DE3101739A1 - Verfahren zur erzeugung von hochkalorigen gasen, insbesondere methan, mit hilfe einer katalysatorwirbelschicht - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von hochkalorigen gasen, insbesondere methan, mit hilfe einer katalysatorwirbelschicht

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DE3101739A1 DE19813101739 DE3101739A DE3101739A1 DE 3101739 A1 DE3101739 A1 DE 3101739A1 DE 19813101739 DE19813101739 DE 19813101739 DE 3101739 A DE3101739 A DE 3101739A DE 3101739 A1 DE3101739 A1 DE 3101739A1
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Description

KXR/Dr.Lo/Mi. PA 3118
DIDIER ENGINEERING GMBH Alfredstrasse 28
4300 Essen
Verfahren zur Erzeugung von hochkalorigen Gasen, insbesondere Methan, mit Hilfe einer Katalysatorwirbelschicht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von hochkalorigen Gasen, insbesondere Methan, durch Umsetzung von CO und H„ enthaltenden Gasen in einer Katalysatorwirbelschicht mit eingebauten Kühl elementen.
Es sind bereits Verfahren bekannt, die auf katalytischem Wege, vor allem in einer Wirbelschicht, hochkalorige Gase und insbesondere Methan aus niederkalorigen Gasen, wie Wasserstoff und Kohlenoxid, herstellen.
Die Leistung dieser Anlagen, die unter Druck arbeiten, ist gegenüber Festbettanlagen merkbar höher und die Anlagekosten liegen günstig.
Zur Einstellung der Einsatzgase, wobei es sich hier um CO und H? enthaltende Gase oder auch ein Reingasgemisch aus CO und H? handeln kann, auf einen bestimmten CO-Partialdruck und zur besseren Einstellung des Wärmehaushalts, ist es unter vielen Bedingungen notwendig, ein sogenanntes Kreislaufgas einzusetzen. Dieses Kreislaufgas wird normalerweise mittels Kompressoren gefördert,
was sowohl hohe Kosten als auch einen großen technischen Aufwand mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Kosten und diesen technischen Aufwand auf ein Minimum herabzusetzen, d.h. mindestens teilweise einzusparen.
Es wurde nun gefunden, daß man dies dadurch erreichen kann, daß bei der Erzeugung von hochkalorigen Gasen in einer Wirbelschichtanlage dieses in mindestens zwei getrennte Wirbelschichtstufen aufgeteilt wird, wobei die einzelnen Wirbelschichtstufen jedoch in einem Druckgehäuse untergebracht sein können.
Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe dient das erfindungsgemä'ße Verfahren, wie es im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 näher gekennzeichnet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 und 3 näher beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieses in mindestens zwei Wirbelschichtstufen, die einen üblichen Katalysator, insbesondere zur Methanisierung, enthalten, durchgeführt.
Bei einer solchen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Wirbelschichtanlage ist die untere Stufe üblicherweise die erste Stufe, in welche das Einsatz-
gas eingeführt wird. Diese unterste bzw. erste Stufe wird mit einem etwas höheren Druck als die zweite Wirbel schichtstufe usw. gefahren. Hierdurch wird es möglich, einen Teil des in der ersten Stufe erzeugten Gases als Beimisch- oder Verdünnungsgas zur zweiten Wirbelschichtstufe ohne Verwendung eines eigenen Kompressors zu führen. Hierdurch wird sowohl die Anzahl der Kompressoren als auch die Krompressorenleistung herabgesetzt.
Bei dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 ist nur noch dann ein Kreis!aufkompressor für die erste Stufe erforderlich, wenn in der ersten Stufe erzeugtes Gas als Verdünnungsmittel in Form von Recyclegas in diese erste Stufe rückgeführt wird.
Durch die geteilte Ausführung des Wirbelschichtreaktors in einzelnen Stufen wird es möglich, die Stufen mit unterschiedlichen Reaktionstemperaturen zu fahren. Hierbei kann jeweils der Druck der Dampftrommel durch Regler PC eingestellt werden, wodurch z. B. höhere Verdampfungstemperaturen des Kühlmittels erreicht werden können.
Mit PC sind die Druckregler und FC die Mengenregler bezei chnet.
Durch Wahl eines geeigneten Katalysators kann dann beispielsweise die erste bzw. unterste Stufe auf hohen Reaktionstemperaturen gefahren werden, wobei dies eine bevorzugte Ausführungsform ist, bei welcher auf eine Rückführung von erzeugtem Gas mit Hilfe eines Kreis-
1 aufkompressors ganz verzichtet werden kann. Die Einstellung einer günstigen niedrigen Gleichgewichtstemperatur bei der Methanisierung, d. h. für Methan, wird dann erst in der zweiten Wirbelschichtstufe vorgenommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 unter Verwendung einer Rückführung von in der ersten Stufe erzeugtem Gas in die erste Stufe näher erläutert wird.
Hierbei wird ein Wirbelschichtreaktor 24 mit zwei Wirbelschichtstufen 10 bzw. 11 verwendet. Das für eine Methanisierungsanlage benötigte Einsatzgas CO und H„ oder mit hohen Gehalten an CO und H„ wird über die Leitungen 1 und 2 zu der Wirbelschichtstufe 10 und über die Leitung 3 der Wirbelschichtstufe 11 unter Regelung über die Mengenregler bzw. Flow-Controller FC zugeführt. Die Gase werden über die Verteilerböden 13 in die einzelnen Wirbelschichtstufen eingeleitet.
Die Reaktionswärme wird in den Wirbelschichtstufen 10 bzw. 11 über Kühlbündel 14 abgeführt. Das in der Stufe 10 erzeugte Gas wird über die Leitungen 4 und 7 zur Sammelleitung 9 geführt. Zu dem Einsatzgas für die zweite Stufe in der Leitung 3 wird über die Leitung 5 ein geregelter, ausreagierter Gasstrom aus der Leitung 4 abgezogen und hiermit vermischt, so daß über die Leitung 6 ein Gemisch aus Einsatzgas und in der Stufe 10 ausreagiertem Gasstrom unten in die Wirbelschichtstufe 11 eingeführt wird. Da der Druck in der Wirbel-
schichtstufe 11 geringer als in der Wirbelschichtstufe 10 ist, ist zur Einführung dieses abgezweigten, ausreagierten Gasstromes über die Leitung 5 keine Verdichtung in einem Kompressor erforderlich.
Durch die Zuführung von ausreagiertem Gasstrom aus der Wirbelschichtstufe 10 zu dem Einsatzgas, das in die zweite Stufe 11 eingeführt wird, sind für den hier vorliegenden Katalysator weniger scharfe Einsatzbedingungen gegeben.
Das in der Wirbelschichtstufe 11 erzeugte Gas wird über die Leitung 8 zur Sammelleitung 9 gegeben.
Der in den Rohrbündeln 14 bei der Abführung der Reaktionswärme erzeugte Wasserdampf wird in den Wasserdampftrommeln 15 und 16 abgeschieden und über die Leitungen 21 und 22 zu einer Wasserdampf-Sammelleitung 23 zur weiteren Verwendung gegeben.
Die erste Wirbelschichtstufe 10 ist in dem gezeigten Beispiel noch mit einem Kompressor 20 für Kreislaufgas ausgerüstet. Dieses Kreislaufgas wird über die Leitung 18 von der Leitung 1V zurAbführung von Reaktionsgas aus der ersten Wirbelschichtstufe 10 abgezogen und nach der Verdichtung im Kreislaufkompressor 20 über die Leitung 19 der Leitung 2 für Einsatzgas für die erste Wirbelschichtstufe 10 zugeführt.
Hierdurch wird es möglich, den CO-Partialdruck des durch den Verteilerboden strömenden Einsatzgases auf einen gewünschten Wert einzustellen. Die bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Wirbelschicht-Reaktoranlage kann auch in mehreren vollständig getrennte Behälter aufgeteilt werden; weiterhin ist es auch möglich, mit mehr als zwei nacheinanderfolgenden Wirbelschichtstufen zu arbeiten .
Die Erfindung wird anhand der* f öl genden Beispiel^ näher erläutert, wobei hier eine Wirbelschichtmethanisierung durchgeführt wurde.
In einer in zwei Stufen unterteilten Wirbelschichtanlage wurde ein Einsatzgas mit einem Druck von 65 bar und etwa 20 0C sowie einem H„ : CO-Verhältnis von 2,42 mit Hilfe eines üblichen Katalysators in der Wirbelschicht zu Methan umgesetzt. Die Einsatzgasmenge in
3 der ersten Stufe betrug etwa 6850 m /h (N) und die
3 dazugegebene Recyclegasmenge betrug etwa 2000 m /h (N). Die hieraus in der ersten Stufe erzeugte reine Methan-Gasmenge, berechnet als Trbckengas, betrug etwa 2000 m3/h (N) mit einem Gehalt von 88 Vol-% CH4. Der Rest des Gases bestand aus COp, H„ und N2- In der zweiten Methanisierungsstufe wurde die gleiche Einsatzgasmenge eingeführt, als Verdünnungsgas wurde jedoch das in der ersten Wirbelschichtstufe erzeugte Gas über die Leitung 5 in der Leitung δ beigemischt,
3 so daß über die Leitung 9 4000 m /h (N) an reinem Methan abgezogen werden konnte. Das Gas wurde mit 60 bar Druck zu einer Trocknungsanlage über die Leitung 9 geführt. Es kann dann in ein vorhandenes Gasnetz mit L-Erdgasqualitat abgegeben werden.
Selbstverständlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, eine H-Gasqualitat herzustellen, wobei hier jedoch geringere Mengen an Stickstoff im Einsatzgas notwendig sind. In diesem Fall wird auch noch eine C09-Wäsche nachgeschaltet.
■HI-
Leerseite

Claims (3)

  1. KXR/Dr.Lo/Mi PA 3118
    DIDIER ENGINEERING GMBH Alfredstraße 28
    4300 Essen 1
    Verfahren zur Erzeugung von hochkalorigen Gasen, insbesondere Methan, mit Hilfe einer Katalysatorwirbel schicht
    Patentansprüche:
    Verfahren zur Erzeugung von hochkalorigen Gasen, insbesondere Methan, durch Umsetzung von CO und H2 enthaltenden Gasen in einer Katalysatorwirbelschicht mit eingebauten Kühl elementen, dadurch gekennzeichnet, daß es in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Wirbelschichtstufen durchgeführt wird, daß das Einsatzgas in die erste Stufe unter Druck und zu der zweiten sowie den gegebenenfalls weiter vorhandenen Stufen der Wirbelschicht mit jeweils geringerem Druck zugeführt wird, daß das in einer vorangegangenen Stufe durch Wirbelschicht erzeugte Gas der nachfolgenden Wirbelschichtstufe als Verdünnungsgas zugeführt wird, und daß gegebenenfalls in einer der ersten Wirbel schichtstufe erzeugtesGas als Verdünnungsmittel in Form von Recyclegas mit Hilfe eines Kompressors in diese erste Stufe rückgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in der ersten Wirbelschichtstufe an dem Katalysator in temperaturbeständiger Art unter Durchführung der Methanisierung bei einer höheren Methangleichgewichtstemperatur und ohne Rückführung von
    - 7 —
    Recyclegas als Verdünnungsmittel durchgeführt wird und das in der ersten Stufe erzeugte Gas als Verdünnungsgas für die zweite Stufe eingesetzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der zweiten Wirbelschichtstufe erhaltene Gas mit Hilfe eines Kreislaufkompressors als Verdünnungsgas in die erste Stufe eingeführt wird, und daß ein Teil des in der ersten Wirbelschichtstufe erzeugten Gases als Verdünnungsgas in die zweite Stufe eingeführt wird.
DE3101739A 1981-01-21 1981-01-21 Verfahren zur Erzeugung von hochkalorigen Gasen, insbesondere Methan, mit Hilfe getrennter Katalysatorwirbelschichten Expired DE3101739C2 (de)

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