DE2528660A1 - Verfahren zum transport von waerme als chemische energie - Google Patents
Verfahren zum transport von waerme als chemische energieInfo
- Publication number
- DE2528660A1 DE2528660A1 DE19752528660 DE2528660A DE2528660A1 DE 2528660 A1 DE2528660 A1 DE 2528660A1 DE 19752528660 DE19752528660 DE 19752528660 DE 2528660 A DE2528660 A DE 2528660A DE 2528660 A1 DE2528660 A1 DE 2528660A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat
- gas mixture
- energy
- mixture
- methane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/911—Vaporization
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Verfahren zum Transport von Wärme als chemische Energie
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um Wärme als
chemische Energie von einer Wärmequelle zu einem Bereich zu transportieren, indem die Energie verbraucht wird.
In dem Maße^ in dem fossile Brennstoffe weniger verfügbar werden,
wird zunehmende Aufmerksamkeit anderen Quellen für elektrische und thermische Energie zugewandt. Derzeit steht die Kernenergie
für die Entwicklung in der nahen Zukunft an erster Stelle. Die Größenanforderungen und die Standortschwierigkeiten, die
mit Kernreaktoren verbunden sind, machen es erforderlich, Energie über große Entfernungen (von mindestens etwa 200 km) zu Bereichen
zu übertragen, in denen die Energie benutzt werden soll, üblicher-
509884/0825
25286BÜ
weise wird Energie als Elektrizität durch Überlandleitungen transportiert.
Bewohnte Bereiche erfordern normalerweise jedoch sowohl Wärmeenergie als auch Antriebsenergie und es ist von geringem
Nutzen7Wärmeenergie in elektrische umzuwandeln und dann
wieder zurück in Wärmeenergie, selbst wenn man die Transportkosten
nicht berücksichtigt. Und obwohl ein wachsender Bedarf an städtischer elektrischer Energie besteht, sind Gelandestreifen
zur Verlegung der Überlandleitungen immer schwieriger zu erhalten. Die Untergrundübertragung 1st für die gleiche Übertragungskapazität sehr viel teurer. Wenn die Abstände von der Energie-Erze
ugungs quelle zu dem Bereich,in dem die Energie benötigt wird,
mehrere 100 km übersteigt, dann sind sehr hohe Spannungen erforderlich
und dies erhöht die Schwierigkeiten der Übertragung elektrischer Energie.
In Erkenntnis dieser Schwierigkeiten ist durch die Kernforschungsanlage
Julien die Benutzung einer reversiblen chemischen Reaktion
vorgeschlagen worden, die eine hohe Reaktionswärme aufweist, um gasförmige Produkte hohen Enthalpie-Inhaltes für die Übertragung
chemischer Energie bei Umgebungstemperatur durch im Erdreich verlegte Rohrleitungen von einer Energiequelle bis zu einem
Bereich zu benutzen, in dem die Energie feebraucht wird. Übertragungsentfernungen
von 1000 km und mehr erscheinen praktikabel.
Die von der Kernforschungsanlage Jülich dafür benutzten chemischen
Reaktionen sind die folgenden.
1) CH11 + H2O ^CO + 3H2
2) CO + 3H2 ^CH21 + H2O
Die Reaktion 1 wird bei der Wärmequelle, d. h. einem Hochtemperatur-Gasreaktor
ausgeführt, wobei Methan und Dampf erhitzt und über einen Katalysator von etwa 800 bis 9000C geleitet werden.
Beim Ablaufen der Umsetzung werden pro Qramm-Mol gebildetes
CO 5*1,1 kcal absorbiert. Die erhaltene Gasmischung wird dann
509884/082S
rasch durch Wärmeaustausch mit frisch zugeführtem Methan und
flüssigem Wasser abgekühlt und dann durch eine Rohrleitung zu dem Bereich gepumpt, in dem die Energie benötigt wird. Dort wird
die Gasmischung wieder erhitzt, z.B. auf 300 - 5000C und über
einen Katalysator geleitet, woraufhin die beträchtliche Energie von etwa 52,7 kcal/g-Mol CO in Reaktion 2 entwickelt wird. Das
Wiedererhitzen in dem Bereich des Energieverbrauches wird durch Wärmeaustausch mit der Methan/Dampf-Mischung ausgeführt, die den
Energielieferungsreaktor verläßt. Es wird vorgeschlagen, das Methan danach zu trocknen und zu der Wärmequelle zurückzuführen,
wo es wieder die Umwandlung in Kohlenmonoxid und Wasserstoff durchmacht.
Je nach den Anforderungen in dem die Energie benötigenden Bereich können verschiedene Verteilungen von Wärme hoher Temperatur,
Elektrizität und Wärme geringer Temperatur aus dem System gewonnen werden.
