DE2437975A1 - Verfahren zum transport von waermeenergie - Google Patents

Verfahren zum transport von waermeenergie

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Description

Rheinische Braunkohlenwerke AG.,5 Köln 1,Konrad-Adenauer-Ufer 55
Verfahren zum Transport von Wärmeenergie
Für den Transport von Wärmeenergie sind keine Wärmeübertragungsmittel bekannt, die für hohe Temperaturen und weite Entfernungen wirtschaftlich eingesetzt werden können. Man wandelt daher im
allgemeinen die Wärmeenergie in elektrische Energie um, die dann zum Ort des Energieverbrauchs besfordert wird; doch ist dies mit erheblichen Energieverlusten verbunden. Man hat daher vorgeschlagen, unter Ausnutzung der am Ort der Erzeugung zur Verfugung stehenden Energie eine geeignete chemische Verbindung in
endothermer Umsetzung zu spalten, die Umsetzungsprodukte zum Ort des Energieverbrauchs zu transportieren, dort in exothermer chemischer Umsetzung und unter Nutzung der dabei freiwerdenden Wärmeenergie die chemische Verbindung zurückzubilden und sie dann im Kreislauf an den Ort der spaltenden Umsetzung zurückzuführen. F£r derartige Umsetzungen vorgeschlagen wurden z. B.. Metallhydride, die unter Wärmeeinwirkung zu Wasserstoff und z. B. flüssigem
Metall gespalten wurden. Nach dem Transport dieser Produkte, der allerdings wegen der Metallschmelze nicht über allzu weite Ent-
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fernungen wirtschaftlich möglich ist, wird unter Rekombination des Metallhydrids Wärme gewonnen und in gewünschter Weise genutzt (US-Patent 3 075 361). Eine wesentliche Verbesserung der Kombination aus endothermer und exothermer Reaktionsfolge brachte der Vorschlag, für diesen Zweck die Methan-Spaltung zu einem Gemisch aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff und die Rückbildung des Methans aus diesen Komponenten in exothermer Reaktion einzusetzen (DT-PS 1 298 233). In diesem Fall sind nur Gase zu transportieren, so dass auch sehr weite Entfernungen zwischen dem Ort der Wärmeerzeugung und dem des Wärmeverbrauchs wirtschaftlich überbrückt werden können.
Es wurde nun gefunden, dass man dieses Verfahren noch verbessern und mit einem überraschend hohen Effekt durchführen kann, wenn man den Transport von Wärmeenergie vom Ort der Erzeugung zum Ort des Verbrauchs unter Einsatz der Wärmeenergie zur katalytischen Spaltung von Methan, Transport des gekühlten Spaltgases zum Ort des Energieverbrauchs, katalytische Umsetzung des Spaltgases zu Methan, Verwertung der dabei freiwerdenden Wärme und gegebenenfalls Rückführung des rückgebildeten Methans zur Spaltanlage derart vornimmt, dass man vor der Umsetzung des Spaltgases aus diesem Dampf bzw. Wasser entfernt sowie im Spaltgas befindliches Kohlendioxid teilweise oder völlig abtrennt und die katalytische Umsetzung zu Methan unter erhöhtem Druck mindestens teilweise bei Temperaturen von etwa 400 - 650° C durchführt. Das in der Anlage zur Spaltung des Methans unter Einsatz von Wärmeenergie erhaltene
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Spaltgas aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserdampf wird in bekannter Weise gekühlt bzw. vom Wasserdampf und Wasser z. B. durch Auskondensation befreit. Zusätzlich zu dem mit dem Wasser entfernten Kohlendioxid kann gewünschtenfalls, ζ. Β. mit Hilfe einer Wäsche, weiteres Kohlendioxid aus dem Spaltgas entfernt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, nur geringe Anteile, z. B. weniger als 5%, an Kohlendioxid im Spaltgas zu belassen. Das aus dem Spaltgas abgetrennte Kohlendioxid kann gewünscht enf alls im Kreislauf in die Spaltanlage zurückgeführt werden, bis sich ein gewünschtes Gleichgewicht eingestellt hat. Es kann von besonderem Vorteil sein, geringe noch im Gas vorhandene Feuchtigkeitsanteile, z. B. mit Hilfe von Molsieben, zu entfernen. Durch diese Massnahme werden auch die Korrosionsprobleme beim Transport des im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehenden Gases erheblich vermindert. Die Umsetzung des Kohlenmonaads mit Wasserstoff wird, im Gegensatz zu den üblichen Verfahrensweisen, zumindest teilweise bei Temperaturen von etwa 400-65o° C durchgeführt. Wenn für die freiwerdende Wärmeenergie kein hohes Temperaturniveau erforderlich ist, wird man im niederen Temperaturbereich von etwa 400 - 450° C arbeiten. Als Vorteilhaft hat sich jedoch sonst ein Temperaturbereich von etwa 450 - 650° C, und insbesondere von 500 - 600° C erwiesen. Selbstverständlich kann man zur vollständigen Umsetzung des Kohlenmonoxids zu Methan dann bei einem niedrigeren Temperaturniveau als 400° G arbeiten und z. B. hierbei stufenweise vorgehen und Wärme bei unterschiedlichem Temperaturniveau abführen. Man führt die Methanisierung
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zweckmässig unter erhöhtem Druck, etwa bei 10 - 100 atm, insbesondere 20 - 50 atm, durch. Gegebenenfalls kann es zweckmässig sein, einen Teil des methanhaltigen Gases im Kreislauf in die Methanisierung zurückzuführen, um so die gewünschte Umsetzungstemperatur zu gewährleisten. Ebenfalls kann es zweckmässig sein, im Gas befindliches Kohlendioxid ganz oder teilweise zu entfernen. Das so gewonnene Methan wird durch eine Rohrleitung wieder der Spaltanlagezugeführt. Selbstverständlich kann in diese auch ganz oder teilweise Methan anderer Herkunft, z. B. in Form von Erdgas, eingesetzt werden. In diesem Fall kann das aus der Methanisierung stammende Methan beliebigen anderen Zwecken, z.B. der Verbrennung und damit weiteren Wärmeenergienutzung oder auch chemischen Umwandlungen, zugeführt werden.
In der Figur ist schematisch ein Beispiel für einen Verfahrensverlauf des erfindungsgemässen Wärmeenergietransports dargestellt.
In die Spaltanlage 1 wird z. B. mit Hilfe von heissem Rauchgas oder heissem Kühlmittel aus einem Hochtemperaturkernreaktor über eine Zuleitung 2 Wärme eingebracht, die zur katalytischen Spaltung des über Leitung 3 eingesetzten Methans in Gegenwart von Wasserdampf genutzt wird. Das Spaltgas gelangt über die Leitung in die Aparatur 5, in der es von Wasser und Kohlendioxid befreit wird. Das Wasser wird aus dem System entfernt, es kann gewünschtenfalls wieder in die Spaltanlage rückgeführt werden. Das abgetrennte Kohlendioxid gelangt durch die Leitung 6 im Kreislauf in
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die Spaltanlage 1 zurück. Das die Apparatur 5 verlassende, zur Hauptsache aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehende Gas wird durch Leitung zur Methanbildungsanlage 8 geführt, die am Ort des Wärmeverbrauchs steht. Hier wird katalytisch vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb 450° C das Methan zurückgebildet, das durch Leitungen 9 und 3 wieder der Spaltanlage 1 zugeführt wird. Die an der Anlage 8 bei der Methanbildung auftretende Wärme wird über eine Leitung 10 oder sonstwie in geeigneter Weise zum gewünschten Verbrauch ausgenutzt.
ß η o ß η o /nnctn

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    .j Verfahren zum Transport von Wärmeenergie vom Ort der Erzeugung zum Ort des Verbrauchs unter Einsatz der Wärmeenergie zur katalytischen Spaltung von Methan, Transport des gekühlten Spaltgases zum Ort des Energieverbrauchs, katalytische Umsetzung des Spaltgases zu Methan, Verwertung der dabei freiwerdenden Wärme und gegebenenfalls Rückführung des rückgebildeten Methans zur Spaltanlage, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Umsetzung des Spaltgases aus diesem Dampf bzw. Wasser entfernt sowie im Spaltgas befindliches Kohlendioxid teilweise oder völlig abtrennt und die katalytische Umsetzung zu Methan unter erhöhtem Druck mindestens teilweise bei Temperaturen von etwa 400 - 650° C durchführt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Spaltgas nach Auskondensation des Dampfes und Abtrennen des Wassers mit Hilfe von Molsieben trocknet.
  3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man aus dem Spaltgas abgetrenntes Kohlendioxid in die Spaltanlage zurückführt.
  4. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Umsetzung zu Methan teilweise bei Temperaturen von etwa 450 - 650° C durchführt.
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  5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Umsetzung zu Methan teilweise bei Temperaturen von etwa 500 - 600° C durchführt.
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    2 .
    Leerseite
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