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Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung
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einer stark exothermen katalytisch beschleunigten chemischen Reaktion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer
stark exothermen katalytisch beschlennigten chemischen Reaktiv unter Verwendung
eines adiabat betriebenen Reaktors.
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Bei der Durchführung stark exothermer Reaktionen liegt ein wesentliches
technisches Problem in der Beherrschung der durch die Reaktionen freigesetzten Werte.
Es hat sich gezeigt, daß z.B. bei der Methanisierung von Kohlenoxiden mit Wasserstoff
nach den Reaktionsgleichungen bzw.
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die freigesetzte ReaktlonswErme Q so groß ist, daß besonders bei hohen
CO-Konzentrationen erhebliche Schwierigkeiten bei der verfahrenstechnischen Durchführung
dieser Reaktion bestehen.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es aus der DT-AS 12 71
301 bekannt, die Methanisierungsreaktionen sturenweise in mehreren hintereinander
geschaltets adlabat betriebenen Reaktoren durchzuführen. Der hierbei erforderliche
Aufwand ist Jedoch sehr hoch. Im besondere müssen rUr die Herstellung der zuerst
durchlaufenen Reaktoren aufgrund der hohen Temperaturbelastungen teuere Materialien
verwendet werden.
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Aus der T-OS 2) 55 659 ist es bekannt, daß zur Herstellung von methanreichen
Gasen auch isotherrn betriebene Reaktoren verwendet werden können. Da in isotherm
betriebenen Reaktoren niedrigere Temperaturen als in adiabat betriebenen Reaktoren
herrschen, verläuft die exotherme Reaktion zugunsten der erwünschten Reaktionsprodukte.
Dem insatzgut muß dabei vor dem isotherm betriebenen Reaktor Wasserdampf zugemischt
werden. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist Jedoch, daß die Methanisierungsreaktion
nur dann optimal verläuft, wenn das Wasser huber spezielle Gas-Flüssigkeits-Kontakteinrichtungen
mit dem Einsatzgut vermischt wira. Insbesondere ist es nötig, heißen Wasserdampf
einzuleiten, um die für die exotherme Reaktion notwendige Anspringtemperatur im
Reaktor zu erreichen.
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Von weiterem Nachteil der bisher verwendeten isotherm betriebenen
Reaktoren ist es, daß eine exakte Durchführung einer stark exothermen Reaktion nur
unter sehr hohem regelungstechnischen Aufwand möglich ist. Diese Regelungsschwierigkeiten
treten vor allem dann auf, wenn die Einsatzmenge stark schwankt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und doch
energiegünstiges Verfahren zur Durchführung einer stark exothermen Reaktion zu entwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ReaktionstellneAmer
au3er dem adiabaten noch einen isotherm betriebenen Reaktor durchlaufen.
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Um den apparativen Aufwand zur Erzeugung einer hohen Ausbeute an
Reaktionsprodukten möglichst gering zu halten, wird der isotherm betriebene Reaktor
mit einem adiabat betriebenen Reaktor kombiniert.
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Hierbei ergibt sich als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens, daß im Prinzip keine weiteren Reaktoren oder Gas-Flüssigkeits-Kontakteinrichtungen
zur DurchfUhrwig des Verfahrens nötig sind.
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Ein weiterer entscheldend zorteil der Erfindung ist es, daß nun eine
Regelung des Verfahrens durch einfache regelungstechnische Hilfsmittel, wie Ventile,
möglich ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die rur die Durchführung
der chemischen Reaktion im isotherm betriebenen Reaktor notwendige Temperatur durch
Wärmetausch des Einsatzgutes mit den Reaktionsprodukten aus dem adiabat betriebenen
Reaktor erreicht werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet auch hinsichtlich der verwendeten
Katalysatoren große Vorteile gegenüber bekannten Verfahren.
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Da Da der vollständige Ablauf der Reaktion durch die Kombination
von isotherm und adiabat betriebenen Reaktoren auf mehrere Reaktoren verteilt ist,
sind die Katalysatoren in den einzelnen Reaktoren keinen übermäßigen thermischen
Belastungen |ausgesetzt. Die bei dem erfindungsgemEßen Verfahren verwendeten Katalysatoren
zeichnen sich somit durch eine hohe Lebensdauer aus.
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Es kommt auch zu keinem Versintern des Katalysators bei zu hohen
Reaktionstemperaturen. Besonders beim isotherm betriebenen Reaktor ist der Einsatz
hochwirksamer Katalysatoren möglich, deren Temperaturbeständi0eit 500 °C nicht Ubersteigen
muß.