Die Umsetzungen 1 und 2 sind die bekannten Reaktionen a) der Reformierung
eines Methan/Dampfgemisches und b) der Umwandlung von
Kohlenoxid in Methan. Die Reduktion von Kohlenmonoxid mit Wasserstoff kann jedoch zu einer großen Vielzahl von Produkten
führen. Wie aus den verschiedenen Fischer-Tropsch Synthesen bekannt, können je nach den angewendeten Druck/Temperaturbedingungen
und Katalysatoren verschiedene Alkohole, Ketone, Äther, Aldehyde, Ester, Kohlenwasserstoff, öle, Wachse usw. erhalten werden. Wegen
der Vahrscheinlichkeit der Verunreinigung muß die große Wassermenge, die während der Methanbildungsreaktion entsteht, behandelt
werden, um davon solche Verunreinigungen zu entfernen. Dieses Wasser ist dann entweder zur Wärmequelle zurückzuführen, um die
Reaktion 1 zu wiederholen oder es ist der Energiequelle von anderen Quellen aus zuzuführen. Soll das Wasser (in flüssigem Zustand)
zur Wärmequelle zurückgeführt werden, dann muß dies mittels einer dritten Rohrleitung erfolgen, um die Schwierigkeiten zu
vermeiden, die auftreten, wenn man sowohl Wasser als auch Methan durch die gleiche Rohrleitung zurückführt und dies sind die
50988 U /082 5
Bildung von festen Hydraten, die Probleme des Pumpens einer Mischung aus Flüssigkeit und Gas und das Gefrieren des Wassers.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine andere reversible ehe
mische Reaktion vorgeschlagen, um die vorgenannten Nachteile zu vermelden und eine größere Wärmemenge/Mol des transportieren Gases
zu erzeugen.
In einer Wärmequelle, wie einem Kernreaktor, werden Methan und Kohlendioxid (bei etwa 800 bis 900°C) unter Bildung einer Mischung
von Kohlenmonoxid und Wasserstoff miteinander umgesetzt. Diese Umsetzung absorbiert etwa 62 kcal/g-Mol des gebildeten Kohlenmonoxids.
Die entstandene Gasmischung wird durch Wärmeaustausch mit frisch zugeführtem kalten CH^ und COp gekühlt und dann durch
eine erste Rohrleitung bei Umgebungstemperatur zu einem Bereich gepumpt, in dem Energie benötigt wird. Dort wird die Gasmischung
in Gegenwart von Dampf und einem Katalysator auf etwa 350 bis 5000C erhitzt. CO und H2 reagieren exotherm unter Bildung von
CHn und COp miteinander und setzen etwa 6l kcal/Mol verbrauchten
Kohlenmonoxids frei. Die bei dieser Umsetzung entwickelte Wärme wird über einen Wärmeaustauscher als Betriebswärme oder zur Umwandlung
in Elektrizität freigesetzt. Das Wasser wird kondensiert und von der Mischung der gasförmigen Reaktanzen abgetrennt
und die getrocknete , gekühlte CHh/CO«-Mischung wird durch eine
zweite Leitung zur Wärmequelle zurückgeführt, um dort die Umsetzung zu wiederholen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung,
in der der Verfahrensablauf schematisch dargestellt ist,
näher erläutert.
Für die übertragung der Energie durch eine Rohrleitung werden
gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Umsetzungen benutzt:
3) CH4 + CO2 >2C0 + 2H2
4) 2CO + 2H2
609884/0825
Die Reaktion 3 wird bei der Wärmequelle bei einer Temperatur von etwa 800 bis 9000C ausgeführt, während man die Umsetzung H
an dem Ort des Energieverbrauches bei einer Temperatur im Bereich von etwa 350 bis 5000C ablaufen läßt. Eine Rohrleitung;
ist erforderlich, um die Gasmischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff von der Wärmequelle zum Ort des Energieverbrauches
zu befördern und eine weitere Rohrleitung benötigt man, um die Gasmischung aus Methan und Kohlendioxid zur Wärmequelle zurückzuführen.
Umsetzung 3 wird durch geringen Druck begünstigt, während hoher Druck die Reaktion 4 begünstigt. Die Drucke innerhalb der Rohrleitungen
und für die Umsetzungen liegen im Bereich von 1 bis 60 Atmosphären. Das Heizmedium hat nach der Umsetzung 3 noch immer
eine ziemlich hohe Temperatur und es sollte dazu benutzt werden, Dampf für die örtliche Energieerzeugung zu produzieren.
