DE2240355C3 - Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr - Google Patents

Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr

Info

Publication number
DE2240355C3
DE2240355C3 DE2240355A DE2240355A DE2240355C3 DE 2240355 C3 DE2240355 C3 DE 2240355C3 DE 2240355 A DE2240355 A DE 2240355A DE 2240355 A DE2240355 A DE 2240355A DE 2240355 C3 DE2240355 C3 DE 2240355C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
treatment
heat
fuel
gas
rooms
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.)
Expired
Application number
DE2240355A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2240355B2 (de
DE2240355A1 (de
Inventor
Egon 4630 Bochum Haese
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH
Original Assignee
Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH filed Critical Dr C Otto & Comp 4630 Bochum De GmbH
Priority to DE2240355A priority Critical patent/DE2240355C3/de
Priority to NL7310712A priority patent/NL7310712A/xx
Priority to IT51836/73A priority patent/IT990140B/it
Priority to GB3755673A priority patent/GB1424740A/en
Priority to US05/388,347 priority patent/US4005045A/en
Priority to JP48091345A priority patent/JPS5226521B2/ja
Priority to FR7329884A priority patent/FR2196381B1/fr
Priority to LU68240A priority patent/LU68240A1/xx
Priority to CA179,108A priority patent/CA1001415A/en
Priority to BE134706A priority patent/BE803749A/xx
Publication of DE2240355A1 publication Critical patent/DE2240355A1/de
Publication of DE2240355B2 publication Critical patent/DE2240355B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2240355C3 publication Critical patent/DE2240355C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00—Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/463—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension in stationary fluidised beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C10J2300/0933—Coal fines for producing water gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr, bei dem ein Vergasungsmittel und der umzuwandelnde Brennstoff in mehreren hintereinander geschalteten Behandlungsräumen zusammengeführt werden. Dabei ist unter einem Brennstoff sowohl ein fester oder ein flüssiger Brennstoff als auch ein Gas zu verstehen.
Ein Beispiel für eine solche endotherm verlaufende Reaktion ist die Umwandlung eines methanreichen Gases, z. B. Erdgas, unter Verwendung von Wasserdampf als Vergasungsmittel in ein Synthesegas, das in erster Linie Wasserstoff enthält. Ein solches Spaltverfahren wird üblicherweise in geschlossenen, mit einem Katalysator gefüllten Behandlungsräumen durchgeführt, die mittelbar durch heiße Gase erhitzt werden, welche die Räume bzw. Rohre, in denen sich der Spaltprozeß abspielt, umspülen.
Es ist bekannt, hierfür das als Kühlgas bei Kernreaktoren anfallende Helium zu verwenden. Dabei ist vorgesehen, den Spaltofen als Röhrenofen auszubilden, der einerseits die senkrechten, mit Katalysatormasse gefüllten Behandlungsräume für den Spaltvorgang, anderseits die für die Wärmezufuhr dienenden Durchflußräume für das gewöhnlich aus Helium bestehende Kernreaktor-Kühlgas enthält.
Mit Rücksicht darauf, daß die mit Katalysatoren gefüllten Räume wegen der begrenzten Leitfähigkeit der Füllung und dem Erfordernis einer gleichmäßigen Erwärmung des hindurchströmenden Gases nur einen
ίο verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben können, ergeben sich für wirtschaftlich vertretbare Anlagen solche mit einer sehr großen Anzahl von Spaltrohren. Da bei der Aufheizung der Spaltrohre auf Prozeßtemperatur mit einer erheblichen Längendehnung zu rechnen ist, spielt die Kompensation dieser Dehnung eine erhebliche Rolle. Man muß berücksichtigen, daß die Kompensationselemente mit den Gassammlern in dem Beheizungsraum liegen, der wegen des hohen Druckes, unter dem das Kühlgas des Kernreaktors steht, unzugänglich ist. Auch ist die Materialbelastung, besonders an den Schweißnähten und im Bereich der Durchführungen nach außen, sehr kritisch. Man wird bei solchen Anlagen, bedingt durch deren unmittelbaren Einbau in den nuklearen Kühlkreislauf, mit allen sich daraus ergebenden kernreaktorspezifischen Konsequenzen, also mit einem hohen Aufwand für Fertigung und Betrieb zu rechnen haben.
Unabhängig von dem bekannten Bemühen, die notwendige Reaktionsenergie in Form von Wärme aus dem Kühlkreislauf von Kernreaktoren einzubringen, wird in der DE-OS 20 22 076 ein Weg aufgezeigt, die notwendige Menge an Vergasungsmittel — in diesem Falle Wasserdampf — dadurch zu verringern, daß der Prozeß mehrstufig durchgeführt wird. Dabei wird die eingesetzte Kohlenwasserstoffmenge in Teilströme aufgeteilt, die dann vor einer jeden Reformierzone, die konventionell mit Brennstoff befeuert wird, dem jeweiligen Gas — Dampf bzw. Produktgas — zugemischt werden. Mit dieser Maßnahme wird die sonst unausweichliche Rußbildung vermieden, da das örtliche Wasserdampf/Kohlenstoff-Verhältnis vor der ersten Reformierzone ausreichend hoch ist, obwohl das Verhältnis, bezogen auf den Gesamtprozeß, in erwünschtem Maße kleingehalten wird. Die weiterhin vorgesehene Möglichkeit, den Teilströmen Wärme zuzuführen, dient ausschließlich der Einstellung einer geeigneten Eintrittstemperatur in die Reformierzonen.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, die Ausnutzung der Kernreaktorenergie bei endotherm verlaufenden Umwandlungsvorgängen nicht in der Form durchzuführen, daß die Behandlungsräume von außen mit dem Kernreaktor-Kühlgas beheizt werden, sondern dadurch, daß mittels des Kühlgases das gasförmige Vergasungsmittel auf eine solche Temperatür gebracht wird, daß seine fühlbare Wärme für den erforderlichen Wärmebedarf des endothermen Vorganges ausreicht. In diesem Fall könnte der Austausch der Kernreaktorenergie auf erprobte Wärmetauscherelemente beschränkt werden, während die eigentliche Brennstoffumwandlung davon unabhängig in einem autothermen Behandlungsraum erfolgen könnte. Dabei stellt sich allerdings heraus, daß bei den Temperaturbereichen, die für die Aufheizung der Vergasungsmittel ausnutzbar sind, und bei dem für den Umwandlungsvorgang benötigten Volumen an Vergasungsmittel die liesem aufzuprägende Wärmemenge nur einen Bruchteil der für den Vergasungsvorgang benötigten Wärmemenge beträgt.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe, über eine Erhitzung des gasförmigen Vergasungsmittels durch die Kernreaktorenergie den Wärmebedarf der endothermen Vergasungsvorgänge zu decken, in der Weise gelöst, daß dem Vergasungsmittel und gegebenenfalls auch dem Behandlungsprodukt vor Eintritt in die einzelnen Behandlungsräume in der: jedem Behandlungsraum zugeordneten Wärmeaustauschern durch die Kühlgase eines Kernreaktors mittelbar Wärme zugeführt wird und das durch den ersten Wärmeaustauscher zugeführte Vergasungsmittel zusammen mit einem Teil des Brennstoffes dem ersten Behandlungsraum zugeleitet, das hier entstehende Behandlungsprodukt im jeweils nächsten Wärmeaustauscher weiter erhitzt und dann dem jeweils nächsten Behandlungsraum zusammen mit einem weiteren Teil des Brennstoffes und dem jeweils letzten Behandlungsraum die restliche Menge des Brennstoffes zugeleitet wird und daß gegebenenfalls den Behandlungsräumen im Falle einer Kohlenwasserstoffumwandlung ein oder mehrere Behandlungsräume zur Gewinnung eines weiterzuverarbeitenden Reichgases vorgeschaltet sind, in denen Gemische schwerer Kohlenwasserstoffe mit Wasserstoff auch unter Zusatz von Wasserdampf behandelt und der Wasserstoff in einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher mittelbar 2; durch das Kühlgas des Kernreaktors erhitzt wird.
Falls die Umwandlung mit Hilfe von Katalysatoren durchgeführt werden soll, so ist, wenn dem Behandlungsraum ein Brennstoff zugeführt wird, der Methan oder einen anderen in größerem Umfang zur Bildung jo von Ruß neigenden Stoff enthält, die Menge des jedem Behandlungsraum zugeführten Brennstoffes so zu bemessen, daß nach Umwandlung des Brennstoffes das dem nächsten Wärmeaustauscher zugeführte Behandlungsprodukt einschließlich des unverbrauchten Verga- ü sungsmittels einen Gehalt an Methan bzw. anderen zur Rußbildung neigenden Stoffen hat, der bei den Arbeitsbedingungen des Wärmeaustauschers die Rußgrenze nicht erreichen läßt.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann also 4« das gasförmige Vergasungsmittel dem Wärmeaustausch mehrere Male unterworfen werden, nämlich in jeder der aufeinanderfolgenden Stufen; die insgesamt von dem Vergasungsmittel aufgenommene Wärmemenge kann also auf ein Mehrfaches gesteigert werden. An Hand der 4> nachfolgenden Diagramme wird gezeigt werden, daß nach den für den Prozeß zur Verfügung stehenden Temperaturbereichen des durch das Reaktor-Kühlgas dargestellten Wärmeträgers und nach dem gewünschten Grad der Umsetzung des Brennstoffes die Zahl der Stufen, die also der Anzahl der mit einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher versehenen Behandlungsräume entspricht, entsprechend zu bemessen ist.
Unter Anwendung des Prinzips der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise die Spaltung eines Kohlenwasserstoffgases, insbesondere eines methanreichen Gases, durchgeführt werden, bei der das Vergasungsmittel im wesentlichen durch Wasserstoff dargestellt wird. Vorzugsweise enthalten die Behandlungsräume hier Katalysatoren. Bei Endgasen, bei denen t>o ein hoher CO-Gehalt erwünscht ist, kann das Vergasungsmittel ein Gemisch von Wasserdampf und Kohlendioxid sein.
Vielfach besteht die Aufgabe, ein für die Spaltung geeignetes methanreiches Gas erst aus anderen tv> Brennstoffen, z. B. Erdöl zu gewinnen, in dem solche Mischungen schwerer Kohlenwasserstoffe mit Wasserstoff, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf, behandelt und bei Temperaturen zwischen 600 und 8000C und Drücken oberhalb 10 bar in heizwertreiche Gase umgewandelt werden. Die Gewinnung dieser Reichgase, die ebenfalls eine Wärmezufuhr erfordert, kann ebenfalls nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Dabei werden in der Regel Treibstrahl- oder Schlaufenreaktoren mit hoher innerer Umwälzung als Behandlungsräume angewendet Auch hierbei wird dann das Vergasungsmittel, in diesem Fall also der Wasserstoff, gegebenenfalls in Mischung mit Wasserdampf, zunächst im Wärmeaustauscher erhitzt und dann dem Behandlungsraum zugeführt Ein solches Verfahren, das einstufig oder auch mehrstufig gefahren werden kann, wird dann dem eigentlichen Spaltverfahren vorgeschaltet. Das dabei gewonnene Reichgas wird vor der Weiterbehandlung gekühlt und entschwefelt, damit bei dem weiteren Spaltprozeß die Benutzung empfindlicher Katalysatoren ermöglicht wird.
Wenn feste, feinkörnige Brennstoffe zur Umwandlung gelangen, so sollen als Behandlungsräume Fließoder Wirbelbettreaktoren dienen.
Bei gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen können, wie schon erwähnt, Treibstrahl- oder Schlaufenreaktoren verwendet werden.
Sofern erforderlich, werden den Behandlungsräumen Feststoffabscheider nachgeschaltet.
In den Räumen der Wärmeaustauscher soll die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungsprodukte oberhalb der Sinkgeschwindigkeit eventuell mitgeführter Feststoffe liegen, um Ablagerungen zu vermeiden.
Anhand der Figuren sollen die Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert werden.
F i g. 1 zeigt das allgemeine Schema einer vierstufigen Umwandlungsanlage, die also eine Spaltanlage sein kann.
Das heiße Kernreaktor-Kühlgas, z. B. Helium, tritt durch die Leitung 1 in die Gruppe 2 der Wärmeaustauscher ein, passiert nacheinander die Austauschele:nente 6,5,4 und 3 und verläßt diese zur weiteren Verwendung über die Leitung 7. Für die Austauschelemente werden z. B. Rohrschlangenelemente oder andere Konstruktionen benutzt, die sich für Hochtemperaturwärmeaustauscher bewährt haben.
Das Vergasungsmittel, im Falle der Methanspaltung also im wesentlichen Wasserdampf, tritt über die Leitung 8 in das Austauschelement 3 ein, wird dort im Gegenstrom zum heißen Kühlgas hoch erhitzt und über die Leitung 9 dem ersten Behandlungsraum 10 zugeleitet.
Die Zuführung des Brennstoffes, beispielsweise eines hochmethanhaltigen Gases, erfolgt durch die Verteilungsleitung 11.
Durch die Leitung 12 tritt ein Teilstrom des methanhaltigen Gases in den Behandlungsraum 10 ein. Durch Berührung mit dem Wasserdampf wird ein Teil des in dem Brennstoff enthaltenen Methans zersetzt, wobei die fühlbare Wärme der Reaktionsteilnehmer für die Reaktion ausgenutzt wird. Das aus dem Behandlungsraum 10 austretende Gemisch von Behandlungsprodukt und Wasserdampf hat also eine wesentlich niedrigere Temperatur als der bei 9 zugeführte Wasserdampf.
Bei Benutzung eines schwefelfreien Brennstoffes sind die Behandlungsräume 10, 15, 19 und 23 mit einem üblichen Katalysator, der vorzugsweise Nickel auf einem Trägermaterial enthält, gefüllt.
Das durch die Leitung 13 strömende Gemisch von
Behandlungsprodukt und Vergasungsmittel wird in dem Austauschelement 4 erhitzt und durch die Leitung 14 dem Behandlungsraum 15 zugeleitet. Diesem strömt durch die Leitung 16 ein weiterer Teil des zu behandelnden Brennstoffes zu.
Im Behandlungsraum 15 wird ein weiterer Teil des Brennstoffes umgewandelt — im Falle des Methans also ein Teil desselben zersetzt —, was wiederum mit einer Temperatursenkung des durch den Behandlungsraum 15 tretenden Gemisches verbunden ist.
Das Gemisch strömt durch die Leitung 17 dem Austauschelement 5 zu, wird in diesem erhitzt und tritt durch die Leitung 18 in den Behandlungsraum 19 ein, nachdem auch diesem Gas ein weiterer Teil des umzusetzenden Brennstoffes durch die Leitung 20 zugemischt wurde. Im Behandlungsraum 19 wird wieder Wärme verbraucht, so daß das durch die Leitung 21 austretende Gemisch erheblich kälter ist als das durch die Leitung 18 eintretende.
In dem Austauschelement 6 der letzten Stufe findet eine nochmalige Erhitzung des durch die Leitung 21 kommenden Gemisches statt. Dem zugehörigen Behandlungsraum 23 werden durch die Leitung 22 das Gemisch und durch die Leitung 24 der Rest des umzusetzenden Brennstoffes — bzw. des zu zersetzenden Methans — zugeführt. Durch die Leitung 25 wird das Endprodukt der Umwandlung bzw. Spaltung, abgezogen.
F i g. 2 zeigt den Temperaturverlauf in einer Anordnung gemäß Fig. 1, wenn diese als Spaltanlage benutzt wird. F i g. 2 zeigt auch den Verlauf des Methangehaltes in den einzelnen Stufen. Um die Rußbildung in den Wärmeaustauschern zu vermeiden, ist dabei die in jedem einzelnen vorgeschalteten Behandlungsraum zugeführte Menge an Brennstoff so bemessen worden, daß beim Ausgang aus diesen Behandlungsräumen der Methangehalt (feucht) keinen höheren Wert als 6 Vol.-% annimmt.
Durch senkrechte Geraden sind in F i g. 2 die einzelnen Abschnitte des stufenförmig aufgebauten Aggregats voneinander abgetrennt. Die Ab mitte 3,4, 5 und 6 entsprechen den Wärmeaustauscclementen, die Abschnitte 10, 15, 19 und 23 den Behandlungsräumen der vier Stufen. Die rechte Ordinate gibt die Temperatur in Celsiusgraden an, die linke Ordinate den CH4-Gehalt des feuchten Gases in Vol.-%.
Die obere, stufenweise nach links abfallende Linie gibt die Temperatur des Heliums an. Die darunter befindliche zickzackförmige Linie gibt die Temperatur des Vergasungsmittels und des stufenweise zu diesem hinzutretenden Behandlungsgutes an. Die untere strichpunktierte Linie zeigt den Methangehalt des Behandlungsgutes in den einzelnen Stufen.
Es ist — gemäß den Bedingungen des ersten Zahlenbeispieles — mit einer Anfangstemperatur des zugeführten Reaktor-Kühlgases von 1050° und einer Ausgangstemperatur von etwa 870° gerechnet worden. Das Vergasungsmittel wird im ersten Austauschelement von 500 auf etwa 850°, die Gemische von Vergasungsmittel und Behandlungsprodukt werden in dem zweiten Austauschelement, das mit 4 bezeichnet ist, von etwa 590 auf 905°, im dritten Element, das mit 5 bezeichnet ist, von etwa 690 auf 950° und im vierten Element, das mit 6 bezeichnet ist, von etwa 750 auf 1000° erhitzt In den mit 10, 15, 19 und 23 bezeichneten Behandlungsräumen Findet ein der fortschreitenden Umwandlungsreaktion entsprechender Temperaturabfall statt Die strichpunktierte Linie gibt den Methangehalt (feucht) des Behandlungsproduktes an. Er liegt am Ende jedes Behandlungsraumes nicht über 6 Vol.-°/o.
Das folgende
1. Zahlenbeispiel
möge die Spaltung eines Erdgases erläutern, welches folgende Zusammensetzung hat:
CH4 = 81,3Vol.-%
C2H6 = 2,7 VoI.-%
C3H8 = 0,4Vol.-%
CnHm = 0,2Vol.-%
O2 = 0,1 VoL-%
CO2 = l.OVol.-0/o
N2 = 14,3Vol.-%
Es ist die Aufgabe gestellt, ein Spaltgas zu erzeugen, dessen CH4-Gehalt (trocken) etwa 6,5 Vol.-% und dessen Enddruck etwa 30 bar beträgt.
Das Heizmittel Helium steht mit 1050°C zur Verfügung und soll die Anlage mit 870° C verlassen.
Der Druckverlust einer Gruppe, bestehend aus Wärmeaustauschern und Behandlungsraum beträgt etwa 0,5 bar. Die Anlage wird jeweils so gefahren, daß die minimalen Temperaturdifferenzen zwischen dem Vergasungsmittel einschließlich Behandlungsprodukt einerseits und Helium andererseits am Ende eines jeden Wärmeaustauschers 50° C nicht unterschreiten. Die Gesamtwärmezufuhr wird etwa gleichmäßig auf die einzelnen Wärmeaustauscher verteilt, wie dies aus F i g. 2 erkennbar ist, und der Anteil an Kohlenwasserstoffen entsprechend zugeteilt.
Bei Verwendung von vier Stufen werden dann 3,65 MoL/Atom C für die Spaltung benötigt. Es ergibt sich die folgende Spaltgasanalyse:
H2 = 68,8Vol.-%
CO = 10,3Vol.-%
CO2 = 10,1 Vol.-%
CH4 = 6,5Vol.-°/o
N2 = 4,3 Vol.-%
Aus der Tabelle I sind weitere Daten zu ersehen, aus denen die Teilströme, Temperaturen sowie die Raumgeschwindigkeiten bei Verwendung eines üblichen Spaltkatalysators mit z. B. 19% Nickel auf Aluminiumoxidträger hervorgehen.
Somit werden aus 1 Nm3 Erdgas 3,33 Nm3 trockenes Spaltgas obiger Zusammensetzung gewonnen.
Bei höherem Einsatz des Vergasungsmittels sind auch weniger Stufen ausreichend. Diesen allgemeinen Zusammenhang — bei gleichen Randbedingungen — zeigt Fig.3. Als Abszisse ist diejenige Temperatur in Celsiusgraden angegeben, bei der die Reaktion, d. h. die Behandlung des zu spaltenden Gases, bei der jeweils gewählten Stufenzahl abgebrochen wird. Als Ordinate ist die dann notwendige MoL-Zahl an Dampf pro Atom C angegeben. Die von links nach rechts abfallend verlaufenden Kurven, die mit 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25 bezeichnet sind, geben den Endgehalt an trockenem CH4 in Vol.-% an, der erreicht wird Die strichpunktierte
M> Linie entspricht einem CHi-Gehalt trocken von 6,5 VoL-%, die gestrichelte Linie entspricht einem CH4-Gehalt feucht von 6 VoL-%. Die mit 1,2,3,4 bezeichneten von links nach rechts ansteigenden strichpunktierten Linien zeigen dann die Endergebnisse am Ausgang, wenn der Prozeß mit entsprechender Stufenzahl gefahren wird
Die Tabelle II, deren Werte aus der graphischen Darstellung der Fig.3 entnommen werden können,
zeigt, mit welchem Verbrauch an Vergasungsmittel bei Verwendung der verschiedenen Stufenzahlen zu rechnen ist.
Für das Spaltproblem wird nachstehend ein
2. Zahlenbeispiel
angegeben. Bei diesem Beispiel soll die Eintrittsternperatur des Heliums bei 115O0C, die Austrittstemperatur bei 970°C liegen. Im übrigen werden die Bedingungen des Beispiels 1, also insbesondere die Zusammensetzung des Erdgases, der Druckverlust einer Gruppe von Wärmeaustauscher und Behandlungsraum, die Zufuhr der Wärme zu den einzelnen Stufen und der wirksame Wärmeaustausch der Elemente beibehalten. Für dieses zweite Ausführungsbeispiel ergibt sich der in F i g. 4 dargestellte allgemeine Zusammenhang. Auf der Abszisse sind die Temperaturen in Celsiusgraden bei Reaktionsabbruch angegeben. Auf der Ordinate ist wieder die Mol.-Zahl Dampf pro Atom C angegeben. Die von links nach rechts abfallend verlaufenden Kurven, die mit 1, 2, 4, 6,8,10, 15, 20, 25 bezeichnet sind, geben wiederum den Endgehalt an trockenem CH4 in Vol.-% an, der erreicht wird. Die strichpunktierte Linie entspricht einem CHfGehalt trocken von 6,5 Vol.-%, die gestrichelte Linie entspricht einem CH4-Gehalt feucht von 6 Vol.-%. Die mit 1, 2, 3 bezeichneten von links nach rechts ansteigenden strichpunktierten Linien zeigen die Ergebnisse am Ausgang der ersten, der zweiten bzw. der dritten Stufe.
Die Tabelle III zeigt das Ergebnis des Diagramms der Fig. 4.
Das Beispiel 2 zeigt, daß bei erhöhter Heliumtemperatur schon mit einem niedrigeren Aufwand von Wasserdampf ein Restmethangehalt des Spaltgases von ca. 6,5 Vol.-°/o bereits mit drei Stufen erreicht werden kann. Wenn die Austrittstemperatur des Heliums abgesenkt werden darf, um die Wärmeausnutzung zu verbessern, so kann aber auch eine weitere Stufe eingebaut werden.
Für den Fall der dreistufigen Fahrweise gelten dann die Daten aus Tabelle IV.
Tabelle I Stufe 913 2 962 3 4
1 870 913
Wärmetauscher 500 589 1007 1050
He-Temperatur 863 912 962 5007
EIN C 47 23
* I IC / ' 693 753
Prozeßgastemperatur 957 984
EIN C 804 885 23 7
AUS C 589 693
Teilstrommenge %
Behandlungsraum 931 976
Temperatur 753 815
EIN C
AUS C
Stufe
Raumgeschwindigkeit
trocken NmVnr'h 6200
feucht m/m h
6300
7600
3300
8500 2800
Tabelle II Mol H2O Temperatur bei
15 Stufenzahl Atom C Reaktionsabbruch
C"
Tubelle 111
10,8
6,0
4,4
3,65
670 748 794 815
Stulenzahl
Mol IM)
Atom C
Temperatur bei Reaktionsabbruch C"
8,5
5.0
3,5
700 778 820
Tabelle IV
Stufe 2 1088 3 1 150
1 1025 1088
Wärmeaustauscher
He-Temperatur 624 738
EIN C 1 025 i038 i 084
AUS C 970 31 17
Prozeßgastemperatur
EIN C 500
AUS C 975 994 1062
Teilstrommenge % 52 736 820
Behandlungsraum
Temperatur 10 800 12000
EIN C" 894 4 800 3 900
AUS C 624
Raumgeschwindigkeit
trocken NnrVm'h 9 000
feucht mVm'h 9000
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr, bei dem ein Vergasungsmittel und der umzuwandelnde Brennstoff in mehreren hintereinander geschalteten Behandlungsräumen zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergasungsmittel und gegebenenfalls auch dem Behandlungsprodukt vor Eintritt in die einzelnen Behandlungsräume in den jedem Behandlungsraum zugeordneten Wärmeaustauschern durch die Kühlgase eines Kernreaktors mittelbar Wärme zugeführt wird und das durch den ersten Wärmeaustauscher zugeführte Vergasungsmittel zusammen mit einem Teil des Brennstoffes dem ersten Behandlungsraum zugeleitet, das hier entstehende Behandlungsprodukt im jeweils nächsten Wärmeaustauscher weiter erhitzt und dann dem jeweils nächsten Behandlungsraum zusammen mit einem weiteren Teil des Brennstoffes und dem jeweils letzten Behandlungsraum die restliche Menge des Brennstoffes zugeleitet wird und daß gegebenenfalls den Behandlungsräumen im Falle einer Kohlenwasserstoffumwandlung ein oder mehrere Behandlungsräume zur Gewinnung eines weiterzuverarbeitenden Reichgases vorgeschaltet sind, in denen Gemische schwerer Kohlenwasserstoffe mit Wasserstoff auch unter Zusatz von Wasserdampf behandelt und der Wasserstoff in einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher mittelbar durch das Kühlgas des Kernreaktors erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergasungsmittel im wesentlichen Wasserdampf verwendet wird und der umzuwandelnde Kohlenwasserstoff im wesentlichen ein Kohlenwasserstoffgas ist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß cue Umwandlung der Brennstoffe katalytisch vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den vorgeschalteten Behandlungsräumen gewonnene Reichgas vor der Weiterbehandlung gekühlt und entschwefelt wird.
DE2240355A 1972-08-17 1972-08-17 Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr Expired DE2240355C3 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2240355A DE2240355C3 (de) 1972-08-17 1972-08-17 Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr
NL7310712A NL7310712A (de) 1972-08-17 1973-08-02
IT51836/73A IT990140B (it) 1972-08-17 1973-08-03 Processo per la gasificazione con adduzione di calore
GB3755673A GB1424740A (en) 1972-08-17 1973-08-08 Processes for gasification with supply of heat
US05/388,347 US4005045A (en) 1972-08-17 1973-08-15 Method for carrying out endothermic chemical reactions with the use of nuclear reactor cooling gases
FR7329884A FR2196381B1 (de) 1972-08-17 1973-08-16
JP48091345A JPS5226521B2 (de) 1972-08-17 1973-08-16
LU68240A LU68240A1 (de) 1972-08-17 1973-08-16
CA179,108A CA1001415A (en) 1972-08-17 1973-08-16 Method for carrying out endothermic chemical reactions with the use of nuclear reactor cooling gases
BE134706A BE803749A (fr) 1972-08-17 1973-08-17 Procede de gazeification avec apport de chaleur

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2240355A DE2240355C3 (de) 1972-08-17 1972-08-17 Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2240355A1 DE2240355A1 (de) 1974-02-28
DE2240355B2 DE2240355B2 (de) 1980-10-09
DE2240355C3 true DE2240355C3 (de) 1981-09-03

Family

ID=5853743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2240355A Expired DE2240355C3 (de) 1972-08-17 1972-08-17 Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4005045A (de)
JP (1) JPS5226521B2 (de)
BE (1) BE803749A (de)
CA (1) CA1001415A (de)
DE (1) DE2240355C3 (de)
FR (1) FR2196381B1 (de)
GB (1) GB1424740A (de)
IT (1) IT990140B (de)
LU (1) LU68240A1 (de)
NL (1) NL7310712A (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4101376A (en) * 1974-03-18 1978-07-18 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Tubular heater for cracking hydrocarbons
US4047935A (en) * 1974-12-11 1977-09-13 United States Steel Corporation Process for direct-reduction of iron-ore employing nuclear reactor-powdered catalytic reformer
DE2837988A1 (de) * 1978-08-31 1980-03-13 Ght Hochtemperaturreak Tech Kohlevergasung
DE2837952A1 (de) * 1978-08-31 1980-03-13 Ght Hochtemperaturreak Tech Kohlevergasung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1960886A (en) * 1930-09-30 1934-05-29 Du Pont Process for the preparation of hydrogen
DE1047771B (de) * 1956-07-21 1958-12-31 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Spaltung von nicht vollstaendig verdampfbaren Kohlenwasserstoffen
US3057708A (en) * 1958-11-06 1962-10-09 Hilgers Giovanni Method for the thermal processing of carbon-containing gas by direct heat exchange with another gas
US3198710A (en) * 1958-11-12 1965-08-03 Exxon Research Engineering Co Reactor coolant system
US3228850A (en) * 1959-10-29 1966-01-11 Socony Mobil Oil Co Inc Chemical conversion in presence of nuclear fission fragements
US3297408A (en) * 1962-02-28 1967-01-10 Jr Walton H Marshall Process for production of hydrogen
US3264066A (en) * 1962-05-01 1966-08-02 Pullman Inc Production of hydrogen
GB1018382A (en) * 1963-04-02 1966-01-26 Gas Council Improvements in or relating to the production of gases containing methane from hydrocarbons
FR1423823A (fr) * 1964-11-20 1966-01-07 Azote Office Nat Ind Procédé de reformage catalytique et sous pression élevée des hydrocarbures pétroliers par la vapeur
US3441393A (en) * 1966-01-19 1969-04-29 Pullman Inc Process for the production of hydrogen-rich gas
DE1589999B2 (de) * 1967-02-17 1971-10-14 Kernforschungsanlage Juhch GmbH, 5170Juhch Verfahren und anlage zum erzeugen von wasserstoff durch ausnuetzen der von einem atomkernreaktor erzeugten waerme
US3573224A (en) * 1967-11-14 1971-03-30 Chemical Construction Corp Production of hydrogen-rich synthesis gas
DE1811381A1 (de) * 1968-11-28 1970-07-02 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff
DE2022076C3 (de) * 1969-05-08 1980-01-03 The Lummus Co., Bloomfield, N.J. (V.St.A.) Verfahren zur katalytischen Wasserdampfreformierung von Kohlenwasserstoffbeschickungen
DE1928093A1 (de) * 1969-06-03 1970-12-10 Siegener Ag Verfahren zur Nutzung von Abgaswaerme hoher Temperatur,insbesondere eines Edelgases aus einem Kernreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
FR2196381B1 (de) 1976-09-17
DE2240355B2 (de) 1980-10-09
DE2240355A1 (de) 1974-02-28
NL7310712A (de) 1974-02-19
US4005045A (en) 1977-01-25
FR2196381A1 (de) 1974-03-15
BE803749A (fr) 1973-12-17
JPS5226521B2 (de) 1977-07-14
IT990140B (it) 1975-06-20
JPS49123975A (de) 1974-11-27
CA1001415A (en) 1976-12-14
GB1424740A (en) 1976-02-11
LU68240A1 (de) 1973-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT392628B (de) Autothermes verfahren zur herstellung von synthesegas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE102007040707B4 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol
EP2780105B1 (de) Rohrbündelreaktor zur durchführung katalytischer gasphasenreaktionen
DE69708322T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur reformierung von kohlenwasserstoff-einsätzen
DE60025124T2 (de) Methode und Vorrichtung zur Wasserstoffherstellung mittels Reformierung
DE602005004405T2 (de) Katalyseanlage und verfahren zur durchführung der fischer-tropsch-synthese
DE2815985A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur reformierung von kohlenwasserstoffen
DE602004004908T2 (de) Vorrichtung und verfahren zum kühlen von heissgas
DE2834589C3 (de) Verfahren zum katalytischen Umwandeln eines kohlenoxyd- und wasserstoffreichen, schwefelarmen Einsatzgasgemischs
DE60113457T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schwerem wasser
DE3345064C2 (de)
DE2711897B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von gasförmigen Schwefelverbindungen zu Schwefeltrioxid
DE2412840C2 (de) Röhrenreaktor für die katalytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen
DE2240355C3 (de) Verfahren zur Umwandlung von Brennstoffen unter Wärmezufuhr
DE3133764A1 (de) Verfahren zur herstellung von wasserstoff- und stickstoffhaltigen gasen
DE2651567C2 (de)
DE3420579C2 (de)
DE2335659A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines methanhaltigen gases
EP3124433A1 (de) Anlage und verfahren zur kühlung von synthesegas
DE102007029435A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Ruß in POX-Anlagen
DE2326234A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines methanhaltigen gases
DE69612204T2 (de) Verfahren zur katalytischen Konvertierung von Kohlenmonoxid mit hohem Wirkungsgrad
EP4015496B1 (de) Verfahren und anlage zum herstellen von methanol aus unterstöchiometrischem synthesegas
DE3047484A1 (de) Verfahren zur katalytischen hydro-verfluessigung von kohle
DE2359741A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines methanhaltigen gases

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee