DE2201278A1 - Verfahren zur erzeugung eines mit erdgas austauschbaren gases - Google Patents

Verfahren zur erzeugung eines mit erdgas austauschbaren gases

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DE2201278A1 DE19722201278 DE2201278A DE2201278A1 DE 2201278 A1 DE2201278 A1 DE 2201278A1 DE 19722201278 DE19722201278 DE 19722201278 DE 2201278 A DE2201278 A DE 2201278A DE 2201278 A1 DE2201278 A1 DE 2201278A1
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    • C10J1/207Carburetting by pyrolysis of solid carbonaceous material in a fuel bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • Verfahren zur Erzeugung eines mit Erdgas austauschbaren Gases Die Erfindung betrifft die Herstellung eines methanreichen Gases, das natürliches Erdgas ersetzen oder mit diesem ohne Veränderung der vorgeschriebenen Spezifikation vermischt werden kann, aus einem durch Vergasen von Kohle unter erhöhtem Druck erzeugten, an Oxyden des Kohlenstoffes reichen Rohgas.
  • Ein solches, mit Erdgas austauschbares oder mischbares Gas soll mehr als 88. Vol. % Methan, kein Kohlenmonoxyd, weniger als 2 Vol.
  • Vas serst6ft und nur wenig Kohlendioxyd, Stickstoff und Argon enthalten. Ein geringer Gehalt an Kohlendioxyd kann mittels einer Gas wäsche eingestellt werden.
  • Es ist bekannt, Oxyde des Kohlenstoffes an Katalysatoren, die Metalle der 8. Gruppe des periodischen Systems, insbesondere der Eisengruppe und der Platingruppe enthalten, zu hydrieren, wobei je nach Wahl des Katalysators flüssige Kohlenwasserstoffe oder Methan entstehen.
  • In dem als "Fischer-Tropsch-Synthese" bekannten Verfahren werden aus einem z. 3. durch Druckvergasung von Kohle mit Sauerstoff und Wasserdampf erzeugten und sorgfältig gereinigten Gas bei Temperaw turen unter 260°C und unter Drticken von 2 bis 30 atü an Kobalt oder Eisen enthalten den Katalysatoren durch Hydrierung des Kohlenmonoxyds flüssige Kohlenwasserstoffe hergestellt. Die Belastung des speziellen Katalysators wird dabei unter strenger Einlialtung der Temperaturgrenzen so gewählt, daß die als Nebenreaktion eintretende Methanbildung weit zurückgedrängt wird. Die frei werdende Reaktionswärme wird dadurch abgeführt, daß der Katalysator in enge Rohre eingefüllt ist, die von einem unter Druck siedenden Kühlmittel umgeben sind.
  • Für die Hydrierung der in einem Druckvergasungsgas aus Kohle enthaltenen Oxyde des Kohlenstoffes zu Methan wird man einen hochaktiven Hydrierkatalysator wählen und aus Gleichgewichts gründen für die stark exotherme Methanbildung bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen arbeiten. Im Temperaturbereich der Methanisierung ist aber auch die Bildung von freiem Kohlenstoff durch die Boudoua«d-Reaktion möglich und durch den vergleichsweise hohen CO-Gehalt im Druckvergasungsgas auch begünstigt.
  • Es wurde gefunden, daß Gase mit relativ hohem Gehalt an Kohlenmonoxyd an aktiven Hydrierkatalysatoren methanisiert werden können, ohne den Katalysator fiermisch zu schädigen und/oder die Rußbildung aus der Boudouard-Reaktion zu begünstigen, wenn in dem zu methanisierenden Gas ein hohes CO2/CO-Verhältnis eingestellt und der CO-Gehalt auf eine vergleichsweise geringe Konzentration beschränkt wird. Da auf diese Weise die Konzentration einer Reaktionskomponente der Boudouard-Reaktion, nämlich des Kohlenmonoxyds herabgesetzt wird, die Konzentration eines Reaktionsproduktes dieser Reaktion aber erhöht wird, ist die Rußbildung nach der Boudouard-Reaktion so benachteiligt, daß sich in der rascheren Methanbildungsreaktion das Kohlenmonoxyd ausschließlich zu Methan umsetzt.
  • Die Hydrierung von Kohlenmonoxyd zu Methan erfordert je Mol. CO drei Mol. H2, die Hydrierung von Kohlendioxyd sogar vier Mol. H2 je Mol. CO2.
  • Die durch Druckvergasung von Kohlen mit Wasserdampf und gegebenenfalls Sauerstoff erzeugten Gase enthalten im allgemeinen einen hohen Anteil an CO2 und CO, so daß der Wasserstoffgehalt für eine vollständige Hydrierung des Kohlenmonoxyds nicht ausreicht. Wenn der Wasserstoffgehalt dieses Gases durch Konvertierung eines Teils des darin enthaltenen Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umgesetzt wird, dann ergibt sich der Vorteil, daß dabei auch das Verhältnis CO2:CO erliöht und der Gehalt an CO vermindert wird. Um bei der Methanisierung das gesamte-CO aufzabrauchen, muß der Wasserstoffanteil mindestens das Dreifache des CO-Anteils betragen und soll über 4, vorzugsweise zwischen 4 und 7.
  • liegen. Damit der Wasserstoffanteil in der Methanisierung völlig auf-H2 gebraucht wird, darf das Verhältnis den Wert 1 nicht 3 CO+4 CO2 übersteigen.
  • Es wurde gefunden, daß dieses Verhältnis in dem aus dem Primärgas durch Reinigung und teilweise Konvertierung des Kohlenmonoxyds hergestellten Synthesegas zweckmäßig auf einen Wert von 0, 95 bis 0, 45, vorzugsweise zwischen 0,85 und 0,55, eingestellt wird.
  • Es wurde weiter gefunden, daß das Eintritts gas in den Katalysator auf einem CO-Gehalt von maximal 4 Vol. % und ein CO2/CO-Verhältnis' von mindestens 4 eingestellt sein soll, um bei der Methanisierung -die Wärmeentwicklung der Methanbildung zu beherrschen und die Rußbildung aus der Boudouard-Reaktion zu verhindern.
  • Diese Begrenzung des CO-Anteils im Eintritts gas erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß dem gereinigten und durch teilweise Konvertierung des Kohlenmonoxyds mit Wasserstoff angereicherten Synthesegas vor dem Eintritt in die Methariaerung Wasserdampf enthaltendes Reaktionsprodukt der Methanisierung zugefügt wird.
  • Die Methanisierung selbst wird an Hydrierkatalysatoren, die Elemente der Eisengruppe und/oder der Platingruppe, also Eisen, Kobalt, Nickel, Platin, Palladium, Ruthenium auf einem keramischen, temperaturbeständigen und was 5 erdampftesten Trägermaterial enthalten, -vorzugsweise an nickelreichen Katalysatoren, bei Temperaturen von 250 bis 6000C, vorzugsweise bei 280 bis 4800C ausgeführt, und aus dem Produktgas werden CO2 ausgewaschen und Wasserdampf auskondensiert.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines methanreichen, mit Erdgas austauschbaren Gases aus einem durch Druckvergasung von Kehle erzeugten Primärgas durch Hydrierung der darin enthaltenen Oxyde des Kohlenstoffes an Methanisierlmgskatalysatorel.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Primärgas von Katalysatorgiften gereinigt und durch Konvertieren eines Teils seines Kohlenmonoxydanteils mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff auf ein Verhältnis # #### ### unter 1, vorzugsweise von 0,95 bis 0,45, insbesondere 0,85 bis 0,55 eingestellt und durch Zumischen von Kohlendioxyd und Wasserdampf enthaltenden Methanisierungspro dukt auf einen Kohlenmonoxydgehalt von maximal 4 Vol. % und auf ein CO2: CO-Verhältnis von mindestens 4 gebracht und danach mit einer Eintrittstemperatur von mindestens 2500C über einen MethanisierungskatalYsator geleitet wird und daß aus dem abgeleiteten Reaktionsprodukt der Methanisierung Kohlendioxyd und Wasserdampf abgetrennt werden.
  • Der Methanisierungskatalysator kann in mehrere Schichten unterteilt werden, wobei jeder Katalysatorschicht ein Kühlsystem folgt. Zur Beeinflussung des Reaktionsverlaufes kann zwischen diese Schichten Synthesegas eingeleitet werden. Vor der letzten Katalysatorschicht kann das gesamte Reaktionsgemisch oder ein Teilstrom davon unter Kondensation von Wasserdampf abgekühlt und nach Wiedererwärmung durch die letzte Katalysatorschicht geführt werden Auf diese Weise werden besonders geringe Restkonzentrationen an Wasserstoff im Endprodukt erreicht.
  • Um die überschüssige. Reaktionswärme der Methanisierung nutzbar zu machen, werden in der den Katalysator durchströmenden Reaktionsmischung beträchtliche Temp eratursteigerungen zugelassen.
  • Die Austrittstemperatur des Methanisieruiigsproduktes aus dem Katalysator soll 6000 nicht übersteigen und vorzugsweise unter 4800C liegen. Diese Austrittstemperatur kann dadurch eingestellt werden, daß die. Eintrittstemperatur auf den reaktionsfähigen Gehalt an CO und C02 des Eintritts gas es abgestimmt wird.
  • Wegen der Empfindlichkeit der nickelhaltigen Methanisierungskatalysatoren gegenüber Katalysatorgiften bedarf das aus Kohle erzeugte Druckvergasungsgas einer sehr sorgfäljtigen Reinigung, die vor oder nach der Konvertierung eines CO-Anteils des Primärgases erfolgen.
  • kann.
  • Zur teilweisen Konvertierung se.ines CO-Anteils kann das gesamte Gas oder nur ein Teilstrom desselben durch die Konvertierungsanlage geführt werden. Wenn die Konvertierung in bekannter Weise an einem Molybdän und Nickel oder Kobalt enthaltenden Katalysator ausgeführt wird, dann können durch unvollständige: Kühlung des Primärgases die Teeröl- und Leichtöldämpfe und der Wasserdampf weitgehend im rohen Primärgas gelassen werden.
  • Bei einer solchen Kühlung des rohen Primärgases, die in bekannter Weise in einem Waschkühler und gegebenenfalls einem Abhitzekessel erfolgt, wird eine Gastemperatur von 170 bis 2l00C erreicht. Der dabei im Gas verblcibende Wasserdampf dient in der Konvertierung zur Umwandlung des Kohlenmonoxyds.
  • In der Gasreinigung sind außer den Schwefelverbindungen, (Schwefelwasserstoff, organische Schwefelverbindungen und insbesondere COS), auch HCN, NH3 und dampfförmige, insbesondere ungesättigte, harzbildende Kohlenwasserstoffe und Spuren von Phenolen und Fettsäuren aus dem Primärgas abzuscheiden, während der Gehalt des Gases an Kohlendioxyd auf einen gewünschten Gehalt eingestellt werden soll.
  • Hierfür eignen sich besonders Gaswaschverfahren mit physikalisch wirkenden, vorzugsweise organischwen flüssigen Absorption smitteln.
  • Infolge ihres besseren Lösungsvermögens für H2S und COS vor C02 können mittels solcher Verfahren die Schwefelverbindungen vollständig und selektiv ausgewaschen werden, während ein wesentlicher Anteil des CO2 im gewaschenen Gas verbleibt. In dem durch die CO-Konvertierung mit H2 angereicherten Gas können auf diese Weise je nach 3?rozessführung "5 bis 30 Vol. % irn entschwefelten Primärgas (Synthesegas) belassen werden. Gaswaschverfahren mit physikalisch wirkenden Absorptionsmitteln können auch zur Auswaschung des CO2 aus dem ab zuleitenden Methanisierungsprodukt verwendet werden. Vorzu gs -weise wird für die Entschwefelung des Primärgases und für die Auswaschung von C02 aus dem Methanisierungsprodukt das gleiche Absorptionsmittel verwendet. Dabei kann die Regeneration der beladenen Absorptionsmittel aus den beiden Stufen in bekannter Weise teilweise gemeinsam erfolgen.
  • Außerdem kann das bei der Reinig,mg des methanisierten Gases mit C°2 beladene Absorptionsmittel insgesamt oder als Teilstrom als Absorptionsmittel für die Entschwefelung des Primärgases verwendet werden. Der CO2-Gehalt des Absorptionsmittels kann, gegebenenfalls durch teilweise Entspannung, auf den CO2-Partialdruck im Primärgas so eingestellt werden, daß bei der Entschwefelung kein oder nur wenig CO2 ausgewaschen oder sogar C02 aus dem Absorptionsmittel an das entschwefelte Gas abgegeben wird.
  • Zur Verwendung in den beiden Gasreinigungsstufen mit teilweise gerneinsamer Regeneration eignen sich be-sonders solche organischen Lösungsmittel, die eine genügende Selektivität für H2S und COS vor CO2 und auch ein gutes Lösungsvermögen für CO2 haben. Für die Absorption bei Umgebungstemperatur sind das insbesondere hochsiedende Lösungsmittel wie z. B. N-Methylpyrrolidon> Propylencarbonat Polyäthylenglykol-Dimethyläther und dergl. . Bei tiefen Ab sorptions temperaturen unter OOC (Eispunkt) eignen sich Methanol, Toluol, Xylol und dergl.
  • Zur Reinigung von Druckvergasungsgas aus Kohle auf die für nachfolgende katalytische Prozesse nötige Synthesereinheit hat sich eine Gaswäsche mit Methanol bei Temperaturen unter -200C bewährtj in der bei Abkühlung des Gases unter OOC in Gegenwart von Methanolauch Wasserdampf, Kohlenwasserstoffdämpfe, HCN und i3 aus dem -Gas abgetrennt werden Die Methanisierung selbst erfolgt an einem Hydrierkatalysator, vorzugsweise an einem hochaktiven Nickelkatalysator, der beispielsweise 20 bis 60 Gew.% Nickel auf einem oxydischen oder silikatischen Trä-- germaterial enthält. Die Eintrittstemperatur --des -durch Zumischen von CO2 und Wasserdampf enthaltendem Methanisierungsprodukt auf die oben bezeichneten Bedingungen eingestellten Eintritts gases beträgt mindestens 2500C. Sie wird unter Berücksichtigung des CO-Gehaltes so bemessen, daß das methanisierte Gas mit einer Temperatur unter 600°C, vorzugsweise unter 480°C aus dem Methanisierungsreaktor austritt. Aus dem durch die Wärmetönung des gebildeten Methans erhitzten Gas kann in einem Abhitzkessel ein Teil seiner fühlbaren Wärme als Hochdruckdampf gewonnen werden, der gegebenenfalls nach arbeitleistender Entspannung als Vergasungsmittel in der Kohle-Druckvergasung verwendet wird.
  • Unter den genannten Bedingungen können in dem methanisierten Gas nach Auswaschen des Kohlendioxydgehaltes auf einen zulässigen Rest Methangehalte von 88 bis 98 Vol. % erreicht werden. Der Rest entfällt auf2, N2, Ar und CO2.
  • In der Figur ist das Fließschema einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt.
  • Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem Druckgaserzeuger 1 mit dem anschließenden Waschkühler 2 und dem Teerscheider 3, dem Rohgaskühlsystem 4, dem Konvertierungsreaktor 5, der Gasreinigungsanlage 6, dem Methanisierungsreaktor 7, dem Reaktor 8 für die Nachmethanisierung und der Produktgasreinigung 9. Erhitzer und Kühler, die als Wärmetauscher ausgebildet sind und im Verfahren verfügbare Wärme von heißeren zu kälteren Stellen übertragen, sind zur Vereinfachung des Fließschemas weggelassen.
  • Dem Druckgaserzeuger 1 wird durch die Schleuse 10 die zu vergasende Kohle zugeführt. Die Vergasungsmittel Wasserdampf und Sauerstoff werden durch Leitungen 11 und 12 in den Druckgaserzeuger eingeführt.
  • Der Vergasungsrdickstand wird durch die Aschenschleuse 13 ausgetragen.
  • Das heiße teerhaltige Rohgas gelangt durch die Verbindungsleitung 14 in den Waschkühler 2 und wird darin mit Wasser und Teeröl enthaltendem Kondensat, das dem Teerscheider 3 durch die Leitung 15 entnommen und mittels der Pumpe 16 auf den Kopf des Waschkühlers 2 gefördert wird, im Gleichstrom gewaschen. Dabei wird ein Teil des Kondensates verdampft, während hochsiedende, insbesondere pechartige Teeranteile auskondensieren und im Rohgas mitgeführten Staub mitreißen.
  • Das irr Sumpf des Waschkühlers anfallende Kondensat wird in der Leitung 17 zum Teerscheider 3 zurückgeführt. Der staubhaltige Schwerteer sammelt sich im Sumpf des Teerscheiders und wird daraus durch die Leitung 18 entnommen und in den Gaserzeuger zurückgeführt. In diesem wird el weiter zersetzt-und auf diese Weise beseitigt. Aus dem Waschkühier 2 gelangt das Rohgas in der Leitung 19 in das Rohgaskühlsystem 4, für das hier ein Abhitzekessel steht. Dieses kann mehrstufig ausgebildet sein und z. B. aus mehreren Abhitzekesseln und/oder direkten Rieselkühlern bestehen, in denen das Gas mit daraus gewonnenem kälteren Kondensat in Berührung gebracht wird. Das in dem Rohgasküiil system überschüssig anfallende Kondensat, das überwiegend aus Teeröl besteht, wird durch die Leitung 20 abgezogen. In diesem Kühlsystem wird das Rohgas bis in die Nähe des Taupunktes, etwa 180 bis 2100C gekühlt, so daß der in der Druckvergasung nicllt zersetzte Wasserdampf überwiegend im Gas verbleibt und in der nachfolgenden Konvertierung ausgenutzt werden kann.
  • Die Erhöhung des Wasserstoffgehaltes durch Konvertieren eines Teils des Kohlenmonoxyds erfolgt im Konvertierungsreaktor 5.
  • Zweckmäßig erfolgt die Kohlenmonoxydkonvertierung nur in einem Teilstrom des Rohgases, der danach mit dem anderen Teilstrom gemischt und zur Gas reinigung geführt wird.
  • Ein Teil des aus dem Rohgaskühlsystem in der Leitung 21 abströmen~ den Rohgases wird in der Leitung 22, die als Aufheizer einen Wärmeaustauscher enthalten kann, zum Konvertierungsreaktor 5 geleitet und ind diesem an einem bekannten schwefelfesten Katalysator umgesetzt.
  • Dabei werden im Gas enthaltene Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff abgebaut, und das Kohlenmonoxyd wird bis zu einer Restkonzentration von etwa 4 Vol. % mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umgesetzt.
  • Der unbehandelte Rohgasstrom in Leitung 23 und der Konvertgasstrom in Leitung 24 werden in der Leitung 25 durch einen Vorkühler 26 zur Gasreinigungsanlage 6 geführt.
  • Im Vorkühler, der zweckmäßig mehrstufig ausgebildet ist und Wärmeaustauscher, Abhitzekessel und dergl. enthalten kann, wird das Gas aus Umgebungstemperatur oder auch darunter abgekühlt, um Wasserdampf und Kohlenwasserstoffdämpfe (Leichtöl) abzuscheiden und der nachfolgenden Gasreinigung weitgehend fernzuhalten. Die Gasreinigung, die in dem Fließschema nur mit dem Absorptionsturm 6 berücksichtigt ist dient der Entfernung von Katalysatorgiften; insbesondere von Schwefelwasserstoff, COS, NH3, HCN und d.ergl., wobei aber das CO2 mit ebier wählbaren Restkonzentration im gereinigten Gas verbleiben soll.
  • Hierzu eignet sich vorzugsweise eine an sich bekannte Waschung des Gases mit einer organischen polaren Flüssigkeit, insbesondere Me thanol, bei Temperaturen unter -200C, bei der alle katalysatorschäd lichen Gasverunreinigungen gemeinsam ausgewaschen werden. Um dabei die Absorption von Kohlendioxyd zu begrenzen, wird als Absorptionsmittel kohlendioxydhaltiges Methanol verwendet, das in noch zu beschreibender Weise aus dem Waschmittelkreislauf der Produktgasreinigung 9 entnommen und in der Leitung 47 der Gasreinigungsanlage 6 zugeführt wird.
  • Aus der qasreinigung strömt das nunmehr reine Synthesegas in der Leitung 27 zum Methanisierungsreaktor und wird vor Eintritt in diesemmit primärem noch Wasserdampf und Kohlendioxyd enthaltenden Methanisierungsprodukt aus Leitung 28 gemischt, um die erfindungsgemäßen Eintrittskonditionen des S,vnthesegases vollends herzustellen Das ini Methanisierungsreaktor enthaltene Katalysatorbett kann in m-ehrere , z. B. zwei Schichten 30 und 32 unterteilt sein. Jeder Katalysatorschicht ist ein mit einer nicht dargestellten Dampftrommel'verbundenes Kühlsystem 31, 33 nachgeschaltet. Zur Beeinflussung der Reaktion kann zwischen benachbarten Schichten Synthese gas, vorzugsweise kalt, eingeführt werden, wie durch die Leitung 34 dargestellt.
  • Das primäre Produktgas wird aus dem Methanisierungsreaktor durch die Leitung 35 entnommen. Ein Teil davon wird in der Leitung 28 zur Einmischung in das Synthesegas aus der Leitung 27 vor den Methnnisierungsreaktor 7 zurückgeführt. Der andere T-eil strömt in der Lei-.
  • tung 36 durch ein Wärmeaustausch- und Kühisystem 37, in dem das Reaktionswasser auskondensiert und über die Leitung 48 aus geschleust wird, zur Nach@ethanisierung 8, die der noch weitergehenden Verminderung des Wasserstoffgehaltes durch Methanisierung dient. Dann strömt das Gas in der Leitung 38 zur Produktgasreinigung 9, in der aus dem Gas nach Abkühlen und Auskondensieren des neu gebildeten Wasserdampfes das Kohlendioxyd ausgewaschen wird. Diese Auswaschung wird in gleicher Weise wie in der Gasreinigung 6 mit Methanol bei tiefen Temperaturen vorgenommen.- Am Kopf des Absorptionsturmes 9 strömt das Reingas in der Leitung 41 zur Verwendung ab. Die Produktgasreinigung 9 ist wiederum nur mit der Absorptionsstufe dargestellt. Das daraus anfallende, mit Kohlendioxyd beladene Absorptionsmittel wird in der Leitung 39 zu einer nicht dargestellten Regeneration geführt, in der das Kohlendioxyd in bekannter Weise durch Entspannen, Erhitzen, Abstreifen mit Inertgas, Abpumpen oder dergl.
  • regeneriert und danach durch die Leitung 40 auf den Absorptionsturm zurückgeführt wird.
  • Um die Auswaschung von Kohlendioxyd aus dem Synthesegas in der Gasreinigung zu begrenzen, wird ein Teilstrom des beladenen Absorptionsmittelstromes aus der Produktgasreinigung, der mit Kohlendioxyd etwa gesättigt ist, durch partielle Entspannung auf einen solchen Kohlendioxydgehalt gebracht, daß er bei Verwendung in der Gasreinigung 6 aus dem Gemisch von Primärgas und konvertiertem Primärgas nur einen Teil des darin enthaltenen Kohlendioxyds aufzunehmen vermag. Dieser Teilstrom ist durch die Leitung 42 mit der Entspannungsvorrichtung 43 bezeihnet.
  • Das aus dem Absorptionsturm der Gas reinigung 6 durch die Leitung 44 ablaufende, mit allen Gasveronreinig!mgen beladene Methanol wird in einer Regenerationsanlage 45 durch Entspannen und Aufkochen in eine Destillationskolonne vollständig regeneriert und danach durch die Leitung 46 in den Waschmittelkreislauf der Produktgasreinigung 9 zurückgeführt.
  • Beispiel Aus einer Steinkohle mit 47 % flüchtigen Bestandteilen, bezogen auf asche- und wasserfreie Kohle (waf), wird im Druckgaserzeuger 1 ein Rohgas erzeugt. Der Aufwand an Vergasungsmitteln, Wasserdampf und Sauerstoff (98 Vol. % 02) beträgt dabei 1, 03 to Dampf bzw. 190 Nm3 Sauerstoff je to Kohle (waf).
  • Das Rohgas hat nach Abkühlung auf 1900 im Rohgaskühler 3 folgende Zusammensetzung (trocken): CO2 29,6 Vol. % CO 18,8 " H2 39,8 " CH4 11,5 H2S 0,3 Es enthält außerdem 0, 75 Nm3 Wasserdampf und 0; 056 kg schwefelhaltige Teere und Öle als Dampf je Nm3 Rohgas.
  • 1000 Nm3 /h dieses Gases, entsprechend 0,52 to Kohle (waf) werden nach der Rohgaskühlung auf 186°C inzwei Teilströme verzweigt. Ein Teilstrom von 710 Nm3/h wird-durch den Konvertierungsreaktor geführt, wobei 810 Nm3 konvertiertes Gas entstehen, die mit dem anderen Teilstrom von 290 Nrn3/h vereinigt werden.
  • Das restultierende Mischgas hat folgende Zusammensetzung (Vol. %): CO2 36,2 Vol.% CO 7;7 H2 45,4 " CH4 10,4 " H2S 0,3 " Es enthält außerdem noch Wasserdampf und Leichtöldämpfe, die bei der Abkühlung für die nachfolgende Gasreinigung auskondensiert und abgetrennt werden. Die Gasreinigung erfolgt durch Waschen des Gases mit Methanol bei -400C. Darin sind Absorptionsmittelmenge und Absorptionstemperatur so abgestimmt, daß das Gas auf eine Restkonzentration an Schwefelverbindungen unter 0,1 1 ppm gereinigt wird, wobei auch alle anderen Verunreinigungen wie HCN und ungesättigte Kohlenwasserstoffe vollständig ausgewaschen werden.
  • hinter dieser Gasreinigung fallen stündlich 840 Nm3 Synthesegas folgender Zusammensetzung an: CO2 16,6 Vol. % CO 10,2 " H2 59'6 " CH4 13,6 " Dieses Gas ist trocken.
  • Um die für die Methanisierung geeignete Zusammensetzung einzustellen wird es mit 2520 Nm3 des aus dem Methanisierungsreaktor abströmenden, noch Wasserdampf und Kohlendioxyd enthaltenden Reaktion -produktes gemischt, auf 3000C vorgewärmt und dann in den Reaktor geleitet. Der Reaktor enthält einen hochaktiven Nickelkatalysator, der 25 Gew.% Nickel auf einem Trägermaterial aus Aluminiumoxyd enthält.
  • Bei der Methanisierung erhöht sich die Temperatur des Gases um 1500C auf 4500C. Zugleich tritt im Gas eine Volumenkontraktion ein.
  • Aus dem eingesetzten Synthesegas entstehen 367 Nm3/h eines methanreichen Gases folgender Zusammensetzung (trocken): CO2 22>8 Vol.% CO 0,5 " H2 7,6 " CH4 69,1 " Um den restlichen Wasserstoff weiter zu vermindern, wird das Gas auf etwa 700C unter Ausscheidung von Wasserdampf gekühlt und nach Aufheizen in einem Wärmeaustauschsystem auf 2900C in einem Nachreaktor an einem Nickelkatalysator der gleichen Art wie im Methanisierungsreaktor behandelt, wobei der Wasserstoff weitgehend mit restlichem CO"uiid einem Teil des CO2 zu Methan umgesetzt wird.
  • Dadurch entstehen 341,5 Nm3/h Gas folgender Zusammensetzung: CO2 23,0 Vol. % CO 0,0 " H2 0,7 " CH4 76,3 " Nach Abkühlen des Gases und Auswaschen des Kohlendioxyds auf einen Rest von 1 Vol. % CO2 werden 265 Nm3 Methangas mit einem unteren Heizwert von 9360 kcal/Nm3 und folgender Zusammensetzung erhalten: CO2 1,0 Vol. % CO 0,0 " H2 0,9 " CH4 98,1 " PATENTANSPRÜCHE

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1) Verfahren zur Erzeugung eines methanreichen, mit Erdgas aus tauschbarcn Gases aus einem durch Vergasung von Kohle unter erhöhtem Druck erzeugten Primärgas durch katalytische Hydrierung von darin enthaltenen Oxyden des Kohlenstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß das Primär gas von Katalysatorgiften gereinigt und durch Konvertieren eines Teils seines Kohlenmonoxydgehaltes mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff auf ein Verhält-H2 nis unter 1 eingestellt und durch Zumischen von Me-3 CO+4 CO2 thanisierungsprodukt auf einen Kohlenmonoxydgehalt von maximal 4 Vol. % und auf ein CO2: CO-Verhältnis von mindestens 4 gebracht und danach mit einer E intrittstexuperatur von mindestens 2500 C über einen Methanisierungskatalysator geleitet wird, und daß aus dem Methanisierungsprodukt Kohlendioxyd ausgewaschen wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver-H2 hältnis im Primärgas auf 0,95 bis 0,45, vorzugsweise 3 CO+4 CO2 auf 0, 85 bis 0, 55 eingestellt wird.
  3. 3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittstemperatur des Gases in den Methanisierungskatalysator derart eingestellt wird, daß die Austrittstemperatur des Methanisierungsproduktes aus der Katalysatorschicht 6000C nicht übersteigt und vorzugsweise weniger als 4800C beträgt.
  4. 4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Methanisierungskatalysator in Schichten unterteilt ist und daß zwischen zwei oder mehreren Schichten Synthesegas eingeführt wird.
  5. 5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der letzten Katalysatorschicht das Reaktionsgemisch oder ein Teilstrom desselben unter Verminderung seines Wasserdampfgehaltes gekühlt und wieder erwärmt wird.
  6. 6) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Methanisierungskatalysator als aktive Komponente Elemente der Eisengruppe (Fe, CO, Ni) oder der Platingruppe (Pt, Pd, Ru) auf einem wass erdampffesten keramischen Trägermaterial enthält.
  7. 7) Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Konvertierung des im Primärgas enthaltenen Kohlenmonoxyds im ungereinigten Primärgas an einem Molybdän und Kobalt oder Nickel enthaltenden Katalysator vor genommen wird.
  8. 8) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärgas vor oder nach der teilweisen Konvertierung des darin ent haltenen Kohlenmonoxyds durch Waschen mit einem physikalisch wirkenden organischen Lösungsmittel entschwefelt wird.
  9. 9) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Methanisierungsprodukt das Kohlendioxyd mit einem physikalisch wirkenden organischen Lösungsmittel ausgewaschen wird.
  10. 10) Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entschwefelung des Primärgases und zur Auswaschung des Kohlendioxyds aus dem Methanisierungsprodukt dasselbe Lösungsmittel verwendet wird.
  11. 11) Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis rot dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des bei der Waschung des Methanisierungs produktes mit Koiilendioxyd beladenen Lösungsmittels gegebenenfalls nach teilweiser Entspannung als Lösungsmittel bei der Entschwefelung des Primärgases verwendet wird.
  12. 12) Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel eine wasserlosliche organische polare Verbindung bei Temperaturen unter 0°C, vorzugsweise unter -200C verwendet wird.
  13. 13) Verfahren nach Anspruch 12, daß als Lösungsmittel Methanol -verwendet wird.
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