Es wird angenommen, daß die üblichen dampfreformierenden Katalysatoren
für die Durchführung der Umsetzung 3 geeignet sind und ein Katalysatorsystem auf der Grundlage von Nickel- oder Kobaltmetall
wird für die Durchführung der Umsetzung 4 brauchbar sein. Die Umsetzung 4 kann innerhalb eines Dampferzeugers ausgeführt
werden, um den Dampfdruck für die Energieerzeugung und die Verfahrenswärme zu erhöhen. Relativ enge Rohre mit relativ großer
Wärmeaustauschoberfläche werden zur Steuerung und zur Übertragung der großen Mengen der von dem reagierenden Gas/m freigesetzten
Wärme benötigt. Reaktor-Dampferzeuger dieser Art sind für die Fischer-Tropsch-Synthese entwickelt worden. Die bei der
Umsetzung 4 freigesetzte Wärme wird von einem Übertragungsmedium, wie Wasser (Dampf) oder Natriummetall aufgenommen und
zu einem Dampferzeuger oder einer Turbine geführt.
Es ist möglich, daß sich als Nebenprodukt der Umsetzung h etwas
Kohlenstoff oder Teer bildet, da solche Produkte unter den oben genannten Bedingungen thermodynamisch stabil sind. Die Bildung
solcher Produkte sollte jedoch vermieden werden, da Nickeloder Kobalt-Katalysatoren durch Kohlenstoffbildung in ihrer
509884/0825
Wirksamkeit beeinträchtigt werden. Um die Bildung von Kohlenstoff möglichst gering zu halten, wird der Wasserstoff/Kohlen—
monoxid-Gasmischung Dampf hinzugegeben, bevor die Gasmischung in den wärmeabgebenden Reaktor am Standort des Energieverbrauches
eintritt. Die Anwesenheit des Dampfes in dem wärmeabgebenden
Reaktor ergibt zusätzlich zur Verminderung der Kohlenstoffbildung auch eine zusätzliche Wärmekapazität zur Absorbierung lokaler
Temperaturschwankungen, die eine gute Leistungsfähigkeit von Reaktor und Katalysator beeinträchtigen würden. Die Zugabe
von HpO zur Gasmischung führt auch zu einem geringen Überschuß
an Wasserstoff und dies verbessert die thermische Leitfähigkeit der Mischung. Weiter liefert die Verdampfung und Kondensation
des Wassers einen ökonomischen Weg, die Gasmischung durch den Reaktor und die Wärmeaustauscher zu pumpen, da sehr wenig Energie
erforderlich ist, um das flüssige Wasser zu pumpen. Die Verdampfungs'wärme des Wassers wird durch Wärmeaustausch durch
die Kondensationwärme des in der Gasmischung vorhandenen Dampfes
geliefert, der den wärme ab gebenden Reaktor verläßt.
Sollten im Verlauf der wärmeerzeugenden Umsetzung irgendwelche kohlenstoffhaltigen Produkte geringer Flüchtigkeit gebildet
werden, die ungeeignet sind für den Gastransport in der Rückführ-Rohrleitung,
dann werden diese Produkte von dem kondensierten Wasser durch Strippen entfernt, bevor das Wasser dem
Wasserzuführungsstrom zum Wärmeaustauscher für die Dampferzeugung vor dem Eintritt in den wärmeliefernden Reaktor zugeführt wird.
Solche gewonnenen Nebenprodukte sind brauchbar als Lösungsmittel, Brennstoffe, öle usw.
Im Falle einer unzureichenden Selektivität des KatalysatormaterialSj
selbst wenn die dem wärme liefernden Reaktor zugeführte Gasmischung aus 2CO + 2H besteht, kann zu einem gewissen Maße
die Umsetzung 2 ablaufen und dies führt zur unerwünschten Bildung geringer Mengen (etwa 2 Vol.-ί) Dampf. Durch Erhöhung des
Verhältnisses von CO zu Hp wird diese geringe Menge gebildeten
Wassers weiter verringert. Das beste Verhältnis zwischen diesen beiden Gasen kann durch Versuche leicht bestimmt werden.
