwasser 21 in dem Kühlwassertank 140 wird aufgeheizt, indem es in die Wärme­ rückgewinnung 213 des Reaktors 210 geleitet wird, so daß Dampf 22 hoher Temperatur erzeugt wird. Ein Teil des Damp­ fes 22 wird durch das Dampfsteuerventil 141 in den Reaktor 210 geleitet, das ein Ventil zur Steuerung der Menge an Dampfzufuhr in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Systems ist.
Die H2-CO-Mischgasherstellung 200 umfaßt den Reaktor 210, einen Staubfilter 240 und eine Entschwefelung 250.
Der Reaktor 210 umfaßt einen Niederkammerbrenner 211 für die Zufuhr von Kohle 10 und Sauerstoff 11, einen Hochkam­ merbrenner 212 für die Zufuhr von Erdgas 20 und Dampf 22, die Wärmerückgewinnung 213 für die Kühlung des Reaktorga­ ses und eine Schlackenentnahme 221 für das Sammeln von Schlacke, die durch das Schmelzen von Asche der Kohle ent­ steht.
Der Staubfilter 240 ist eine Vorrichtung für das Sammeln von Staubpartikeln in dem Reaktorgas und praktisch können hierfür Drallabscheider oder Keramikfilter verwendet wer­ den.
Die Entschwefelung ist eine Vorrichtung zum Entfernen von H2S-Gas in dem Reaktorgas, und zum Beispiel kann ein Verfahren nach dem sogenannten Selexol-Prozess verwendet wer­ den. Nach diesem Selexol-Prozess wird H2S-Gas in einem or­ ganischen Lösungsmittel absorbiert, das absorbierte H2S wird aus der Lösung extrahiert, wenn die Konzentration von H2S in der Lösung steigt, das extrahierte H2S-Gas hoher Kon­ zentration wird zu SO2 oxidiert, und das SO2 wird als Gips gebunden, indem man es mit einem Kalziumcarbonatbrei rea­ gieren läßt, was die übliche Methode bei Kohlekraftwerken ist. Bei einem Trockenentschwefelungsverfahren wird H2S-Gas direkt an feinen Partikeln aus Kalziumcarbonat, Zinkoxyd oder dergleichen gebunden.
Die Methylalkoholherstellung 300 umfaßt eine Methylalkohol- Synthese 310, eine Methylalkohol-Destillation und einen Wärmetauscher. Die Methylalkohol-Synthese 310 ist eine Vor­ richtung zur Synthese von Methylalkohol aus dem H2-CO- Gasgemisch, wobei etwa ein ZnO-Gruppen-Katalysator als Ka­ talysator verwendet werden kann. Reaktionsbedingung ist ei­ ne Temperatur von etwa 300°C bei 100 bar. Die Er­ zeugung von Methylalkohol ist eine exotherme Reaktion, und die Reaktionswärme wird wiedergewonnen und in einer späte­ ren Stufe genutzt, um die Wärmeeffizienz des gesamten Sy­ stems zu verbessern. Um die Reaktionswärme wiederzugewin­ nen, werden Wärmetauscher 340, 350, 360 verwendet. Die Me­ thylalkohol-Destillation ist eine Vorrichtung zur Reinigung des Methylalkohols, indem Verunreinigungen aus dem Methyl- Rohalkohol entfernt werden, welche eine erste Destillati­ onskolonne 320 und eine zweite Destillationskolonne 330 umfaßt. Die Abgaswärme bei der Methylalkoholsynthese, die durch den Wärmetauscher 350 wiedergewonnen wurde, kann als Energie für die Destillation verwendet werden.
Die Energierzeugung 400 umfaßt eine Gasturbine 410, einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator 420 und eine Dampfturbine 430 für den Energieerzeugungszyklus.
In der Gastubine 410 wird das H2-CO-Gasgemisch mit Druck­ luft 60 von einem Kompressor verbrannt, und eine Turbine wird zur Erzeugung elektrischer Energie durch das Verbren­ nungsgas angetrieben. Der Wärmerückgewinnungsdampfgenerator 420 dient zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus dem Ver­ brennungsabgas 65 aus der Gasturbine 410 in Form von Dampf 67. Die Dampfturbine 430 wird durch den Dampf 67 aus dem Wärmerückgewinnungsdampfgenerator 420 angetrieben und er­ zeugt elektrische Energie.
Die Betriebsbedingungen des Systems bei der vorliegenden Ausführungsform werden im folgenden erläutert.
Die Betriebsbedingungen müssen so festgelegt werden, daß Kohle und Erdgas im selben Reaktor reagieren können. Wenn Kohle, Erdgas, Sauerstoff und Dampf miteinander vermischt werden und zur gleichen Zeit in den Reaktor verbracht wer­ den, so kann die Reaktion von Kohle nicht ablaufen, da Erd­ gas, Sauerstoff und Dampf gasförmig vorliegen und nur Kohle als Festkörper vorliegt. Im Vergleich zu Erdgas und Wasser ist die Reaktivität von Erdgas und Sauerstoff hoch. Das be­ deutet, daß eine Verbrennungsreaktion nach Gleichung (19), die die Reaktion von Erdgas mit Sauerstoff darstellt, zu­ erst abläuft, vor der Dampfreformierungsreaktion nach Glei­ chung (18), wobei Erdgas mit Dampf zu Kohlenstoffmonoxyd reagiert.
CH4 + H2O → 3H2 + CO (18)
CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2 (19)
Wenn daher Kohle und Erdgas im selben Reaktor reagieren sollen, müssen die Betriebsbedingungen so eingestellt wer­ den, daß Erdgas nicht die Verbrennungsreaktion nach Glei­ chung (19) durchläuft, sondern daß die Dampfreformierungs­ reaktion nach Gleichung (18) abläuft.
Erfindungsgemäß werden Kohle und Sauerstoff im unteren Teil des Reaktors in den Reaktor verbracht und Erdgas und Dampf im oberen Teil des Reaktors in den Reaktor verbracht. Die Formen des Reaktors, Verfahren zur Zufuhr von Rohstoffen und das Verhältnis der zugeführten Kohle zu Sauerstoff wur­ den so festgelegt, daß die von dem unteren Teil in den Re­ aktor verbrachte Kohle und Sauerstoff ausreichend miteinan­ der reagieren, so daß das Verhältnis von gasförmigem Koh­ lenstoff zu dem gesamten Kohlenstoff in der Kohle wenig­ stens 0,9 beträgt, bevor Berührung mit dem Erdgas stattfin­ det und der Dampf von dem oberen Teil in den Reaktor gelangt. Der praktische Aufbau und Funktion des Reaktors wird in Einzelheiten in den Ausführungsformen 2 und 3 erläutert.
Um Kohle und Erdgas im Reaktor zu verwirbeln, wurden obere und untere Brenner jeweils so angeordnet, daß sie tangenti­ al zur Innenwand des Reaktors ausgerichtet sind. Nach dem oberen Verfahren wurde das H2-CO-Gasgemisch mit einem Ver­ hältnis von [H2]/[CO] von 2 erzeugt und Methylalkohol aus diesem H2-CO-Gasgemisch hergestellt.
Wenn erfindungsgemäß Methylalkohol aus den Rohstoffen Kohle (Pazifikkohle) mit 100 t pro Tag, 120 t Sauerstoff pro Tag, 100 t Erdgas pro Tag und 200 t Dampf pro Tag erzeugt wird, so können 260 t Methylalkohol pro Tag hergestellt werden, und das Umwandlungsverhältnis der Energie der Rohstoffe zu Methylalkohol wird etwa 80%. Im Vergleich zu dem konven­ tionellen Verfahren für die Herstellung von Methylalkohol bedeutet dies eine signifikante Steigerung des Umwandlungs­ verhältnisses von 10-15% des Absolutwertes.
Im folgenden wird ein Beispiel für den Betrieb des Systems erläutert.
Pulverisierte Kohle 10 wird von einem Bunker 110 in einen Reaktor 210 der H2-CO-Gasgemischherstellung 200 durch eine Kohlensteuerklappe 111 und einen Niederkammerbrenner 211 verbracht. Sauerstoff 11 wird bei einer Sauerstofferzeugung 130 hergestellt und in den Reaktor 210 der H2-CO-Gasgemischherstellung 200 durch eine Sauerstoffsteuerdüse 131 und den Niederkammerbrenner 211 geleitet.
Stickstoff 12 unter Druck ebenfalls von der Sauerstoffher­ stellung 130, wo es durch Destillation von flüssiger Luft gewonnen wurde, wird für die Druckbeaufschlagung der pulve­ risierten Kohle 10 verwendet. Sowohl Erdgas 20 in dem Erd­ gasspeichertank 120 der Rohstoffversorgung 100 als auch Dampf 22, der durch die über die Wärmerückgewinnung 213 wiedergewonnene Wärme vom Reaktor 210 aufgeheizt wurde, werden in den Reaktor 210 der H2-CO-Gasgemischherstellung 200 über eine Erdgassteuerdüse 121 oder eine Dampfsteuerdü­ se 141 und einen Hochkammerbrenner 212 in den Reaktor 210 geleitet. Ein Reaktor 210 nach Fig. 2 mit Niederkammerbren­ ner 121 und Hochkammerbrenner 212, die voneinander weit be­ abstandet sind, so daß eine gewisse Retentionszeit sicher­ gestellt ist, bevor ein Reaktorgas von Kohle und Sauerstoff mit Erdgas und Dampf in Kontakt kommt, wird verwendet. Ein anderer Reaktor nach Fig. 3, der eine Einschnürung im Mit­ telteil des Reaktor 210 hat, kann ebenso verwendet werden.
Schlacke, die von der Kohle im Reaktor herrührt, kann bei der Schlackenentnahme 221 entnommen werden. Die Abgaswärme vom Reaktor wird durch die Wärmerückgewinnung 213 in Form von Dampf 22 wieder nutzbar gemacht. Das Reaktorgas 30 von Reaktor 210 durchläuft einen Staubfilter 240 zur Entfernung von Staub und eine Entschwefelung 250 zur Entfernung von H2S.
Das gesäuberte H2-CO-Gasgemisch 40 wird über einen Gasver­ teiler 500 an die Methylalkohol-Herstellung 300 und die elektrische Energieerzeugung 400 verteilt.
In der Methylherstellung 300 wird Methyl-Rohalkohol 50 aus dem H2-CO-Gasgemisch 40 in der Methylalkoholsynthese 310 hergestellt. Der Methyl-Rohalkohol wird durch Destillation in der ersten Destillationskolonne 320 und der zweiten De­ stillationskolonne 330 zu gereinigtem Methylalkohol 51 ge­ reinigt. In der Methylalkoholherstellung 300 wird unver­ brauchtes Gas 52 aus dem Methyl-Rohalkohol in der ersten Destillationskolonne 320 getrennt und im Wärmetauscher 340 aufgeheizt und schließlich zur Methylalkoholsynthese 310 zurückgeführt. Wenn gleichzeitig elektrische Energie er­ zeugt wird, wird das unverbrauchte Gas in die elektrische Energieerzeugung 400 geleitet. Die Abgaswärme der Methylal­ koholsynthese wird durch einen Wärmetauscher 350 wiederge­ wonnen und mittels Wärmetauscher 360 in der zweiten Destil­ lationskolonne 360 verwendet.
Bei der elektrischen Energieerzeugung 400 wird das H2-CO- Gasgemisch 40 mit Druckluft 60 verbrannt, um eine Gasturbi­ ne 410 anzutreiben und so elektrische Energie zu erzeugen. Das Abgas von der Gasturbine 410 wird durch einen Wärme­ rückgewinnungsdampfgenerator 420 in Form von Dampf 67 wie­ der nutzbar gemacht, und der Dampf 67 wird für den Antrieb einer Dampfturbine 430 zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt.
Als nächstes wird ein Verfahren für die Zufuhr von Rohstof­ fen in das System erläutert.
Wenn nur Methylalkohol erzeugt wird, so ist bei dem H2-CO- Gasgemisch 40 das Verhältnis [H2]/[CO] von 2 für die Erzeu­ gung von Methylalkohol geeignet und wird in der H2-CO-Gas­ gemischherstellung 200 aus Kohle 10, einem Oxydationsmittel wie Sauerstoff 11, Erdgas 20 und Dampf 22 hergestellt.
Das gesamte H2-CO-Gasgemisch wird zur Methylalkoholherstel­ lung 300 über den Gasverteiler 500 geleitet, und es wird Methyl-Rohalkohol 51 erzeugt. Wenn nur elektrische Energie erzeugt wird, so wird das Erdgas nicht in den Reaktor ge­ leitet, und das H2-CO-Gasgemisch 40 wird in der H2-CO- Gasgemischherstellung 200 aus Kohle 10, die billiger als Erdgas ist, einem Oxydationsmittel wie Sauerstoff 11 und Dampf 22 hergestellt. Dieses erzeugte H2-CO-Gasgemisch wird zur elektrischen Energieerzeugung 400 durch den Gasvertei­ ler 500 geleitet; und es wird elektrische Energie erzeugt. In diesem Fall kann die Zufuhrmenge an Kohle gesteigert werden, indem der Hochkammerbrenner von Erdgasversorgung auf Kohleversorgung umgestellt wird und umgekehrt. Wenn so­ wohl Methylalkohol als auch elektrische Energie erzeugt werden so wird das Verhältnis von Erdgas 20 zu Kohle 10 auf Werte gesenkt, die kleiner sind als für den Fall, daß nur Methylalkohol hergestellt wird, um die Kosten für die elek­ trische Energieerzeugung zu senken. In diesem Fall hat die Zusammensetzung des H2-CO-Gasgemisches 40 das Verhältnis [H2]/[CO] von kleiner als 2, und unverbrauchtes CO-Gas 52 fällt bei der Methylalkoholsynthese an. Das unverbrauchte CO-Gas 52 wird vom Methylalkohol in der ersten Destillati­ onskolonne 320 abgetrennt und der elektrischen Energieer­ zeugung 400 zugeführt, nachdem es durch den Wärmetauscher 340 aufgeheizt wurde, um zur elektrischen Energieerzeugung zu dienen. Daher sinkt die Nutzungseffizienz des gesamten Systems nicht. Die obige Beziehung wird in Fig. 9 in Form eines Diagramms dargestellt, indem die Beziehung des Lastverhältnisses der Methylalkoholherstellung und elektri­ schen Energieerzeugung in Abhängigkeit von der Versorgung mit Rohstoffen (Erdgas/Kohle, Sauerstoff/Kohle) dargestellt wird.
Ausführungsform 2
Eine Ausführungsform des Reaktors 210 der H2-CO-Gasge­ mischherstellung aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Der gesamte Reaktor 210 besteht aus feuerfestem Material 216, umkleidet mit einem Kessel 217, und der Reaktor kann in drei Zonen unterteilt werden, nämlich einer oberen Reaktor­ zone 218, einer Reaktorinnenzone 219 und einer unteren Re­ aktorzone 215. Die Hochkammerbrenner 212 sind in der oberen Zone installiert, und die Niederstufenbrenner 211 sind in der unteren Reaktorzone installiert. Eine Schlackenentnahme 220 ist in der unteren Reaktorzone 210 vorgesehen, und ein Schlackenkühltank 221 befindet sich unterhalb der Schlac­ kenentnahme. Eine Einschnürung 222 befindet sich innen am Ausgang des Reaktors. Die Hochkammerbrenner 212 und Nieder­ kammerbrenner 211 wurden in tangentialer Richtung in Bezug auf die Innenwand des Reaktors angeordnet, so daß sich der in Fig. 2 angedeutete Wirbel bilden kann. Im allgemeinen sind mehrere Hochkammerbrenner und Niederkammerbrenner ent­ lang des Umfangs des Reaktors vorgesehen. In Fig. 2 können, obgleich jeweils nur ein einzelner dargestellt ist, die Hochkammerbrenner und Niederkammerbrenner in mehreren Rei­ hen angeordnet sein.
Die Kohle und das Oxydationsmittel im Inneren des Reaktors, die von den Niederkammerbrennern kommen, bilden eine Wir­ belströmung, und ihre Reaktion wird durch die Wirbelströ­ mung verstärkt. Auf ähnliche Art und Weise bilden das Erd­ gas und der Dampf von den Hochkammerbrennern im Reaktor ei­ ne Wirbelströmung, und ihre Reaktion wird durch die Wirbel­ strömung verstärkt.
Als nächstes wird die Funktion der vorliegenden Ausfüh­ rungsform erläutert. Die Kohle 10 und das Oxydationsmittel wie Sauerstoff 11 wird von den Niederkammerbrennern 211 in den Reaktor geleitet, und das Erdgas 20 und der Dampf 22 wird von den Hochkammerbrennern 212 in den Reaktor gelei­ tet. Verbrauchtes Gas steigt von der Innenseite 219 des Reaktors in die obere Zone 218 des Reaktors, und Schlacke, die die geschmolzene Asche der Kohle ist, fällt von der In­ nenseite 219 des Reaktors in die untere Zone 215 des Reak­ tors. Die Hochkammerbrenner 212 und die Niederkammerbrenner 211 werden mit einem Abstand installiert, der ausreicht, daß Kohle 10 und Sauerstoff 11, die von den Niederkammer­ brennern 211 zugeführt worden sind, in Kontakt mit Erdgas 20 und Dampf, die von den Hochkammerbrennern zugeführt wor­ den sind, in Kontakt kommen, nachdem die Kohle 10 und der Sauerstoff 11 ausreichend miteinander reagiert haben.
Dementsprechend wird eine Niederkammerreaktionszone 223, in der die Vergasungsreaktion der Kohle 10 hauptsächlich ab­ läuft, in einem niedrigeren Teil innerhalb des Reaktors ge­ bildet, und eine Hochkammerreaktionszone 224, in der die Dampfreformierungsreaktion von Erdgas hauptsächlich ab­ läuft, wird in einem oberen Teil innerhalb des Reaktors ge­ bildet. Das Massenverhältnis Sauerstoff/Kohle von den Nie­ derkammerbrennern 211 wird stärker angehoben als es der Fall ist, wenn nur Kohle für die Vergasung zugeführt wird, um eine ausreichende Wärmemenge für die Dampfreformierung des Erdgases 20, das von den Hochkammerbrennern 212 zuge­ führt wurde, bereitzuhalten. Mit der vorliegenden Ausfüh­ rungsform des Reaktors 210 kann die Wärmeenergie, die bei der Kohlevergasung der Niederkammerreaktionszone 223 an­ fällt, für die Dampfreformierungsreaktion von Erdgas in der Hochkammerreaktionszone 234 ohne irgendeinen Wärmetauscher ausgenutzt werden.
Die Schlackenentnahme 220 in der unteren Zone des Reaktors 210 lenkt Schlacke, die durch schmelzende Aschen der Kohle entsteht, in den Schlackenkühltank 221, der unterhalb der Schlackenentnahme angeordnet ist, um diese aus dem Reaktor zu entfernen. Die aus dem Reaktor entnommene Schlacke 31 wird in dem Schlackenkühltank 221 mit Wasser gekühlt, so daß sie fest wird.
Die Einschnürung 222 innen am Ausgang des Reaktors verhin­ dert die Abgabe von unverbranntem Koks aus dem Inneren 219 des Reaktors. Dadurch, daß die Abgabe von unverbranntem Koks verhindert und ins Innere 219 des Reaktors zurückge­ führt wird, kann ein Absinken des Kohlevergasungsverhält­ nisses vermieden werden. Darüber hinaus vermindert die Ein­ schnürung die Abgabe von Festkörpern aus dem Reaktor strom­ abwärts, und dementsprechend kann die Kapazität des Staub­ filters 240 stromabwärts verringert werden. Insbesondere, wenn Keramikfilter als Staubfilter 240 verwendet werden, kann das Verstopfen der Keramikfilter verhindert werden, indem eine Einschnürung vorgesehen wird, und dementspre­ chend kann die Lebensdauer des Keramikfilters verlängert werden, was einen Vorteil bezüglich der Produktionskosten darstellt, die erheblich gesenkt werden können.
Ausführungsform 3
Eine weitere Ausführungsform 210 für die H2-CO-Gasgemisch­ herstellung aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 11 dargestellt. Der ge­ samte Reaktor besteht aus feuerfesten Materialien 216, die mit einem Kessel 217 umgeben sind, und der Reaktor kann in drei Zonen unterteilt werden, eine obere Reaktorzone 218, eine innere Reaktorzone 219 und eine untere Reaktorzone 215. Die Hochkammerbrenner 212 sind in der oberen Zone in­ stalliert, und die Niederkammerbrenner 211 sind in der un­ teren Zone des Reaktors installiert. Sauerstoffzufuhrbren­ ner 213 für die Zufuhr von Sauerstoff sind zwischen den Niederkammerbrennern 211 und Oberkammerbrennern 212 vorge­ sehen. Eine Schlackenentnahme 220 ist in der unteren Reak­ torzone 210 vorgesehen, und ein Schlackenkühltank 221 be­ findet sich unterhalb der Schlackenentnahme. Eine Ein­ schnürung 222 ist am Auslaß innen im Reaktor vorgesehen. Die Hochkammerbrenner 212, die Niederkammerbrenner 211 und die Sauerstoffversorgungsbrenner 213 sind in tangentialer Richtung mit Bezug auf die Innenwand des Reaktors angeord­ net, um eine Wirbelströmung zu erzeugen. Insbesondere wur­ den die Sauerstoffversorgungsbrenner so angeordnet, daß der entstehende Wirbel nach unten zur unteren Stufe des Reak­ tors läuft. Nur einzelne Hochkammerbrenner 212, Niederkam­ merbrenner 211 und Sauerstoffversorgungsbrenner 213 sind in Fig. 11 dargestellt, aber es können mehrere der obigen Brenner in mehreren Reihe angeordnet werden.
Als nächstes wird die Funktion der vorliegenden Ausfüh­ rungsform erläutert. Die Kohle 10 und das Oxydationsmittel wie Sauerstoff 11, die in das Innere des Reaktors von den Niederkammerbrennern 211 geleitet werden, bilden eine Wir­ belströmung und ihre Reaktion wird durch die Wirbelströmung dabei verstärkt. Genauso bilden das Erdgas 20 und der Dampf 22, die in das Innere des Reaktors von den Hochkammerbren­ nern 212 geleitet werden, eine Wirbelströmung, und ihre Re­ aktion wird durch die Wirbelströmung verstärkt.
Wenn eine ausreichende Menge an Sauerstoff in den Reaktor geleitet worden ist, wobei das Massenverhältnis Sauer­ stoff/Kohle 1 überschreitet, wird für den Fall, daß die Wirbelströmung, die durch die Niederkammerbrenner erzeugt wurde, schwach ist, die Temperatur in der Nähe der Nieder­ kammerbrenner lokal durch die Verbrennungsreaktion der Koh­ le erhöht. Daher wird der Sauerstoff mit dem Massenverhält­ nis Sauerstoff/Kohle, das 1 übersteigt, durch einen Sauer­ stoffversorgungsbrenner 213 zugeführt, so daß ein Bereich, in dem die Verbrennungsreaktion der Kohle ohne weiteres ab­ läuft, in zwei Zonen unterteilt wird, nämlich in der Nähe der Niederkammerbrenner und in der Nähe der Sauerstoffver­ sorgungbrenner. Mit dieser Verbesserung kann ein lokales Aufheizen in dem Reaktor auf eine hohe Temperatur vermieden werden, und die Belastung der Metalle, aus denen der Reak­ tor besteht, können gesenkt werden. Da der Sauerstoff von den Sauerstoffversorgungsbrennern eine Wirbelströmung bil­ det, die zu den Niederkammerbrennern fließt, reagiert der Sauerstoff kaum mit dem Erdgas von den Hochkammerbrennern, und die Reaktion des Erdgases mit dem Dampf wird nicht gestört. Andere Funktionen des Reaktors sind die gleichen wie bei dem Reaktor in der Ausführungsform 2.
Ausführungsform 4
Eine andere Ausführungsform des Reaktors 210 bei der H2-CO- Gasgemischherstellung aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Der gesamte Reaktor besteht aus feuerfesten Materialien 216, die mit einem Kessel 217 umgeben sind, und der Reaktor umfaßt eine Kohlevergasungskammer 231 und eine Erdgasrefor­ mierungskammer 232, die durch eine Einschnürung getrennt sind. Sowohl die Kohlevergasungskammer 231 als auch die Erdgasreformierungskammer 232 ist mit Niederkammerbrennern 211 und Hochkammerbrennern 212 für die Versorgung mit Roh­ stoffen versehen, welche in tangentialer Richtung mit Bezug auf die Innenwand des Reaktors angeordnet sind. Eine Schlackenentnahme 220 befindet sich am unteren Teil des Re­ aktors, und ein Schlackenkühltank 221 wird unterhalb der Schlackenentnahme angeordnet. Eine Einschnürung 222 befin­ det sich am Auslaß des Reaktors. Die Kohle und das Oxydati­ onsmittel, die in den Reaktor durch die Niederkammerbrenner geleitet werden, bilden eine Wirbelströmung entlang der In­ nenwand des Reaktors und führen nach unten wegen der zen­ tralen Einschnürung 230 in der Mitte des Reaktors und wen­ den sich dann nach oben bei der Schlackenentnahme. Dement­ sprechend ist eine Reaktionszeit für Kohle und Oxydations­ mittel sichergestellt, und die Vergasungsreaktion läuft ab. Genauso bilden das Erdgas und der Dampf, die in den Reaktor durch die Hochkammerbrenner geleitet worden sind, eine Wir­ belströmung entlang der Innenwand des Reaktors, welche nach unten gerichtet ist, da sich am Auslaß des Reaktors eine Einschnürung 222 befindet, und wird zu einem geraden Strom nach oben an der zentralen Einschnürung 230 gelenkt.
Als nächstes wird die Funktion der vorliegenden Ausfüh­ rungsform erläutert. Die Kohle 10 und das Oxydationsmittel wie Sauerstoff 11 werden in den Reaktor von den Niederkam­ merbrennern 211 geleitet, welche sich in der Kohleverga­ sungskammer 231 befinden, und das Erdgas 20 und der Dampf 22 werden in den Reaktor von den Hochkammerbrennern 212 ge­ leitet, welche sich in der Erdgasreformierungskammer 232 befinden. Mit diesem Aufbau soll der Reaktor verkleinert werden. Eine ausreichende Entfernung zwischen den Nieder­ kammerbrennern 211 und den Hochkammerbrennern 212 für Kon­ takt der Kohle 10 und des Sauerstoffs 11 mit dem Erdgas 20 und dem Dampf 22 nach ausreichender Reaktion von Kohle 10 und Sauerstoff 11 miteinander kann nicht erzielt werden, wenn der Reaktor verkleiner werden soll. Daher wurde erfin­ dungsgemäß die zentrale Einschnürung 230 in der Mitte des Reaktors vorgesehen, wurde die Kohlevergasungskammer 231, in der die Kohlevergasungsreaktion hauptsächlich abläuft, am unteren Teil des Reaktors aufgebaut und die Erdgasrefor­ mierungskammer 232, in der die Erdgasreformierungsreaktion hauptsächlich abläuft, im oberen Reaktorteil angeordnet.
Das Massenverhältnis Sauerstoff/Kohle, die von den Nieder­ kammerbrennern zugeführt wurden, wurde höher gewählt als wenn nur Kohle für die Vergasung zugeführt würde, um aus­ reichende Wärme für die Reformierung des Erdgases von den Hochkammerbrennern zu gewinnen. Der Reaktor der vorliegen­ den Ausführungsform eignet sich auch zum Ausnutzen der Wär­ meenergie, die durch die Kohlevergasungsreaktion in der Niederkammerreaktionszone 223 frei wird, für die Dampfre­ formierungsreaktion des Erdgases, die in der Oberstufenre­ aktionszone 224 abläuft, ohne daß ein Wärmetauscher notwen­ dig ist, genauso wie das Verfahren bei der Ausführungsform 3.
Die Funktionen der Schlackenentnahme 220 am unteren Teil des Reaktors, des Schlackenkühltanks 221 unterhalb der Schlackenentnahme und der Einschnürung 222 am Auslaß des Reaktors sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 3.
Ausführungsform 5
Fig. 10 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Me­ thylalkoholherstellung aus Erdgas und Kohle als Rohstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Methylalkoholher­ stellung umfaßt einen Kohlevergasungsreaktor 280, einen Staubfilter 240, eine Entschwefelung 250, eine Erdgasrefor­ mierung 260 und eine Methylalkoholsynthese 310, die in der oben genannten Reihenfolge angeordnet sind.
Rohstoffe werden von der Kohleversorgung und Sauerstoffver­ sorgung in den Kohlevergasungsreaktor gebracht. Die Kohle­ versorgung umfaßt einen Bunker 110 und eine Kohlesteuer­ klappe 111. Der Bunker 110 dient zum Speichern von Kohle, die auf 90% unter-100 mesh pulverisiert wurde, indem die groben Teile eliminiert wurden, wobei der Bunker mit Stick­ stoff 12 unter Druck gesetzt wird, welches ein Nebenprodukt der Sauerstofferzeugung 130 ist. Die Kohlesteuerklappe 111 ist eine Klappe zur Steuerung der Zufuhrmenge der Rohkohle in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Systems.
Die Sauerstoffversorgung umfaßt eine Sauerstofferzeugung 130 und ein Sauerstoffsteuerventil 131. Die Sauerstoffer­ zeugung 130 dient zur Kompression und Verflüssigung von Luft mit einem Kompressor und zur Destillation von verflüs­ sigter Luft zum Trennen von Sauerstoff und Stickstoff, der Hauptkomponente von Luft. Das Sauerstoffsteuerventil 131 ist ein Ventil zur Steuerung der Zufuhrmenge des Sauer­ stoffs, eines Oxydationsmittels, in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Systems.
Der Kohlevergasungsreaktor 280 umfaßt Niederkammerbrenner 211 und Hochkammerbrenner für die Zufuhr von Kohle 10 und von Oxydationsmitteln wie Sauerstoff 11 und Dampf 22, die Wärmerückgewinnung 213 für die Kühlung des verbrauchten Ga­ ses und eine Schlackenentnahme 221 für das Sammeln der Schlacke, die durch Aschenschmelze der Kohle entsteht.
Der Staubfilter 240 beruht auf einem Trockenprozeß zum Sam­ meln von festem Staub in dem verbrauchten Gas, um nicht die Temperatur des Gases von dem Kohlevergasungsreaktor unter 900°C sinken zu lassen, was eine notwendige Temperatur für den Ablauf der Dampfreformierungsreaktion des Erdgases in der Erdgasreformierung 260 darstellt, die sich unterhalb des Reaktors befindet. Praktisch kann ein Drallabscheider oder ein Keramikfilter verwendet werden.
Die Entschwefelung 250 beruht auf einem Trockenprozeß wie der Staubfilter, um nicht die Temperatur des Gases absinken zu lassen. Der Trockenprozeß ist ein Verfahren zum Binden von H2S-Gas direkt auf feinem Pulver aus Kalziumcarbonat oder Zinkoxyd.
Die Methylalkoholherstellung 300 ist dieselbe wie im kon­ ventionellen Fall.
Als nächstes wir die Funktion der vorliegenden Ausführungs­ form erläutert. Die Dampfreformierungsreaktion des Erdgases 20 erfordert eine hohe Temperatur von 1.600°C, wenn kein Katalysator verwendet wird. Entsprechend dem Verfahren in Ausführungsform 1 wird die hohe Temperatur durch Betreiben des Reaktors mit einem hohen Sauerstoff-/Kohlenverhältnis in dem Kohlevergasungsreaktor 280 erreicht. In diesem Fall übersteigt jedoch die hohe Temperatur manchmal die geeigne­ te Temperatur für die Vergasung, abhängig von der Art der Kohle. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird ein Katalysator in der Erdgasreformierung verwen­ det. Die Reformierungsreaktion des Erdgases läuft bei etwa 900°C ab. Wenn dementsprechend eine Temperatur von etwa 1.000°C durch die Kohlevergasung eingehalten werden kann, reicht dies für die Reformierungsreaktion für Erdgas. Ob­ gleich die Produktionskosten hoch sind, da jeweils Reakto­ ren für Kohle und Erdgas vorgesehen werden müssen, wird in diesem Fall ein Betrieb mit hoher Effizienz aufgrund der Beschaffenheit der Kohle möglich. Obgleich Kohle und Erdgas nicht in dem selben Reaktor reagieren wie bei der Ausfüh­ rungsform 1, kann darüber hinaus die Verwendung eines Wär­ metauschers überflüssig werden, indem der Kohlevergasungs­ reaktor 280 und die Erdgasreformierung 260 in Reihe ge­ schaltet werden, und die effektive Ausnutzung der Wärme wird wie bei der Ausführungsform 1 möglich.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Umwandlungs­ verhältnis von Rohstoffen zu Methylalkohol etwa 80%. Dem­ entsprechend wird gegenüber dem konventionellen Verfahren eine Verbesserung des Umwandlungsverhältnisses von etwa 10­ -15% des Absolutwertes realisiert, ebenso wie bei Ausfüh­ rungsform 1.
Bei den Ausführungsformen 1-4 kann ein Brei aus Kohle und Wasser als Rohstoff für die Herstellung des H2-CO-Gasge­ misches an Stelle von Kohle verwendet werden, und eine Kom­ bination aus Kohle-Wasser-Brei, Erdgas, Dampf und Oxydati­ onsmittel wie Sauerstoff kann als Rohstoff für die Herstellung von H2-CO-Gasgemisch herangezogen werden. Die Verwen­ dung des Kohle-Wasser-Breis an Stelle von Kohle vereinfacht die Handhabung der Rohrstoffe.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Synthesegas, bei welchem Kohlenstaub und getrennt zugeführtes Erdgas unter ge­ steuerter Zufuhr eines Oxidationsmittels teilweise zum Synthesegas oxidiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß gesteuerte Mengen an Kohlenstaub und Sauerstoff in einer ersten Reaktionszone teiloxidiert werden und
daß das Oxidationsprodukt aus der ersten Reaktionszone in eine zweite Reaktionszone überführt und in diese zweite Reaktionszone gesteuerte Mengen an Erdgas und Dampf eingeführt werden,
wobei durch die Steuerung der Mengen an Kohlenstaub, Erdgas und Dampf das Verhältnis H2/CO im Synthesegas auf Werte zwischen 0,5 und 3,0 eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Methylalkohol aus dem Synthesegas das H2/CO-Verhältnis auf einen Wert von 2,0 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen Erzeugung von Methylalkohol und von elektrischer Energie aus dem Synthesegas das H2/CO- Verhältnis auf einen Wert kleiner 2 eingestellt und das bei der Methylalkoholsynthese anfallende überschüssige CO-Gas vom Methylalkohol getrennt sowie zusammen mit einem Oxidationsmittel einem Energieerzeuger zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der ersten Reaktionszone eine Tem­ peratur von 900 bis 1600°C und in der zweiten Reakti­ onszone in Gegenwart eines Katalysators eine Temperatur von 800 bis 900°C bzw. ohne Katalysator eine Tempera­ tur von 1000 bis 1600°C eingehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Reaktionszonen durch tan­ gentiale Zufuhr des Kohlenstaubs zusammen mit dem Sau­ erstoff in einen ersten Abschnitt eines Reaktors und durch tangentiale Zufuhr des Erdgases mit dem Dampf in einen zweiten Abschnitt des Reaktors gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der in der zweiten Reaktionszone in­ jizierte Dampf durch Rückgewinnung der im Reaktor an­ fallenden Wärme erzeugt wird.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus Kohlen­ staub, Erdgas und einem gasförmigen Oxidationsmittel, bestehend aus einem Reaktor mit einem Auslaß für das Synthesegas und einem Schlackenaustrag sowie mit geson­ derten Brennern für Kohlenstaub und für Erdgas, dadurch gekennzeichnet, daß
der Innenraum des Reaktors (210) in zumindest zwei Re­ aktionszonen (223, 224) unterteilt ist, wobei in der ersten Reaktionszone (223) die mit Sauerstoff beauf­ schlagten Kohlenstaubbrenner (211) und in der stromab angeordneten zweiten Reaktionszone (224) die zusätzlich mit Dampf (20) beaufschlagten Erdgasbrenner (212) ange­ ordnet sind und
Steuerelemente (111, 121, 131, 141) zur Mengensteuerung der dem Reaktor (210) zugeführten Materialien entspre­ chend einem wählbaren H2/CO-Verhältnis zwischen 0,5 und 3,0 im Synthesegas vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstaubbrenner (211) und die Erdgasbrenner (212) zur Ausbildung der beiden Reaktionszonen (223 und 224) in einem vorgewählten axialen Zwischenabstand im zylindrischen Reaktor (210) tangential zu dessen Innen­ wandung angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reaktorinnenraum durch eine mittlere Einschnürung in die beiden Reaktionszonen (231, 232) unterteilt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Reaktors (210) zwi­ schen der unteren ersten und der oberen zweiten Reakti­ onszone (223, 224) Anschlüsse (213) zum Zuführen von zusätzlichem Sauerstoff vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor (210) eine Wärmerückge­ winnungs-Einrichtung (213) zum Erzeugen des Wasserdamp­ fes zugeordnet ist.
12. Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas aus Kohlen­ staub, Erdgas und einem gasförmigen Oxidationsmittel, gekennzeichnet durch
  • - einen ersten Reaktor (280), der mit einem Kohlen­ staub/Sauerstoff-Gemisch und mit Dampf beaufschlagte Brenner (211, 212) aufweist, und
  • - einen mit den Reaktionsprodukten aus dem ersten Reak­ tor (280) beaufschlagten zweiten Reaktor (260), in dem Zuführungen (121) zur gesteuerten Zufuhr von Erd­ gas (20) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Katalysator in dem zweiten Reaktor (260) vorge­ sehen ist.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13 in einer Anlage zur Erzeugung von Methylalkohol und zur Energieerzeugung, wobei der Vorrichtung eine Einrichtung zur Synthese von Methylalkohol aus dem Syn­ thesegas und eine Einrichtung zur Energieerzeugung nachgeschaltet sind.
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