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FUr die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich
als erstes die Möglichkeit an, daß die Reaktionsteilnehmer zuerst den adiabat und
anschließend den isotherm betriebene Reaktor durchlaufen. Diese Anordnung der beiden
Reaktoren hat den
Vorteil, daß ein Teil der Reaktionspartner im
adiabat betriebenen Reaktor bereits umgewandelt worden ist und der Katalysator im
nachfolgenden isotherm betriebenen Reaktor nicht so stark belastet wird. Aus derselben
Grund entstehen im nachgeschalteten Reaktor beim Ausfall der isothermen Kühlung
dieses Reaktors keine zu hohen Temperaturen, so daß bei einem derartigen Zwischenfall
der nachgeschaltete isotherme Reaktor vor Beschädigungen sicher ist.
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Auch die Anordnung des adiabat betriebenen Reaktors nach dem isotherm
betriebenen Reaktor stellt eine günstige Ausbildung der Erfindung dar, da durch
die Einspeisung von weitgehend abreagiertem Gas aus dem Isotherm-Reaktor die Austrittstemperatur
des adiabat betriebenen Reaktors genau einstellbar ist.
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Da außerdem am Reaktoraustritt des Adiabat-Reaktors weniger hohe Temperaturen
auftreten, können zur Herstellung nachfolgender verfahrenstechnischer Apparate wie
ärmetauscher oder DampfUberhitzer preisgünstige Materialien verwendet werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden die
Reaktionsteilnehmer in zwei Ströme aufgeteilt und der erste Strom durch den isotherm
und der zweite durch den adiabat betriebenen Reaktor geschickt. Durch diese Aufteilung
der Reaktionsteilnehmer auf die beiden Ströme kann auch bei Schwankungen der Menge
der zugeführten Reaktionsteilnehmer stets eine optimale Prozeßführung erreicht werden.
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Eine sehr zweckmä3ige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens stellt
eine Parallelschaltung von einem isotherm und einem adiabat betriebenen Reaktor
dar, wenn dabei gleichzeitig ein Teil der Reaktionsteilnehmer sowohl den isotherm
wie auch den den adiabat betriebenen Reaktor durchfließt, wonach sämtliche Reaktionsprodukte
zusammengeführt werden. Die Reaktionsteilnehmer, die aus dem isotherm betriebenen
Reaktor kommen, stellen für die exotherme Reaktion reaktionshemmende Stoffe dar.
Mit ihrer Zuführung in den adiabat betriebenen Reaktor kann deshalb die Menge der
umgesetzten Reaktionsteilnehmer und damit die Temperatur des Reaktors genau eingestellt
werden.
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Die erfindungsgemäßen Vorteile können auch genUtzt werden, wenn die
im isotherm betriebenen Reaktor entstehenden Reaktionsprodukte nur teilweise durch
den adiabat betriebenen Reaktor gerührt und anschließend sämtliche Reaktionsprodukte
zusammengefJhrt werden. Sin weiterer Vorteil dieser Anordnung der beiden Reaktoren
ist, daß der adiabat betriebene Reaktor geringeren Belastungen ausgesetzt ist, da
die Reaktionsteilnehmer zuvor im isotherm betriebenen Reaktor partiell abreagieren.
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Da die der Erfindung zugrundellegenden Prozesse Einsatzgasgemische
benötigen, die in der Herstellung auRwendig und teuer sind, ist man bestrebt, die
Kosten des Gesamtverfahrens durch eine gute Energienutzung soweit wie mUglich zu
senken. Hierzu wird die bei den Reaktionen entwickelte Wärme dazu ausgenutzt,
einerseits
Wasser zu verdampren, andererseits aus dem entstehenden Dampf Hochdruckdampf zu
erzeugen, der zu einem gewissen Teil in den Reaktoren selbst eingesetzt werden kann,
dessen größerer Teil Jedoch entweder als Prozeßdampf in anderen chemisohen Prozessen
oder als Speisedampf zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den entscheidenden Vorteil,
gerade tUr diesen Zweck besonders geeignet zu sein.
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Die Verdampfung des Wassers wird erfindungsgemaß vollstandig in den
isotherm betriebenen Reaktor verlegt, so daß zusätzliche Verdampfereinrichtungen
entfallen können. Außerdem kommt es durch die Vereinigung von Reaktor und Verdamprereinrinhtung
in einem Gerät zu wesentlich geringeren Energieverlusten als bei einer Aufteilung
der Reaktor- und der Verdampfereinheit auf zwei voneinander getrennte Apparate.
Die weitere Überhitzung des Dampfes erfolgt dann in der Regel durch Wärmeaustausch
mit den den adiabat betriebenen Reaktor verlassenden Gasen. Insgesamt lassen sich
durch die erfindungagemEße Verknüpfung der Wasserverdampfung im isotherm betriebenen
Reaktor mit der Ausnutzung der fühlbaren Wärme der den adiabat betriebenen Reaktor
verlassenden Oase energetisch wesentlich bessere Dampfausbeuten erzielen als mit
einer Verdampfereinrichtung und einem adiabat betriebenen Reaktor allen.
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Gemaß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens ist es auch
möglich, die fühlbare Wärme der den isotherm betriebenen Reaktor verlassenden Gase
zur DampfUberhitzung auszunutzen. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn zur
Steuerung bestimmter Reaktionsabläufe die Endtemperatur im Isotherm-Reaktor höher
ist als die im Adiabat-Reaktor.
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Es kann bei der Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorkommen,
daß die Ausbeute an gewünschten Produkten an einer bestimmten Stelle des Verfahrens,
wenn noch nicht sämtliche Reaktoren durchlaufen sind, höher ist als nach Passieren
rmtlicher Reaktoren, so daß es äußerlich den Anschein haben mag, als sei die Hintereinanderschaltung
mehrerer Reaktoren technisch nachteilig. Betrachtet man jedoch die energetisce Gesamtbilanz
des erfindungsgemäßen Verfahrens, so stellt man fest, daß eine gegebenenfalls vorhandene
geringfUgige Verschlechterung der Ausbeute an einem oder mehreren Reaktionsprodukten
bei weitem aufgewogen wird durch den Vorteil, den das erfindungsgemße Verfahren
energetisch hinsichtlich der Dampferzeugung bietet.
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Außerdem hat das erfirüungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß bei
dieser Art der Hochdruckdampferzeugung keiner der beiden Reaktoren überlastet wird.
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Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von dem zu verarbeitenden
Gas zuerst der adiabat betriebene Reaktor durchlaufen, dann kann es notwendig sein,
dem Gas zur Verminderung der
Ist ein sehr hoher Umsatz erwünscht,
so kann es zweckmäßig sein, der bisher beschriebenen Anordnung noch weitere adiabat
betriebene Reaktoren nachzuschalten.
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Im folgenden wird die Erfindung durch die in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausfllhrungsbei spiele näher erläutert.
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Es zeigen den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf: Figur 1 mit einem
isotherm und einem parallel und gleichzeitig in Serie geschalteten adiabat betriebenen
Reaktor; Figur 2 mit einem isotherm und einem vorgeschalteten adiabat betriebenen
Reaktor; Figur 3 mit einem isotherm und einem nachgeschalteten adiabat betriebenen
Reaktor.
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Die Reaktionsteilnehmer einer Methanisierungsreaktion, die in Figur
1 über eine Leu tun 1 zugeführt werden, werden durch einen W9rmetauscher 2 von ca.
15 0C auf die Reaktoreintrittstemperatur von ca. 320 OC vrerwtrmt.
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Die Leitung 1 teilt sich auf in zwei Leitungen 3 und 4.
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Die Leitung 3 führt zu einem isotherm betriebenen Reaktor 5, während
die Leitung 4 zu einem adiabat betriebenen Reaktor 6 führt.
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Die Aufteilung der Reaktionsteilnehmer auf die Leitungen 3 und 4 wird
durch ein Ventil 9 geregelt, so daß etwa drei Viertel des
Reaktoraustrittstemperatur
Wasserdampf zuzusetzen. Ein solcher Wasserdampfzusatz kann auch erforderlich sein,
wenn beispielsweise beim Einsatz des erfindunggemäßen Verfahrens zur Herstellung
von synthetischem Erdgas aus CO-H2-Gemischen die sonst sehr störend auftretende
Rußbildung unterdrUckt werden soll. Mit besonderem Vorteil läßt sich für diesen
Zweck der während des Verfahrens selbst erzeugte Dampf einsetzen, zumal hierfür
nur ein sehr kleiner Teil der insgesamt erzeugten Dampfmenge benötigt wird.