509884/0825
Tabelle I
Etwaige Gleichgewichts-Zusammensetzungen für die Umsetzung
Etwaige Gleichgewichts-Zusammensetzungen für die Umsetzung
CH11 + CO2 = 2C0 + 2H2
Änderung der Gibtechen freien Standardenergie in
Anteil an CH11) der beim Gleichgewicht
bei den folgenden Drucken in CO umgewandelt wird
°r | 0K | kcal/MolCH,. | 1 | 10 | 50 |
XV | atm. | atm. | atm. | ||
927 | 1200 | -19,3 | 0,94 | 0,68 | 0,41 |
827 | 1100 | -12,5 | 0,84 | 0,48 | 0,27 |
727 | 1000 | -5,7 | 0,63 | 0,27 | 0,13 |
627 | 900 | +1,0 | 0,35 | 0,13 | 0,06 |
Diese Tabelle veranschaulicht die Wirkungen von Druck und Temperatur
auf die Umwandlung von CH1. in CO nach der Reaktionsgleichung
3·
50988A/0825
Etwaige Gleichgewichts-Zusammensetzungen bei verschiedenen Drucken und 427°(
(70O0K) beim Beginnen mit einer Reaktionsmischung aus 2CO + 2H2 + 3,64 H3O
(basierend auf CO + 3H0 = CH., + H0O und 2CO + 2HO = CH.. + CO0)
(70O0K) beim Beginnen mit einer Reaktionsmischung aus 2CO + 2H2 + 3,64 H3O
(basierend auf CO + 3H0 = CH., + H0O und 2CO + 2HO = CH.. + CO0)
dnc. d H e.
cn | Druck | Mole | Mole | Mole | Mole | Mole |
O | atm. | CO | Η, | CO2 | CH4 | H2O |
(£> | 0,70 | 0,023 | 0,623 | 1,138 | 0,8385 | 3,34 |
CO | 3,3 | 0,183 | 0,518 | 1,116 | 0,866 | 3,39 |
4/08 | 7,16 | 0,0066 | 0,207 | 1,047 | 0,947 | 3,54 |
NJ | 47,5 | 0,0045 | 0,141» | 1,033 | 0,963 | 3,57 |
94 | 0,0032 | 0,103 | 1,023 | 0,973 | 3,59 | |
148 | 0,0025 | 0,082 | 1,018 | 0,979 | 3,60 | |
Diese Tabelle veranschaulicht die Wirkung des Druckes auf die Zusammen- ^
Setzung der Gasmischung, die durch die Umsetzung 4 in Gegenwart von 1^
Dampf bei 427°C gebildet wird. O3
CD CD O
Die besten für die Umsetzungen zwischen CO und H2 geeigneten
Katalysatorsysteme werden üblicherweise durch Schwefel vergiftet, Daher sollte Schwefel aus dem zugeführten und wiederaufbereitete
CH^-Gas, das aus irgendeiner geeigneten Quelle, wie Kohle, öl,
Naturgas usw. hergestellt wird, entfernt werden.
Die kalte Mischung von CO und H- verhält sich als hervorragendes Energiespeichermedium, da es weit mehr Energie/m speichert als
Dampf, Druckluft oder Wasser. Während Zeiten geringen Energieverbrauches kann diese Mischung in Behältern gelagert werden,
und man kann diese Mischung während Zeiten eines hohen Energieverbrauches verwenden.
Pur die von der Wärmequelle wegführenden als auch die dahin zurückführenden
Rohrleitungen für die Gase ebenso wie andere Leitungen, wie Energieleitungen, kann derselbe Graben benutzt werden.
Solange die Temperatur der COp/CH^-Mischung oberhalb von etwa
-9°C (entsprechend 15°P) liegt, wird unbeachtlich des Druckes keine Kondensation des CO2 aus der Mischung stattfinden. Es können
sich jedoch geringe Mengen CO2 und noch geringere Mengen Methan
in dem Wasser lösen, das sich aus der Mischung aus Methan, Kohlendioxid
und Wasserdampf, die während der Wärmefreisetzungs-Reaktion
gebildet wurde, kondensiert. Wenn es erwünscht ist, kann dieses Kohlendioxid und/oder Methan durch Strippen aus dem Wasser entfernt
werden und mit der Hauptmenge des Gasstromes zum Wärmequellenreaktor zurückgeführt werden. Die Entfernung des gesamten
CO2 ist jedoch nicht notwendig, da geringe Mengen von Kohlendioxid
in der zum Wärmefreisetzungs-Reaktor zugeführten Mischung
sowohl zur Unterdrückung der Kohlenstoffbildung als auch zur Verringerung unerwünschter Oxidation des Kohlenmonoxids durch den
Dampf beitragen. Die Menge des mit dem Wasser zum und vom wärmefreisetzenden Reaktor zirkulierten Kohlendioxids kann durch die
Temperatur des Wasser reguliert werden, das sich in Kontakt mit der austretenden Gasmischung befindet, sowie durch den Druck in
dem System.
509884/0825
- ίο -
Bei Drucken im Bereich von etwa 10 bis 100 Atmosphären wird nahezu
das gesamte Kohlenmonoxid in der wärmefreisetzenden Umsetzung unter Erzeugung fast der theoretisch erwarteten Methanausbeute
verbraucht. Pro Mol des dem Energie verbrauchenden Bereich zugeführten Gases wird daher eine hohe Wärmeabgabe eintreten. Geringe
Mengen des Kohlenmonoxids werden sich mit dem Dampf unter Bildung
von Kohlendioxid und Wasserstoff umsetzen, so daß eine Gasmischung, die bei der Wärmefreigabereaktion gebildet wird, die
bei 47,5 Atmosphären aμsgeführt wurde, ein C:H:O-Verhältnis von
1 zu 2,050 zu 1,035 nach der Dehydratation haben wird. Dieses C:H:O-Verhältnis ist etwas reicher an Wasserstoff und Sauerstoff
als das durch die Rohrleitung ankommende Zuführungsgas, dessen
molares C:H:0-Verhältnis 1:2:1 gewesen ist. Nach Rückführung
durch die zweite Rohrleitung und Hindurchführung durch den Wärmequellenreaktor wird die Gasmischung bei 47,5 Atmosphären CO und
Hp bilden, die geringe Mengen Kohlendioxid und Wasser enthalten.
Die zirkulierende Gasmischung wird auf diese Weise etwas oxidiert. Während der folgenden Durchgänge des zirkulierenden Gases
durch das Sy3tem wird beträchtlich weniger Oxidation stattfinden, bis schließlich ein Gleichgewichtszustand erreicht 13t..
Betreibt man den Wärmeabgabereaktor bei etwa 94 Atmosphären gegenüber
den vorgenannten 47*5 Atmosphären, dann ist die diesen Reaktor
verlassende Gasmischung augenscheinlich nicht oxidiert. In jedem Falle kann unbeachtlich der Betriebsdrucke und Temperaturen
in dem Wärmefreigabereaktor ein Gleichgewibhtszustand der Betriebs:
bedingungen für das System erreicht werden.
In der Zeichnung ist ein vereinfachtes Fließbild der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
Der die Wärme liefernde Reaktor 11 ist benachbart einer Hochtemperaturquelle,
wie einem Heliumgas von 900 bis 950 C erzeugenden
Kernreaktor angeordnet. Durch Gegenstrom-Wärmeaustausch mit
509884/0825
dem Heliumgas wird der wärmeliefernde Reaktor 11 auf maximal
925°C erhitzt. Leitet man eine Mischung aus CH1^ und CO2 durch
den erhitzten Reaktor 11, dann läuft die Umsetzung 3 ab. Die
Reaktionsprodukte Kohlenmonoxid und Wasserstoff treten durch die Leitung 12 aus dem wärme liefernden Reaktor 11 in den Wärmeaustauscher
13, in dem die entstandene Gasmischung auf eine
Temperatur unterhalb von 40°C gekühlt wird. Dieses Kühlen der Produktgasmischung führt zu einer gleichzeitigen Erwärmung des
kalten Methan/Kohlertiicxid-Stroines, der durch die Leitung 14 in
den Wärmeaustauscher I3 eintritt und durch die Leitung 16 wird
die erhitzte Methan/Kohlendioxid-Mischung in den wärmeliefernden Reaktor 11 eingeführt. In der Zwischenzeit wurde der Heliumstrom,
der seine Wärme im Reaktor 11 abgegeben hat, von seiner Eingangstemperatur bis zu einer Temperatur von etwa 65O0C gekühlt
und wird in einen Dampferzeuger 17 geleitet, in dem die Temperatur des Heliumstromes auf etwa 200°C vermindert wird
und die dabei freigewordene Wärme zur Erzeugung von Dampf zur lokalen Erhitzung und für die Erzeugung elektrischer Energie
benutzt wurde.
Der gekühlte Strom aus dem Kohlenmonoxid/Wasserstoff-Gemisch wird im Kompressor l8 komprimiert und danach durch die Leitung
19 in komprimierter Form dem Bereich zugeführt, in dem die Energie benötigt wird. Ist der Energiebedarf gering, dann wird
ein Teil oder die gesamte komprimierte Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Gasmischung
durch die Leitung 22 und das Ventil 23 in das Reservoir 21 geleitet (wobei Ventil 24 geschlossen ist).
Ein oder mehrere zusätzliche Kompressoren 26 werden im allgemeinen
erforderlich sein, um die erforderlichen Druckverhältnisse für die Ausführung der Umsetzung 4 im Hitzeabgabereaktor
27 zu erfüllen. Die vorzugsweise unter einem Druck von etwa 45 bis 100 Atmosphären befindliche Mischung aus Wasserstoff und
Kohlenmonoxid tritt in den Wärmeaustauscher 28 ein. Durch die
Leitung 29 wird auch Wasser in den Wärmeaustauscher 28 eingeführt, wobei das Wasser und die Gasmischung vorzugsweise auf
50988 4/0825
etwa 35O°C erhitzt werden. Erreicht die erhitzte und komprimierte Mischung aus Gas und Dampf den Freigäbereaktor 27 durch
die Leitung 31, dann wird gemäß der exothermen Umsetzung 4, die im Kontakt mit dem Nickelmetall-Katalysator auf Aluminiumoxid
abläuft, Wärme freigesetzt. Diese Wärmeabgabe wird durch einen getrennten Flüssigkeitsstrom in einem Gegenstrom-Wärmeaustausch
verfahren mit den reagierenden Gasen in dem Reaktionsvolumen aufgenommen und dieser erhitzte Flüssigkeitsstrom, vorzugsweise
Dampf, leitet diese Wärme entweder zum Endverbrauch als Verfahrenswärme oder zu einem Dampferzeuger oder einer
Turbine für die lokale Erzeugung von elektrischer Energie.
Die bei der Umsetzung 4 in Gegenwart von Dampf (in erster Linie Methan, Kohlendioxid und Dampf, wie in Tabelle II für die Drucke
von 47,5 und 94 Atmosphären angegeben), entstehende Gasmischung
wird vom Reaktor 27 zum Wärmeaustauscher 28 durch die Leitung
32 geführt und dort gekühlt und gleichzeitig werden die Strömungsmittel aus der Leitung 19 und 29 erwärmt. Der größte Teil des
Dampfes kondensiert sich und verläßt den Wärmeaustauscher 28
durch die Leitung 33 und nimmt die geringen Mengen kohlenstoffhaltigen Nebenprodukte mit sich, die sich gebildet haben
können«sowie geringe Mengen Methan und COp. Dieses Wasser tritt
in den Stripper 34 ein, in dem die Nebenprodukte vom Wasser
abgetrennt werden, das dann durch die Leitung 29 wieder zurückgeführt wird. Die Gasmi3chung (Methan-Kohlendioxid und
Wasserdampf) gelangt vom Wärmeaustauscher 28 zum Trockner 36
über die Leitung 37 und sie wird durch die Leitung 38 mit der aus dem Stripper 34 gewonnenen Methan/COp-Mischung vereinigt.
Das aus dem Gasstrom entfernte Wasser wird zur Leitung 29 geführt und die kalte (weniger als 400C) Gasmischung aus CIIj,
und CO2 wird durch die Leitung 14 zurückgeführt. Wie im Falle
der Leitung 19 können Mengen dieser kalten Gasmischung in dem Reservoir 39 gelagert oder aus diesem entnommen werden. Die
kalte CHji/COp-Gasmischung, die an der Wärmequelle ankommt, kann
im Wärmeaustauscher 13 vorbereitend für den Eintritt in den
wärmeliefernden Reaktor 11 zur Durchführung der Reaktion 3
509884/0825
erwärmt werden. Zusätzlxches Gas mit einem geeigneten molaren C:H:O-Verhältnis wird bei HO zugeführt.
€09884/0825
Claims (5)
1./Verfahren zum Transportieren/Wärme von einer Wärmequelle
zu einem Bereich, in dem Energie benötigt wird,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
a) Umsetzen nach der ersten Gasmischung, die hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid besteht, benachbart der Wärmequelle
bei einer Temperatur oberhalb von etwa 650 C zur
Erzeugung einer zweiten Gasmischung, die hauptsächlich
aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht,
aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht,
b) Abkühlen der zweiten Gasmischung auf eine Temperatur unterhalb von etwa 40°C,
c) Komprimieren und Transportieren der zweiten Gasmischung durch eine erste Rohrleitung zu dem Bereich, in dem die
Energie benötigt wird,
d) Erhitzen der zweiten Gasmischung,
e) Umsetzen der zweiten Gasmischung in Gegenwart von Dampf und einem Katalysator bei einer Temperatur von mindestens
etwa 35O°C und einem Druck von mindestens etwa 10 Atmosphären, um Wärme freizusetzen und hauptsächlich Methan und
Kohlendioxid zu erzeugen,
f) Abkühlen der erhaltenen Mischung, die Methan^Kohlendioxid
und Wasserdampf enthält, auf unterhalb der Kondensationstemperatur für Dampf,
g) Abtrennen von Wasser und Nebenprodukten, die sich in
Stufe e) gebildet haben, aus der Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf enthaltenennMischung, um die genannte erste Gasmischung zu erzeugen,
Stufe e) gebildet haben, aus der Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf enthaltenennMischung, um die genannte erste Gasmischung zu erzeugen,
h) Leiten der ersten Gasmischung durch eine zweite Rohrleitung
zur genannten Wärmequelle,
i) Erhitzen der ersten Gasmischung, j) Wiederholen der vorgenannten Reihenfolge von Stufen.
i) Erhitzen der ersten Gasmischung, j) Wiederholen der vorgenannten Reihenfolge von Stufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in Stufe b) freigesetzte Wärme
mittels Wärmeaustauscher in Stufe i) genutzt wird.
5098 8 4/0825
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die erste Gasmischung auf etwa
925°C erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die zweite Gasmischung bei einem Druck im Bereich von ^5 bis 100 Atmosphären umgesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet
, daß die/"stufe f) freigesetzte Wärme
mittels Wärmeaustauschern in Stufe d) genutzt wird.
/0825
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/484,802 US3958625A (en) | 1974-07-01 | 1974-07-01 | Transport of heat as chemical energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2528660A1 true DE2528660A1 (de) | 1976-01-22 |
DE2528660C2 DE2528660C2 (de) | 1987-02-26 |
Family
ID=23925663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752528660 Granted DE2528660A1 (de) | 1974-07-01 | 1975-06-27 | Verfahren zum transport von waerme als chemische energie |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3958625A (de) |
JP (1) | JPS5857220B2 (de) |
BE (1) | BE830868A (de) |
DE (1) | DE2528660A1 (de) |
FR (1) | FR2277308A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2459150A1 (fr) * | 1979-06-19 | 1981-01-09 | Customagic Europ | Housse pour appui-tete |
DE3142979A1 (de) * | 1981-10-29 | 1983-06-01 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | "verfahren und vorrichtung zur speicherung von solarenergie" |
DE3219329A1 (de) * | 1982-05-22 | 1983-11-24 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | Verfahren zur kontinuierlichen nutzung von waermeenergie |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2437975A1 (de) * | 1974-08-07 | 1976-02-26 | Rheinische Braunkohlenw Ag | Verfahren zum transport von waermeenergie |
US4044821A (en) * | 1974-12-27 | 1977-08-30 | Nasa | Low to high temperature energy conversion system |
JPS5311172A (en) * | 1976-07-19 | 1978-02-01 | Ishine Fujii | Apparatus for recycling energy from reversible chemical reaction cyclic exothermic reaction heat |
CH617503A5 (de) * | 1976-08-13 | 1980-05-30 | Battelle Memorial Institute | |
US4169499A (en) * | 1977-05-31 | 1979-10-02 | Honeywell Inc. | Solar energy heat utilization |
US4345915A (en) * | 1977-11-02 | 1982-08-24 | General Electric Company | Mixed feed evaporator |
FR2418422A1 (fr) * | 1978-02-24 | 1979-09-21 | Fives Cail Babcock | Procede de stockage et de restitution d'energie utilisant les reactions de decarbonatation du carbonate de calcium et de carbonatation de la chaux ainsi obtenue, et unites pour la mise en oeuvre de ce procede |
FR2474646A2 (fr) * | 1979-02-13 | 1981-07-31 | Grenet Edouard | Procede d'obtention simultanee et rentable de sources d'energie, d'eau douce et de sous-produits a partir de substances aqueuses et d'une source d'energie |
US4347891A (en) * | 1980-05-06 | 1982-09-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Thermochemical energy transport process |
US4484618A (en) * | 1982-05-13 | 1984-11-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Thermochemical energy transport using a hydrogen rich working fluid |
MY118075A (en) | 1996-07-09 | 2004-08-30 | Syntroleum Corp | Process for converting gas to liquids |
US6011073A (en) * | 1997-10-10 | 2000-01-04 | Syntroleum Corporation | System and method for converting light hydrocarbons to heavier hydrocarbons with separation of water into oxygen and hydrogen |
US6794417B2 (en) | 2002-06-19 | 2004-09-21 | Syntroleum Corporation | System and method for treatment of water and disposal of contaminants produced by converting lighter hydrocarbons into heavier hydrocarbon |
DE102007052325A1 (de) * | 2007-03-29 | 2009-05-07 | Erk Eckrohrkessel Gmbh | Verfahren zum gleitenden Temperieren chemischer Substanzen mit definierten Ein- und Ausgangstemperaturen in einem Erhitzer und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
NO2788577T3 (de) * | 2014-08-01 | 2018-07-28 | ||
CN113522200A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-10-22 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 一种远程供热系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE954907C (de) * | 1952-09-16 | 1956-12-27 | Ruhrchemie Ag | Verfahren zur kombinierten Reinigung und Methanisierung von Kohlenoxyde und Wasserstoff neben anderen Bestandteilen enthaltenden Gasgemischen |
DE970913C (de) * | 1942-09-19 | 1958-11-13 | Lonza Werke Elektrochemische F | Verfahren zur katalytischen Herstellung von Methan bzw. Methangemischen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bzw. solche enthaltenden Gasgemischen |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3198710A (en) * | 1958-11-12 | 1965-08-03 | Exxon Research Engineering Co | Reactor coolant system |
US3370420A (en) * | 1965-10-19 | 1968-02-27 | Aerojet General Co | Thermally dissociative gas power conversion cycle |
US3714942A (en) * | 1969-02-03 | 1973-02-06 | Sub Marine Syst Inc | Cryogenic gas processing system |
-
1974
- 1974-07-01 US US05/484,802 patent/US3958625A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-06-27 DE DE19752528660 patent/DE2528660A1/de active Granted
- 1975-06-27 FR FR7520348A patent/FR2277308A1/fr active Granted
- 1975-06-30 JP JP50080144A patent/JPS5857220B2/ja not_active Expired
- 1975-07-01 BE BE157871A patent/BE830868A/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE970913C (de) * | 1942-09-19 | 1958-11-13 | Lonza Werke Elektrochemische F | Verfahren zur katalytischen Herstellung von Methan bzw. Methangemischen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bzw. solche enthaltenden Gasgemischen |
DE954907C (de) * | 1952-09-16 | 1956-12-27 | Ruhrchemie Ag | Verfahren zur kombinierten Reinigung und Methanisierung von Kohlenoxyde und Wasserstoff neben anderen Bestandteilen enthaltenden Gasgemischen |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2459150A1 (fr) * | 1979-06-19 | 1981-01-09 | Customagic Europ | Housse pour appui-tete |
DE3142979A1 (de) * | 1981-10-29 | 1983-06-01 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | "verfahren und vorrichtung zur speicherung von solarenergie" |
DE3219329A1 (de) * | 1982-05-22 | 1983-11-24 | Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln | Verfahren zur kontinuierlichen nutzung von waermeenergie |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5857220B2 (ja) | 1983-12-19 |
BE830868A (fr) | 1975-11-03 |
FR2277308A1 (fr) | 1976-01-30 |
JPS5128573A (de) | 1976-03-10 |
FR2277308B1 (de) | 1980-05-30 |
US3958625A (en) | 1976-05-25 |
DE2528660C2 (de) | 1987-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2528660A1 (de) | Verfahren zum transport von waerme als chemische energie | |
DE2949588C2 (de) | ||
EP2146926B1 (de) | Verfahren zur herstellung von synthesegas | |
DE69905543T3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methanol | |
DE2608486A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von kohlenwasserstoffen mit dampf und/oder kohlendioxid | |
EP3052435B1 (de) | Verfahren zur speicherung von elektrischer energie | |
DE3103933A1 (de) | "verfahren zur katalytischen umwandlung von kohle in gasfoermige komponenten und zum reformieren der gasfoermigen produkte" | |
DE2549439A1 (de) | Verfahren zur herstellung von methanreichen gasen | |
DE2362944A1 (de) | Verfahren zur herstellung von dimethylaether | |
DE2905206A1 (de) | Anlage zur thermochemischen wasserspaltung mit sonnenenergie | |
DE2220617A1 (de) | Verfahren zur herstellung von wasserstoff | |
DE2437975A1 (de) | Verfahren zum transport von waermeenergie | |
EP0215930B1 (de) | Erzeugung von wärmeenergie durch verbrennung von synthesegas | |
DE2705141C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methan oder Methanol | |
WO2018130535A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von organischen verbindungen aus biogas | |
DE102021123556A1 (de) | Energie- und Wasserstofflogistik | |
DE1567710A1 (de) | Verfahren fuer die Herstellung von Synthesegasen zur Ammoniak- und Methanolsynthese | |
DE1668303A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methanol | |
DE2013297A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Methanol | |
DE970913C (de) | Verfahren zur katalytischen Herstellung von Methan bzw. Methangemischen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bzw. solche enthaltenden Gasgemischen | |
WO2020151928A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer anlage zur synthese eines chemischen produkts | |
DE2200004A1 (de) | Verfahren zur erzeugung eines methanreichen mit erdgas austauschbaren gases | |
DE2943356A1 (de) | Verfahren zur gemeinsamen herstellung von ammoniak und methanol | |
DE1589999A1 (de) | Verfahren und Anlage zum Nutzen von Kernenergie | |
DE102021125884A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines methanhaltigen Produktgases |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |