DE4028750C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren sowie eine Anlage
zur Herstellung von Methanol unter Nutzung der Energie
des den Reaktor einer Methanol-Synthese verlassenen Reaktionsgases
mit Vorwärmung des in den Reaktor eintretenden Synthesegases
durch wenigstens einen Teilstrom des Reaktionsgases.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der
DE-35 25 904-A1 bekannt. Hier wird das heiße Reaktionsgas am
Austritt des Methanol-Reaktors aufgeteilt, wovon ein Teilstrom
zur Vorwärmung des eingespeisten Synthesegases und ein
weiterer Teilstrom zur Purgegas-Vorwärmung genutzt wird, um
dieses Gas anschließend in eine entsprechende Turbine zu geben.
Es ist auch bekannt, mit einem Teilstrom Kesselspeisewasser
vorzuwärmen.
Aus der DE-OS 21 17 060 ist ebenfalls ein Verfahren zur katalytischen
Methanol-Synthese bekannt, bei dem die heißen
Reaktionsgase zunächst einen Gas-Gas-Wärmetauscher beaufschlagen
zur unmittelbaren Vorwärmung des in den Reaktor eintretenden
Gases. Diesem Wärmetauscher ist dann ein weiterer
Wärmetauscher nachgeschaltet zur Erwärmung eines in einem geschlossenen
Kreislauf geführten Wärmeträgemediums, das diese
Wärme an eine Kolonne abgibt.
Nachteilig ist bei den bisherigen Verfahrensweisen, daß
die Reaktionswärme aus der Synthese nur insofern genutzt
werden kann, als noch genügend Restwärme für den Gas-Gas-
Wärmetauscher übrigbleibt, um das in den Reaktor eintreten
de Synthesegas entsprechend vorzuwärmen. Es ist auch be
kannt, eine Gaserzeugung mit einer Synthese und einer De
stillation bei der Methanol-Produktion energetisch zu ver
binden, wodurch sich zwangsläufig eine energiemäßige Abhän
gigkeit zwischen der Methanol-Produktion einerseits und
der Gaserzeugung andererseits ergibt. Hierbei ist es mög
lich, die in der Gaserzeugung anfallende Wärme niedrigen
Niveaus in der Destillationsstufe zur Beheizung der Reboi
ler der Kolonnen einzusetzen, insbesondere ist dies üblich
bei Methanol-Anlagen auf der Basis von Erdgas, da dort
ständig eine entsprechende Wärme niedrigen Niveaus aus der
Gaserzeugung vorhanden ist. Diese Technologie ist aller
dings dann nur noch schwer möglich, wenn Synthesegase auf
der Rasis von Kohle, Holz oder Torf anfällt oder dann,
wenn in chemischen Anlagen verschiedene Gase anfallen, die
zur Produktion von Methanol eingesetzt werden können, d. h.
wenn die Gaserzeugung energetisch von der Synthese und De
stillation entkoppelt ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit
der unter Vermeidung der oben aufgezeigten Nachteile eine
Verfahrensführung und eine Anlage angegeben werden, die
das Verfahren bzw. die Anlage energetisch autark machen,
ohne daß ein darüber hinausgehender Energieverbund notwen
dig wäre.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird die
se Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird es möglich,
energieautarke Methanol-Anlagen oder entsprechende andere
Anlagen für die Synthesegasaufbereitung zu schaffen, ohne
daß beispielsweise eine Gaserzeugung als Energielieferung
notwendig wäre. Damit wird es auch möglich, beispielsweise
auch CO-, H2- und CO2-haltige Abgase aus Industrieprozes
sen zur Methanol-Herstellung zu nutzen.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4, wobei eine
besondere Ausgestaltung nicht näher in der vorgesehenen
stufenweisen Abgabe der von Teilnahmeinhalten des heißen
Reaktionsgases, sei es als Teilstrom oder sei es als Ge
samtstrom, zu sehen ist, sondern insbesondere auch darin,
daß die in der Methanol-Destillation anfallenden Fuselöle,
Methanolverluste und Brenngase, wie Purgegas, Strippgas
und Flashgas, zur Dampferzeugung und/oder zur Reheizung ei
nes Spitzenvorwärmers für das dem Reaktor zugeführten Syn
thesegas herangezogen werden.
Durch diese letzte Gestaltung ist es möglich, etwa fehlen
de Wärme aus Rundöfen im Prozeß aufzubringen und dort an
fallende Brenngase und flüssige Brennstoffe zu verbrennen.
Die Nutzung von Gasen aus der Destillation ist für sich gesehen
aus der DE-AS 20 24 301 bekannt.
Es versteht sich von selbst, daß auch Dampf erzeugt werden
kann, der beispielsweise zum Antrieb des Kreislaufgasver
dichters einsetzbar ist.
Zur Lösung der weiter oben angegebenen Aufgabe sieht die
Erfindung auch eine Anlage vor, die ausgeht von einer Anla
ge nach der DE-33 11 316-A1.
Eine solche Anlage zeichnet sich nach der Erfindung durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 aus.
Ausgestaltungen der Anlage ergeben sich aus den dem An
spruch 5 folgenden weiteren Ansprüchen. Dabei kann es auch
möglich sein, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht,
Export-Brenngas aus der Anlage zu führen, anstatt dieses
Gas zur Dampferzeugung zu benutzen und dann diesen Dampf
zu exportieren.
Es kann auch vorgesehen sein, in der Destillation andere
Prozeßschritte durchzuführen, etwa eine Destillation mit
zwei oder mehr Kolonnen, derart, daß dann kein Export-
Brenngas oder kein Export-Dampf mehr anfällt, wie dies die
Erfindung ebenfalls vorsieht.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei
spielsweise näher erläutert, wobei in der einzigen Figur
ein Prozeßschaltbild eines Ausführungsbeispieles einer er
findungsgemäßen Anlage dargestellt ist.
Im folgenden seien die wesentlichen Anlagenteile anhand
des Anlagenschaubildes von links nach rechts angegeben,
die Verknüpfung und Wirkungsweise wird dann weiter unten
angegeben.
Die allgemein mit 1 bezeichnete Anlage besteht damit aus
folgenden Elementen, wobei hier nur die wesentlichen Bau
teile und Anlagenteile angegeben sind:
Mit 2 ist der Frischgaseintritt angegeben. Das Frischgas
wird von einem Kreislaufgasverdichter 3 gefördert, durch
läuft einen ersten Gas-Gas-Wärmetauscher 4, einen zweiten
Gas-Gas-Wärmetauscher 5, durchläuft einen Spitzenvorwärmer
6 und tritt in den mit 7 bezeichneten Methanol-Reaktor des
Quenchtyps ein.
Die nun folgende Destillation besteht aus drei Kolonnensy
stemen, und zwar in der Zeichnung von links nach rechts ge
sehen einer Topping-Kolonne 8, einer ersten Refining-Kolon
ne 9 und anschließend einer zweite Refining-Kolonne 10.
Den drei Kolonnen 8, 9, 10 sind jeweils Reboiler zugeord
net, und zwar ein Reboiler 11 der Topping-Kolonne 8, ein
Reboiler 12 der ersten Refining-Kolonne 9 und ein Reboiler
13 der zweiten Refining-Kolonne 10.
In der Anlage sind neben Pumpen zusätzlich noch darge
stellt rechts außen ein Entspannungsgefäß 14, aus welchem
nach oben über eine Leitung 25 Flashgas entweicht, wobei
das Entspannungsgefäß 14 über die Leitung 15 mit Rohmetha
nol aus dem links dargestellten Methanol-Abscheider 16 be
aufschlagt ist.
Die Wirkungsweise und Verknüpfung der Anlagenteile ist die
folgende:
Wenn und soweit im folgenden Zahlen als Reispiel angegeben
sind, so betreffen diese folgende, lediglich als Beispiel
angenommene Parameter. Es werden an der Anlagengrenze bei
spielsweise benötigt Synthesegas ca. 2350 Nm3/t Methanol,
70 m3/t Kühlwasser bei einer Erwärmung um 10°C und ca. 8,7 kW/t
Methanol an elektrischer Energie. Hierbei wird im
folgenden vorausgesetzt, daß ein Kesselspeise
wasser-Entgaser mit entsprechenden Pumpen vorhanden ist.
Die Zuleitung von Kesselspeisewasser ist links unten auf
der Abbildung mit 17 bezeichnet. Nach Vorwärmung und
Überhitzung tritt Überhitzter Dampf 32 in die zum Antrieb
des Verdichters 3 dienende Turbine 18 ein und verläßt als
ND-Dampfkondensat den über das Prozeßschaubild
dargestellten Anlagenteil, dies ist mit dem Pfeil 19
wiedergegeben.
Es sei angenommen, daß über den Frischgaseintritt 2 stö
chiometrisches Synthesegas (beispielsweise auch überstö
chiometrische Synthesegase) zur Verfügung stehen mit einem
Druck von beispielsweise 100 bar. Diese strömen zur Saug
seite des Kreislaufgasverdichters 3 und werden dort
beispielsweise auf 104 bar verdichtet und in einem Gas-
Gas-Wärmetauscher 4 auf ca. 90°C vorgewärmt. Das vorge
wärmte Synthesegas wird von dort einem weiteren Gas-Gas-
Wärmetauscher 5 zugeführt und dort auf ca. 160°C vorge
wärmt und in den befeuerten Spitzenvorwärmer 6 auf 240°C
erhitzt, wobei dieses erhitzte über die Leitung 30
Synthesegas dann in den Reaktor 7 einströmt.
Im Reaktor 7, hier handelt es sich um einen Reaktor des
Quenchtyps, reagiert das Synthesegas über Kupferkatalysato
ren zum Teil zu Methanol und verläßt im dargestellten Bei
spiel über die durchgezogene, mit begleitenden Punkten ver
sehene Leitung 20 den Reaktor 7.
Dieses heiße Reaktionsgas wird nun im dargestellten Bei
spiel zweifach in der Destillation eingesetzt, nämlich zu
nächst gibt es einen Teil seiner Wärme im Reboiler 12 der
Refining-Kolonne 9 ab, beheizt nachfolgend den Gas-Gas-Wär
metauscher 5 zur Vorheizung des Synthesegases und gibt
dann einen weiteren Teil der Wärme in dem Reboiler 11 der
Topping-Kolonne 8 ab. Schließlich wird die Restwärme noch
zum Vorwärmen im ersten Gas-Gas-Wärmeaustauscher 4 abgege
ben, um, wie oben angegeben, das den Verdichter 3 verlas
sende, eintretende Synthesegas auf 90°C aufzuwärmen.
In diesem letzten Wärmeaustauscher 4 hat das Gas schon den
Taupunkt erreicht und es kondensiert teilweise, wobei das
sich bildende Rohmethanol im Methanolabscheider 16 abge
schieden und von der Kreislaufgasmenge 21 getrennt wird.
Die Schlußkondensation erfolgt in dem nachgeschalteten Was
serkühler.
Ein Teil dieser Kreislaufgasmenge 21 wird aus dem Kreis
lauf entfernt, um die Menge der inerten Gase in erlaubten
Grenzen zu halten, der restliche Teil geht zum Kreislauf
gasverdichter 3 zurück, was mit der Leitung 27 aus dem Ab
scheider 16 angedeutet ist.
Für die Erfindung wesentlich ist auch die besondere Gestal
tung der Destillation, die, wie oben schon beschrieben,
aus drei Kolonnen-Systemen besteht. In diesem hier be
schriebenen Beispiel soll die erste Refining-Kolonne 9,
die mit heißem Synthesegas aufgeheizt wird, bei ca. 8 bar
arbeiten. Die freiwerdende Kondensationswärme des über
Kopf austretenden Methanols wird zur Beheizung der zweiten
Refining-Kolonne 10 benutzt, die beispielsweise als Nieder
druck-Kolonne arbeitet, d. h. mit ca. 1,8 bar.
Die in der Destillation zwangsläufig anfallenden Fuselöle
22 und 23 sowie Methanolverluste 29 können im dargestell
ten Beispiel zweifach eingesetzt werden, was ist mit einer
Doppellinie angedeutet ist. Diese werden einmal im Spit
zenvorwärmer 6 eingesetzt und zum anderen zur Beheizung ei
nes mit 33 bezeichneten, links außen dargestellten Rund
ofens, der zur Erzeugung von Mitteldruckdampf von ca. 50
bar und 400°C eingesetzt wird und, wie schon beschrieben,
eine Dampfturbine zum Antrieb des Kreislaufgasverdichters
3 genutzt wird. Sollte je nach Verfahrensweise ein
Brenngasüberschuß vorliegen, kann dieses über die Leitung
31 abgezogen werden.
Wie sich aus der Figur ebenfalls ergibt, kann vor Eintritt
der flüssigen Rrennstoffe in den Rundofen 33 und den Spit
zenvorwärmer 6 über die gestrichelt dargestellte Leitung
24 Brenngas diesen zugeführt werden, das sich aus dem bei
der Entspannung des Rohmethanols 15 freiwerdende Flashgas
25, dem Strippgas 28 aus der Destillation und dem Purgegas
26 aus dem Methanolabscheider 16 zusammengesetzt.
Mit dem hier beschriebenen Beispiel steht ein Synthesegas
zur Verfügung unter einem Druck zwischen 40 und 100 bar,
wobei der Druck kapazitätsabhängig ist, d. h. die niedrige
ren Druckwerte werden bei einer Anlagenkapazität bis zu
600 tato eingesetzt, wobei 100 bar eine Anlagenkapazität
über 1300 tato voraussetzen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Methanol unter Nutzung der
Energie des den Reaktor der
Methanol-Synthese verlassenden Reaktionsgases mit Vorwärmung
des in den Reaktor eintretenden Synthesegases durch wenigstens
einen Teilstrom des Reaktionsgases,
dadurch gekennzeichnet,
daß der heiße Reaktionsgasstrom nach der Methanol-Synthese
unmittelbar dem Reboiler (12) der Refining-Kolonne (9) zur
Abgabe eines Teiles der Wärme, nachfolgend dem Gas-Gas-Wärmetauscher
(5) zur Vorwärmung des dem Reaktion zugeführten
Synthesegases zugeführt, anschließend dem Reboile (11) der
Topping-Kolonne (8) und nachfolgend dem Gas-Gas-Wärmetauscher
(4) zu einer vorgeschalteten Vorwärmung des dem Reaktor
zugeführten Synthesegases zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Methanol-Destillation anfallenden flüssigen
Methanolverluste und die anfallenden Fuselöle zur Vorwärmung
von Kesselspeisewasser und zur Dampferzeugung und/oder zur
Beheizung eines Spitzenvorwärmers für das dem Reaktor zugeführten
Synthesegase durch Verbrennung herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß anfallendes Purgegas, anfallendes Strippgas und anfallendes
Flashgas zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser und zur
Dampferzeugung und/oder zur Vorwärmung von dem Reaktor zugeführtem
Synthesegas eingesetzt werden und/oder ein Überschußanteil
dieses Brenngasstromes als Exportbrenngasstrom aus
der Anlage geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bei der Verbrennung der Methanolverluste, Fuselöle,
Purgegas, Strippgas und Flashgas erzeugte Dampf wenigstens
teilweise einer Dampfturbine zum Antrieb eines Kreislaufgasverdichters
zugeführt wird.
5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden
Ansprüche mit einem Methanol-Synthese-Reaktor (7)
und einer Methanol-Destillation aus einer Topping-Kolonne
(8) nachgeschalteten Refining-Kolonnen (9, 10) und zugeordneten
Reboilern (11, 12),
dadurch gekennzeichnet,
daß in Strömungsrichtung des den Reaktor (7) verlassenden
Reaktionsgasstromes (20) dem Reboiler (12) der Refining-Kolonne
(9) ein Gas-Gas-Wärmetauscher (5), der Reboiler (11)
der Topping-Kolonne (8) und ein weiterer Gas-Gas-Wärmetauscher
(4) nachgeschaltet sind.
6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Strömungsrichtung des Reaktionsgasstromes dem Gas-
Gas-Wärmeaustauscher (4) ein Spitzenvorwärmer (6), in dem
durch Verbrennung von Purgegas (26), Strippgas (28), Flash
gas (25), Fuselöl (22, 23) und flüssigen Methanolverlusten
(29) der Reaktionsstrom aufgeheizt wird, nachgeschaltet ist.
7. Anlage nach den Ansprüchen 5 oder 6,
gekennzeichnet durch
einen als Rundofen (33) ausgebildeten Dampferzeuger, in dem
durch Verbrennung von Purgegas (26), Strippgas (28), Flashgas
(25), Fuselöl (22, 23) und/oder flüssigen Methanolverlusten
(29) Kesselspeisewasser (17) in einem ersten Wärmeaustauscher
erwärmt und in einem zweiten Wärmeaustauscher überhitzter
Dampf (32) erzeugt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904028750 DE4028750A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Verfahren und anlage zur nutzung der energie einer methanol-synthese |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19904028750 DE4028750A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Verfahren und anlage zur nutzung der energie einer methanol-synthese |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4028750A1 DE4028750A1 (de) | 1992-03-12 |
DE4028750C2 true DE4028750C2 (de) | 1993-06-17 |
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ID=6413997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904028750 Granted DE4028750A1 (de) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | Verfahren und anlage zur nutzung der energie einer methanol-synthese |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4028750A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19948585A1 (de) * | 1999-09-07 | 2001-03-08 | Krupp Uhde Gmbh | Verfahren und Anlage zur Methanolherstellung |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2211610T3 (es) | 1999-09-07 | 2004-07-16 | Uhde Gmbh | Procedimiento para la produccion de metanol. |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2024301C3 (de) * | 1970-05-19 | 1974-07-04 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung von Methanol |
DE2117060A1 (en) * | 1971-04-07 | 1972-10-26 | Methanol synthesis with improved reboiler heating | |
DE3311316A1 (de) * | 1983-03-29 | 1984-10-11 | Uhde Gmbh, 4600 Dortmund | Verfahren zur erzeugung von methanol in chemie-qualitaet |
-
1990
- 1990-09-11 DE DE19904028750 patent/DE4028750A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19948585A1 (de) * | 1999-09-07 | 2001-03-08 | Krupp Uhde Gmbh | Verfahren und Anlage zur Methanolherstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4028750A1 (de) | 1992-03-12 |
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