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Durch die erfindungsgemEße Verlegung der Verdampfung des Wassers
in den isotherm betriebenen Reaktor und die anschließende Erzeugung von Hochdruckdampf
hat man ein einfaches Mittel in der Hand, die Temperatur des isotherm betriebenen
Reaktors, der mit am Siedepunkt befindlichem Wasser gekühlt wird, durch den Druck
des Wassers zu steuern und damit sehr variable Reaktionsabläufe einstellen ii können.
Wird der Wasserdampf im Verdamprer unter einem bestimmten Druck gehalten, so ergibt
sich daraus eine bestimmte Siedetemperatur, die die Temperatur des isotherm betriebenen
Reaktors bestimmt.
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Die erfindungsgeme Anordnung der Reaktoren und ihr Betrieb sind nicht
an spezifische Reaktionen gebunden. Besonders günstig ist Jedoch die Anwendung bei
stark exothermen reversiblen Gleichgewichtsreaktionen, wie z.B. die Ammoniaksynthese,
die Methanolsynthese, die Hydrierung von Kohlenwasserstoffen und die Hydrierung
von CO und C02 zu CH4.
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durch die Leitung 1 fließenden Gesamtstromes dem isotherm betriebenen
Reaktor 5 zugeführt wird. Dem Ventil 9 wird zur Regelung der Durchflußmenge über
eine Leitung 10 die Temperatur der Reaktionsprodukte nach dem adiabat betriebenen
Reaktor 6 von einem Temperaturmeßfühler 40 übermittelt.
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Die Reaktionsprodukte aus dem isotherm betriebenen Reaktor 5 werden
zum größten Teil nach dem Ventil 9 dem Rest der noch nicht reagierten Reaktionsteilnehmer
über eine Leitung 7 zugemischt. Dieser durch die Leitungen 4 und 7 dem adiabat betriebenen
Reaktor 6 zugeführte Materialstrom reagiert im adiabat betriebenen Reaktor 6 ab
und erreicht an dessen Ausgang eine Temperatur von ca. 550 °C. Eine Leitung 12 führt
nach dem adiabat betriebenen Reaktor 6 über einen Wärmetauscher 11, wo die aus dem
adiabat betriebenen Reaktor 6 kommenden Reaktionsprodukte abgekühlt werden.
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Der Rest der Reaktionsteilnehmer aus dem isotherm betriebenen Reaktor
5 wird durch eine von der Leitung 7 abzweigende Leitung 8 über ein Ventil 37 geführt.
Mit Hilfe dieses Ventils 37 kann die Verteilung der Mengen der Reaktionsteilnehmer
auf die Leitungen 7 und 8 geregelt werden. In die Leitung 8 mUndet dann die vom
Wärmetauscher 11 kommende Leitung 12.
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Der gesamte Produktstrom wird nun Uber die Leitung 8 durch einen
Wärmetauscher 13 geführt, wo eine Abkühlung der Reaktionsprodukte auf ca. 240 0C
stattfindet. Die Leitung 12 ftlhrt
dann zu einem zweiten adiabat
betriebenen Reaktor 14, in dem eine Feinmethanisierung stattfindet. Anschließend
wirdcas Produkt zur Abkühlung durch den Wärmetauscher 2 und einen weiteren Wärmetauscher
15 geleitet. Das bei der Methanisierung entstehende Wasser wird dann in einem Abscheider
16 abgezogen.
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Nach weiterer Abkühlung in WSrmetauschern 17 und 18 wird das Reaktionsprodukt
zu einem weiteren Wasserabscheider 19 geführt, aus dem ilber eine Leitung 20 nahezu
reines Methan und der Rest des bei der Methanisierung entstandenen Wassers über
eine Leitung 12 abgezogen werden.
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Die Dampferzeugung geschieht über einen Wasserkreislauf. Wasser wird
durch eine Leitung 22 zu einem Dampfkessel 23 zur Entgasung gerührt. Das Wasser
wird nach dem Dampfkessel 23 mit einer Punpe 24 auf etwa 100 bar verdichtet und
Uber eine Leitung 25 weiterbefördert. Die Leitung 25 teilt sich zur Regelung der
Eintrittstemperatur des zweite adiabat betriebenen Reaktors 14 auf in zwei Leitungen
26 und 27, wobei die Leitung 26 durch den Wärmetauscher 13 zur Erwärmung des Wassers
gefUhrt wird. Die Leitung 27 mündet nach dem Wärmotauseher 13 wieder in die Leitung
26. Die Regelung des in den beiden Leitungen 26 und 27 fließenden Wassers geschieht
Uber ein in die Leitung 27 ein gefüges Ventil 28, dem über eine weitere Leitung
29 ein Signal über die Eintrittstemperatur des zweiten adiabat betriebenen Reaktors
von einem Temperaturfühler 36 zugeführt wird.
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Die Leitung 26 führt nach dem Wärmetauscher 13 zu einem Hochdruckdampfkessel
30. Mit Hilfe einer Pumpe 31 wird das Wasser über eine Leitung 32 und eine Verdampfeinrichtung
33 durch den isotherm betriebenen Reaktor 5 befördert, wobei bei einem Druck von
ca. 100 bar und einer Temperatur von etwa 320 0C ein Teil der Kreislaufwassermenge
verdanpft. Ein Teil des Dampfes kann aus dem Hochdruckkessel 30 über eine Leitung
34 entnommen werden. Vom Hochdruckdampfkessel 30 führt eine Leitung 35 durch den
Wärmetauscher 11, wo der Wasserdampf von ca. 320 0C auf 500 °C erhitzt und dann
als Produktdampf abgegeben werden kann.
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Mit Hilfe der Temperatur des Produktdampfes nach dem Wärmetauscher
11, die durch einen Temperaturmeßfühler 39 festgestellt wird, kann der Zufluß der
in den beiden Leitungen 7 und 8 fließenden Reaktionsprodukte gesteuert werden. Zu
diesem Zweck wird vom Temperaturmeßfühler 39 ein Temperaturmeßsignal Uber eine Leitung
38 zu dem Ventil 37 übermittelt.
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In der nachstehenden Tabelle I sind die Zusammensetzung verschiedener
Fluidströme in Mol-% an verschiedenen Punkten des in Figur 1 gezeigten Schemas sowie
einige andere Daten angegebern.
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Tabelle I Einsatz nach Reaktor 5 nach Reaktor 6 nach Reaktor 14 H2
64,9 2,9 22,2 4,6 N2 4,7 13,1 10,5 12,8 0 10,5 0,0 0,9 OIO H4 10,8 81,3 59,9 79,5
02 9,1 2,7 6,5 3,1 Temperatur in °C ca. 15 320 550 355 Verfahrensdruck 20 bar.
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Wenn in diesem Beispiel 600 Nm3/h Einsatzgas umgesetzt werden, können
300 kg/h Dampf von 100 bar, auf 500 OC überhitzt, erzeugt werden.
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In Figur 2 strömen die Reaktionsteilnehmer einer Methanisierungsreaktion
über eine Leitung 50 zur Vorerwärmung durch einen Wärmetauscher 51, von dem aus
die Reaktionsteilnehmer Uber eine Leitung 52 zu einem adiabat betriebenen Reaktor
53 geführt werden. Dabei steigt die Temperatur der Reaktionsteilnehmer von ca. 300
°C vor bis auf ca. 750 °C nach dem adiabat betriebenen Reaktor 53 an. Vom adiabat
betriebenen Reaktor 53 führt die Leitung 52 über Wärmetauscher 54 und 55 zu einem
isotherm betriebenen Reaktor 56, in dem Temperaturen von ca. 310 °C bis 340 0C herrschen.
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Nach dem isotherm betriebenen Reaktor 56 werden die Reaktionsprodukte
zur weiteren Abkühlung durch den Wärmetauscher 51 und einen Wärmatauscher 57 zu
einem Wasserabscheider 58 geführt.
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Dort wird das nahezu reine Methan über eine Leitung 59 abgezogen,
während das bei der Methanisierung entstehende Wasser über eine Leitung 60 abgeführt
wird.
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Das Wasser, das zur Exportdampferzeugung und rur die Verfahrensdurchfuhrung
benötigt wird, wird über eine Leitung 61 zur Vorerwärmung durch den Wärmetauscher
57 zu einem Dampfkessel 62 geführt, von dem aus das Wasser mit Hilfe einer Pumpe
63 durch eine Leitung 64 über den Wärmetauscher 55 zu einem Hochdruckdampfkessel
65 befördert wird. Von diesem HochdrucIampfkessel 65 aus führt eine Leitung 66 zu
dem Wärmetauscher 54.
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Der durch den Wärmetauscher 54 strömende Dampf wird über eine Leitung
67 teilweise als Produktdampf entnommen, wKhrend der restliche Teil über eine Leitung
68 dem Einsatzgut des adiabat betriebenen Reaktors zugemischt wird.
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In der nachstehenden Tabelle II sind die Zusammensetzung verschiedener
Fluidströme in Mol-% an verschiedenen Punkte des in Figur 2 gezeigten Schemas sowie
einige andere Daten angegeben.
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Tabelle II Einsatz in vor Reaktor nach Reaktor nach Reaktor 52 53
53 56 H2 66,0 66,0 50,9 4,5 N2 4,6 4,6 6,6 12,9 CO 10,3 10,3 9,0 0,0 CH4 9,7 9,7
26,5 79,5 CO2 9,4 9,4 7,0 3,1 H2O in kg/600 Nm3 0,2 40,4 1c4,3 170,7 Temperatur
in C ca. 15 280 750 340 Verfahrensdruck 30 bar.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es in dem hier
angeführten Beispiel,etwa 360 kgXh Dampf mit einem Druck von 100 bar und einer Temperatur
von 500 0C zu erzeugen.
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Davon werden nur 40 kg h Dampf zur Regelung des adiabat betriebenen
Reaktors 53 benötigt.
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In der in Figur 3 dargestellten Anlage wird wasserstoffreiches Einsatzgas
im Wärmetauscher 100 auf ca. 320 CC angewärmt und über eine Leitung 101 einem quasi-isotherm
betriebenen Reaktor 102 zugeführt. Um die thermische Belastung des Reaktors 102
zu verkleinern, wird ein Teil des Einsatzgasgemisches aus Leitung 101 leber eine
Leitung 103 abgezweigt und dem quasiisotherm
betriebenen Reaktor
102 aufgeteilt an mehreren Stellen zugeführt. Im Reaktor 102 reagiert das Gasgemisch
derart, daß ein großer Teil der Reaktionswärme an die mit siedendem Wasser (100
bar, 310 0C) beaufschlagten Rohrschlangen 104 abgegeben wird. Ein weiterer Teil
der Reaktionswärme wird in fühlbare Wärme des Reaktionsgases verwandelt, so daß
das Gas den Reaktor 102 mit einer Temperatur von ca. 600 °C verläßt. Es wird dann
in den Wärmetauschern 105 und 106 auf eine Temperatur von 280 °C abgekühlt und Uber
Leitung 107 einem adiabat betriebenen Reaktor 108 zugeführt. Die Reaktionsprodukte
werden im Wärmetauscher 100 im Gegenstrom zu Einsatzgasgemisch und in Wärmetauschern
109 und 110 auf die Abgabetemperatur abgekühlt. Das bei auskondensierende, während
der Reaktion entstandene Wasser wird im Abscheider 111 abgetrennt und kann durch
Leitung 112 entnommen werden.
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Durch Leitung 113 strömt das fertige Produkt äb.
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Das Speisewasser für die Dampferzeugung wird zunEchst im Wärmetauscher
110 vorgewärmt und sodann in der Speisewassertrommel 114 mit Dampf, der durch Leitung
115 zugeführt wird, entgast. Durch Leitung 116 entweicht ein Gas-Dampf-Gemisch.
Das entgaste Wasser wird dann in einer Pumpe 117 auf einen Druck von über 100 bar
verdichtet und über die Wärmetauscher 109 und 106 einer Dampftrommel 118 zugeführt.
Mit Hilfe einer Pumpe 119 wird das Speisewasser durch die Rohrschlangen 104 des
quasiisotherm betriebenen Reaktors 102 und von da wieder zurück in die.
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Dampftro=nel 118 gepumpt. Der durch den Wärmetausch in der
Rohrschlange
104 gebildete Dampf wird Uber Leitung 120 abgezogen, im Wärmetauscher 105 im Gegenstrom
zu Produktgas aus dem quasi isotherm betriebenen Reaktor 102 auf eine Temperatur
von ca. 500 OC Uberhitzt und als Exportdampf durch Leitung 121 abgegeben.
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In der nachstehenden Tabelle III ist die Zusammensetzung verschiedener
Fluidströme in Mol-« an verschiedenen Punkten des in Figur 3 gezeigten Schemas sowie
einige andere Daten angegeben.
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Tabelle III Einsatz nach Reaktor 1C2 nach Reaktor 108 H2 69,3 29,3
11,2 CO 10,7 1,4 0,05 CH4 10,7 63,1 86,0 CO2 9,3 6,2 2,75 Temperatur in °C 30 612
440 1:Verfahrensdruck 45 bar.
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Bei einer Menge von 600 Np /h Einsatzgas können bei dem Verfahren
der Figur 3 ca. 370 ks/h Hochdruckdampf von einem Druck von 100 bar und einer Temperatur
von 500 °C erzeugt werden.