DE60201179T2 - Verfahren zur herstellung eines wasserstoff und stickstoff enthaltenden gasgemischs - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines wasserstoff- und stickstoffhaltigen Gasgemisches und ein Verfahren zur Durchführung eines katalytischen oder nicht katalytischen Verfahrens, worin das wasserstoff- und stickstoffhaltige Gasgemisch einer der Reaktanten ist.
  • Bei konventionellen katalytischen oder nicht katalytischen Verfahren, bei denen Wasserstoff einer der Reaktanten ist, wird Wasserstoff normalerweise mittels Dampfspaltung von Erdgas bei 700–850°C und 15–30 bar bereitgestellt. Da der Hauptbestandteil in Erdgas Methan ist, findet die folgende Hauptreaktion statt: CH4 + H2O = CO + 3H2(1)
  • Der Dampf wird so zugegeben, dass das Verhältnis von Dampf und Kohlenstoff normalerweise zwischen 2 und 4 beträgt.
  • Das Synthesegasgemisch wird auf unterhalb 400°C abgekühlt und CO verschiebt sich durch die Reaktion mit Wasser in ein oder zwei Stufen mit Zwischenkühlung zu CO2 und H2: CO + H2O = CO2 + H2 (2)
  • Die Wärme wird normalerweise durch die Erzeugung von Dampf rückgewonnen.
  • Wasserstoffhaltiges Synthesegas kann auch durch eine partielle Oxidation, beispielsweise von Methan, durch die folgende Reaktion erzeugt werden: CH4 + 0,5O2 = CO + 2H2 (3)
  • CO wird weiter zu CO2 und H2 verschoben, um eine Kohlenstoffbildung im Reaktor und in den Vorerhitzern zu vermeiden, wird Dampf zugegeben. Als Oxidationsmittel kann reiner Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Luft verwendet werden.
  • Wasserhaltiges Synthesegas kann auch erzeugt werden mittels einer gemischten sauerstoffionen- und elektronenleitenden Membran, welche in einem Reaktor installiert wird, beispielsweise wie es im US Patent 5,356,728 beschrieben wird.
  • Dann werden unterschiedliche Verfahren verwendet, um den Wasserstoff von dem Synthesegas zu trennen. Die vier gebräuchlichsten Verfahren sind entweder die Entfernung von CO2 aus dem Synthesegasgemisch mittels Absorption von CO2, z. B. durch Alkanolamine, oder die Rückgewinnung von Wasserstoff mittels einer Druckwechseladsorption, mittels Tieftemperaturverfahren oder mittels eines Membrantrennungsverfahrens.
  • Alle Verfahren setzen voraus, dass entweder eines der Produktgase bei einem niedrigem Druck rückgewonnen werden muss, welcher den Nutzen von einem der Produktgasströme verringert, oder dass der Druck beibehalten werden muss durch die Zufuhr oder Verwendung von thermischer oder mechanischer Energie, welche die Anwendung einer teuren Verfahrensausrüstung erforderlich macht.
  • Auf dem Gebiet der Gastrennung sind mehrere Verfahren bekannt. Ein eher fortschrittliches Verfahren betrifft die Anwendung von wasserstoffselektiven anorganischen Membranen. Wasserstoff wird von der Retentatseite zur Permeatseite der Membran transportiert. Die Antriebskraft für den Massetransport können Druckgradienten oder in einigen Fällen elektrische Felder sein. Solch eine Membran wird als Wasserstofftransportmembran definiert. In der Literatur sind mehrere Arten von Wasserstofftransportmembranen erwähnt, z. B. poröse anorganische Membranen, Zeolithmembranen, auf Palladium (Pd) basierende, Membranen und protonenleitende Membranen (wie z. B. in einer Veröffentlichung von Rune Bredesen beschrieben, SINTEF, bei einem Seminar in Kalabrien, Italien, 1.–4. Mai 1996: "Seminar on the Ecological Applications of Innovative Membrane Technology in the Chemical Industry").
  • Poröse Membranen weisen normalerweise eine asymmetrische Struktur auf, welche aus einer dünnen oberen Schicht der Membran (welches die Trennschicht ist) mit kleinen Poren (10 mm bis weniger als 1 nm) und einer beschränkten Porengrößenverteilung besteht, welche von einem porösen Träger mit der notwendigen mechanischen Festigkeit getragen wird. Typische Membranmaterialien sind Al2O3, TiO2 und SiO2.
  • Zeolithmembranen können durch Bildung von Zeolithkristallen auf der Oberfläche oder in der Porenstruktur eines Trägers hergestellt werden, beispielsweise Silikalit-1, abgelagert auf g – Al2O3.
  • Poröse Membranen und Zeolithmembranen sind für Wasserstoff nicht zu 100% selektiv, und andere Verbindungen dringen durch die Membran, was ein Produkt mit weniger als 100% Wasserstoff ergibt.
  • Auf Pd basierende Membranen sind für eine Wasserstoffdiffusion zu 100% selektiv. Der Transport von Wasserstoff erfolgt durch H-Atome in dem Gitter, welche auf der Oberfläche durch dissoziierende Adsorption und nachfolgende Lösung in dem Metall gebildet werden. Pd-Membranen sind mit anderen Metallen legiert, wie etwa Ag, Rh, Ru, Seltenerden, um eine Volumenausdehnung zu vermeiden. Es sind kommerzielle Pd-Legierungsmembranen erhältlich, welche hauptsächlich mit Ag legiert sind.
  • Protonenleitende Membranen sind auch zu 100% selektiv für Wasserstoff. Eine Protonenleitung ist bei mehreren Peroskitmaterialien beobachtet worden, z. B. Materialien basierend auf SrCeO3, BaCeO3, CaZrO3 und SrZrO3. Die Antriebskraft für den Massetransport können Druckgradienten oder ein elektrisches Feld sein. Eine Wasserstoffpartialdruckdifferenz verursacht, dass der Wasserstoff durch die Membran von der Retentatseite zur Permeatseite transportiert wird.
  • Die Verwendung von Wasserstofftransportmembranen in einem kombinierten Wasserstofftrennungs- und Synthesegas-Produktionsreaktor ist beispielsweise aus dem US Patent 5,229,102 bekannt. In diesem Reaktor wird Synthesegas durch die oben erwähnte Reaktion (1) erzeugt und Wasserstoff wird durch Permeation durch die Wasserstofftransportmembran kontinuierlich aus der Reaktionszone entfernt. Der Wasserstoff wird dann an der Permeatseite bei geringem Druck rückgewonnen. Alternativ kann Dampf bei erhöhtem Druck als Spülgas verwendet werden, um Wasserstoff als ein Wasserstoff/Dampf-Gemisch bei erhöhtem Druck rückzugewinnen.
  • Wenn Wasserstoff bei niedrigem Druck rückgewonnen wird, ist dies ein Nachteil, wenn Wasserstoff bei hohem Druck benötigt wird. Folglich muss der rückgewon nene Wasserstoff nahezu auf Umgebungstemperatur abgekühlt und mit einem zwischengekühlten Kompressor wieder komprimiert werden. Schließlich muss der Wasserstoff vor dem Eintritt in einen Reaktor, in dem ein katalytisches oder nicht katalytisches Verfahren stattfindet, wieder erwärmt werden. Die Anwendung von Spülgas kann es ermöglichen, dass das durchgedrungene Gas (d. h. das Wasserstoffgas) als ein Wasserstoff/Spülgas-Gemisch bei erhöhtem Druck, wie oben beschrieben, rückgewonnen werden kann. Aber der Energieverbrauch und die Kosten für die Erzeugung des Spülgases sind in diesem Fall wesentlich.
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung war das Erreichen eines Verfahrens zur Herstellung eines wasserstoff- und stickstoffhaltigen Gasgemisches, welches als ein Reaktant in einem katalytischen oder nicht katalytischen Prozess verwendet wird.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war das Herstellen eines wasserstoff- und stickstoffhaltigen Gasgemisches auf eine Art und Weise, welche einen verringerten Energieverbrauch und Investitionskosten bedeutet.
  • Weiterhin war eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Erreichen eines Verfahrens zum Durchführen eines katalytischen oder nicht katalytischen Prozesses auf eine Art und Weise, welche einen verringerten Energieverbrauch und verringerte Investitionskosten bedeutet.
  • Ein Problem, vor welchem die Erfinder auf ihrer Suche nach einer ökonomischen Wasserstoffbereitstellung standen, war, dass konventionelle Anordnungen eines Synthesegasverfahrens nicht übernommen werden konnten. Jeglicher Dampfproduktionsabschnitt, CO-Verschiebungsreaktoren und traditionelle Niedertemperaturwasserstofftrennungsverfahren sollten in dem Wasserstoffverfahren ausgelassen werden, da diese Verfahrensstufen sehr teuer und nicht effizient sind. Weiterhin wäre es vorteilhaft, in der Lage zu sein, in jedem Stadium des Synthesegasverfahrens nur bestehende Verfahrensströme zu verwenden, da die Bereitstellung von beliebigen zusätzlichen Gasströmen normalerweise Investitionen in zusätzliche Verfahrensausrüstung erfordert. Es wäre auch vorteilhaft, bestehendes nicht umgewandeltes oder nicht verbrauchtes Gas, welches im Synthesegas verfahren erzeugt wird, zu benutzen. Folglich begannen die Erfinder, nach Lösungen zu suchen, welche all diese Anforderungen erfüllen könnten.
  • Durch die Verwendung von Wasserstofftransportmembranen kann Wasserstoff aus dem Synthesegas bei einer erhöhten Temperatur oder bei einer Temperatur, die gleich ist wie die Temperatur im Synthesegasreaktor, abgetrennt und rückgewonnen werden. Dies eliminiert den Dampferzeugungsabschnitt, den Abschnitt der CO2-Verschiebung und den Abschnitt der Wasserstofftrennung bei niederer Temperatur. Um eine hohe Trennleistung zu erhalten und eine Kühlung und erneute Kompression des Wasserstoffstroms zu vermeiden, sollte für die Permeatseite der Membran ein verwendbares Spülgas verfügbar sein.
  • Aber eine Anforderung war die, dass die Verwendung eines Spülgases in dem Verfahren nicht die Bereitstellung von zusätzlichen Gasen erforderlich macht, und es sollte möglich sein, das Spülgas ohne Installation einer teuren neuen Verfahrensausrüstung herzustellen.
  • Im Ammoniaksyntheseverfahren, oder wenn Wasserstoff in einem Krafterzeugungs- oder Wärmeerzeugungsverfahren als Brennstoff verwendet werden soll, kann das Wasserstoffprodukt eine bestimmte Menge an Stickstoff enthalten. Im Ammoniaksyntheseverfahren wird ein Gemisch aus etwa 25% Stickstoff und 75% Wasserstoff als Speisegas verwendet. Wenn Wasserstoff als Brennstoff verwendet werden soll, beispielsweise in einer Gasturbinenbrennkammer, ist es vorteilhaft, einen verdünnten Brennstoff zu verwenden, um die Flammentemperatur zu mäßigen oder zu verringern. Eine verringerte Flammentemperatur verringert die NOx Bildung. In diesem Sinn ist Stickstoff ein perfektes Verdünnungsmittel, da Luft (welche normalerweise in jedem Verbrennungsverfahren das Oxidationsmittel ist) bereits eine Menge Stickstoff enthält. Folglich begannen die Erfinder nach einem Verfahren Ausschau zu halten, welches Stickstoff erzeugen kann, der als Spülgas verwendet werden kann und gleichzeitig alle die oben erwähnten Anforderungen erfüllen kann.
  • Nachdem verschiedene Wege zur Erzeugung eines stickstoffhaltigen Spülgasstroms beurteilt worden waren, entschieden die Erfinder, die Möglichkeit der Anwendung von Wasserstofftransportmembranen weiter zu untersuchen.
  • Bei allen Verfahren, welche Synthesegas erzeugen, wird Luft entweder direkt oder indirekt als eine Sauerstoffquelle verwendet. Wenn Synthesegas durch die endotherme Reaktion (1), wie oben beschrieben, erzeugt wird, d. h. mittels Dampfspaltung, muss Wärme zugeführt werden. In konventionellen Röhrenspaltöfen wird Wärme durch Verbrennen eines Brennstoffs in Luft außerhalb der Spaltrohre erzeugt. Der Wärmegehalt in dem Abgasstrom wird rückgewonnen durch teilweises Vorwärmen der Speisegase in dem Verfahren, oder teilweise durch Erzeugung von Dampf.
  • In dem kombinierten Synthesegas- und Wasserstoffmembranverfahren, welches im US Patent 5,229,102 beschriebenen wird, wird das Synthesegas an der Retentatseite eines Wasserstofftransportmembranreaktors erzeugt, welcher als ein Behälter definiert wird, der aus einer Wasserstofftransportmembran besteht, wo Wasserstoff an der Retentatseite durch die oben erwähnte Dampfspaltungsreaktion (1) und Verschiebungsreaktion (2) erzeugt wird, und wobei die Retentatseite einen Röhrenspaltofen und/oder einen CO-Verschiebungs-Katalysator enthält, und wobei erzeugter Wasserstoff durch die Membran zur Permeatseite transportiert wird.
  • Ein Gemisch aus Dampf und Erdgas wird (in diesem Fall) über einen Dampfspaltungs-Katalysator geleitet, welcher aus Nickelmetall besteht, aktiviert mit Alkalimetallsalzen. Der Wasserstoff im Synthesegasstrom wird durch die Membran transportiert (welche aus Schichten von gamma- und alpha-Aluminiumoxid besteht) und durch Spülen der Membranoberfläche mit Dampf rückgewonnen. Folglich ist das Produkt ein Gemisch aus Dampf und Wasserstoff. Die im Verfahren verwendete Wärme wird in einer dritten Zone durch Umsetzen von Luft mit einem Brennstoff erzeugt.
  • Wenn das Synthesegas mittels einer partiellen Oxidation erzeugt wird, wird das Oxidationsmittel mit dem methanhaltigen Speisegas gemischt. Alle inerten Bestandteile im Oxidationsstrom werden dann mit dem Synthesegas gemischt. Wenn nur ein geringer Gehalt an inerten Bestandteilen im Synthesegas erwünscht ist, wird eine Luftseparationseinheit benötigt, um reinen Sauerstoff zu erzeugen (d. h. um die inerten Bestandteile in der Luft zu entfernen), beispielsweise mittels einer Tieftemperatureinheit oder mittels einer Druckwechselabsorption. Sauerstoff kann bei hoher Temperatur auch aus der Luft abgetrennt werden durch gemischte sauerstoff- und elektronenleitende Membranen. In diesem Fall wird komprimierte und erwärme Luft zur Retentatseite der gemischtleitenden Membran zugeführt und Sauerstoff kann nahezu bei Umgebungsdruck an der Permeatseite der Membran rückgewonnen werden.
  • Unabhängig vom ausgewählten Synthesegasverfahren kann Wasserstoff durch Fließen des wasserstoffhaltigen Synthesegases über eine Wasserstofftransportmembran rückgewonnen werden. Um Wasserstoff bei erhöhtem Druck rückzugewinnen, wird ein Spülgas benötigt.
  • In einem Tieftemperaturluftseparationsverfahren wird Stickstoff normalerweise nahezu bei Umgebungsdruck und -temperatur extrahiert. Wenn der hergestellte Stickstoff als Spülgas verwendet werden soll, muss er folglich komprimiert und in den meisten Fällen auch wieder erwärmt werden. Das Spülgas sollte keine wesentliche Menge an Sauerstoff enthalten, da Sauerstoff mit dem durch die Membran durchgedrungenen Wasserstoff reagiert. Eine Tieftemperaturanlage steht auch für wesentliche Kapitalkosten und einen wesentlichen Energieverbrauch. Folglich ist die Anwendung dieser Anlage nicht mit dem Ziel vereinbar, Wasserstoff mit geringen Kosten und ohne einen extensiven Energieverbrauch zu produzieren. Diese Probleme werden jedoch vermieden, wenn das Spülgas bei hohem Druck und hoher Temperatur und durch bereits existierende Verfahrensströme erzeugt wird. Die Herausforderung für die Erfinder war die Erzeugung eines stickstoffhaltigen Spülgases, welches nur geringe Mengen an Sauerstoff enthält, bevorzugt unter 1 Vol-% Sauerstoff.
  • Dann wurde gefunden, dass es durch Verwendung eines Wasserstofftransportreaktors möglich war, gleichzeitig sowohl einen synthesegas- als auch einen stickstoff- und dampfhaltigen Spülgasstrom zu erzeugen, welcher eine sehr geringe Konzentration an Sauerstoff enthält, wenn Luft zur Permeatseite der Membran zugeführt wird. Der kombinierte Wasserstofftransportmembranreaktor zur Erzeugung sowohl von Synthesegas als auch Spülgas wird hierhin nachfolgend als ein Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator bezeichnet.
  • Das Synthesegas wird an der Retentatseite des Generators (oder optional zwei oder drei Generatoren in Reihe) durch Zuführen eines Gemisches aus kohlenstoffhaltigem Gases, beispielsweise Erdgas, und Dampf an diese Seite erzeugt. Die Retentatseite enthält einen Dampfspaltungs-Katalysator und das Synthesegas wird durch die endotherme Reaktion (1) erzeugt, wie oben erwähnt. Pro mol Methan, welches zum Reaktor zugegeben wird, wird 1 mol CO und 3 mol H2 erzeugt.
  • 25 bis 40% des erzeugten Wasserstoffs dringt durch die Membran zur Permeatseite durch und reagiert mit Luft, welche zu dieser Seite gelangt. Die Verbrennung von Wasserstoff erzeugt Wärme, welche teilweise verwendet wird, um die eintretende Luft zu erwärmen und teilweise zur Seite der Synthesegaserzeugung (der Retentatseite) im Generator übertragen wird. Das Synthesegas wird gemäß der endothermen Reaktion (1) erzeugt, wie oben erwähnt. Die Wärmeerzeugung und die Temperatur im Synthesegasreaktor werden durch Regulation des Verhältnisses zwischen Luft und dem kohlenstoffhaltigen Speisegas gesteuert. Der Wasserstoff reagiert leicht mit Sauerstoff in dem Luftstrom an der Oberfläche der Membran und durch dieses Verfahren kann der Gehalt an Sauerstoff in dem Luftstrom auf unter 1 Vol-% verringert werden. Der sauerstoffabgereicherte Luftstrom besteht dann aus etwa 64,5% Stickstoff, 34,5% H2O und kleineren Mengen an Argon und Sauerstoff und ist als Spülgas verwendbar. Das Verfahren kann beispielsweise in zwei Schritten bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden. Der Reaktor in Schritt 1 kann aus einer Mitteltemperatur-Wasserstofftransportmembran bestehen, beispielsweise des Pd/Ag-Typs, welche bei 400 bis 600°C betrieben wird. Schritt 2 kann aus einer Hochtemperatur-Wasserstofftransportmembran bestehen, beispielsweise einer protonenleitenden Membran, welche bei einer Temperatur oberhalb von 600°C betrieben wird.
  • Der Wärmebedarf in Reaktion (1) beträgt 206 kJ/mol, während die Verbrennung von 1 mol Wasserstoff 242 kJ/mol erzeugt. Dieser Überschuss an Wärme wird folglich zum Erwärmen des Speisegases verwendet. Im Prinzip erzeugt der Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator ein Synthesegas, welches gleich ist wie das Synthesegas, welches durch partielle Oxidation von Erdgas mit reinem Sauerstoff erzeugt wird.
  • Das stickstoff- und dampfhaltige Gas, d. h. das Spülgas, das in dem Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator erzeugt wird, dringt in die Permeatseite einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembraneinheit oder alternativ eines Wasserstofftransportmembranreaktors ein.
  • Die Wasserstofftransportmembraneinheit ist eine Vorrichtung, welche eine Retentatseite und eine Permeatseite umfasst, welche durch eine für Wasserstoff permeable Membran getrennt sind.
  • Der Wasserstofftransportmembranreaktor ist eine Vorrichtung, welche eine Retentatseite und eine Permeatseite umfasst, welche durch eine für Wasserstoff permeable Membran getrennt sind, wobei die Retentatseite mit einem Katalysator ausgestattet ist, welcher CO mit H2O in CO2 und H2 umwandeln kann, und auch CH4 mit H2O in CO und H2 umwandeln kann.
  • Das in dem vorgeschalteten Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator erzeugte Synthesegas dringt in die Retentatseite der Wasserstofftransportmembraneinheit oder die Retentatseite des Wasserstofftransportmembranreaktors ein.
  • Wenn die nachgeschaltete Einheit eine Wasserstofftransportmembraneinheit ist, wird ein Hauptteil des Wasserstoffs in dem Synthesegas, welches in die Retentatseite der Membran eindringt, zur Permeatseite der Membran transportiert und wird weiter durch das stickstoff- und dampfhaltige Spülgas aufgenommen, welches im vorgeschalteten Generator erzeugt wird.
  • Wenn die nachgeschaltete Einheit ein Wasserstofftransportmembranreaktor ist, wird ein Hauptteil des Wasserstoffs im Synthesegas, welches in die Retentatseite des Membranreaktors eindringt, und ein Hauptteil des zusätzlichen Wasserstoffs, welcher an der Retentatseite des Membranreaktors erzeugt wird, zur Permeatseite des Membranreaktors transportiert und wird weiter durch das stickstoff- und dampfhaltige Spülgas aufgenommen, welches im vorgeschalteten Generator erzeugt wird.
  • Zusätzlicher Wasserstoff wird, wie oben erwähnt, an der Retentatseite des Wasserstofftransportmembranreaktors erzeugt. Wasserstoff wird teilweise durch die Dampfspaltungsreaktion (1) und teilweise durch die CO-Verschiebungsreaktion (2) erzeugt. Die Menge an Wasserstoff, die in diesem Reaktor erzeugt wird, hängt von der Zusammensetzung des Synthesegases ab, welches in den Reaktor eingespeist wird. Methan (CH4) wird durch die Reaktion (1) in CO und H2 umgewandelt, während CO durch die Reaktion (2) nach H2 und CO2 verschoben wird. Da Wasserstoff konti nuierlich entfernt wird, verlaufen die Reaktionen (1) und (2) zur rechten Seite und es wird mehr CH4 und CO in Wasserstoff und CO2 umgewandelt.
  • Durch Verwendung von einem, zwei oder schließlich drei Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgeneratoren in Reihe und entweder einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembran oder einen nachgeschalteten Wasserstofftransportmembranreaktor wurden die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht.
  • Weiterhin wird in dem Verfahren das Spülgas aus Luft erzeugt. Luft kann aus dem Kompressorteil einer Gasturbine extrahiert werden und wird weiterhin der Permeatseite des Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasreaktors zugeführt.
  • Das erzeugte Gemisch aus Spülgas und Wasserstoff wird dann als ein Reaktant in einem katalytischen oder nicht katalytischen Prozess, z. B. als Brennstoff in einer Gasturbinenbrennkammer, oder als ein Reaktant bei der Produktion von Synthesegas für die Ammoniakproduktion verwendet.
  • Wasserstoffabgereichertes Synthesegas, welches die Wasserstofftransportmembraneinheit oder den Wasserstofftransportmembranreaktor verlässt, enthält nicht umgewandeltes CO2 und kleinere Mengen an H2 und CH4. Es kann mit Sauerstoff umgesetzt werden, welcher von einer gemischtleitenden Membran oder aus einem beliebigen Verfahren geliefert wird, welches Sauerstoff aus Luft abtrennt. Wasserstoffabgereichtes Synthesegas kann auch zu der Permeatseite eines gemischtleitenden Membranreaktors zugeführt werden, wo die brennbaren Verbindungen direkt an der Membranoberfläche zu CO2 und Wasser oxidiert werden. Eine gemischtleitende Membran ist definiert als eine Membran, welche sowohl Sauerstoffionen als auch Elektronen leitet und wobei reiner Sauerstoff an der Permeatseite der Membran rückgewonnen werden kann. Ein gemischtleitender Membranreaktor ist definiert als ein Membranreaktor, welcher sowohl Sauerstoffionen als auch Elektronen leitet und wobei Sauerstoff, welcher durch die Membran durchgedrungen ist, direkt mit brennbaren Bestandteilen reagiert, welche zu der Permeatseite des Membranreaktors zugeführt werden. Erzeugte Wärme kann bei der Energieerzeugung genutzt werden, und erzeugtes CO2 kann durch Kühlung und Kondensation des Wassers aus Wasser extrahiert werden. CO2 kann weiterhin in einem unterirdischen Reservoir für eine Langzeitablagerung abgelagert werden oder es kann als Druckunterstützung für die Ölgewinnung verwendet werden. Die Erfindung ermöglicht folglich die preisgünstige Herstellung eines Wasserstoff/Stickstoffgemisches und ermöglicht gleichzeitig die Rückgewinnung des gesamten, in diesem Verfahren erzeugten CO2.
  • Der Umfang der Erfindung und ihrer speziellen Merkmale ist so, wie es durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist.
  • Die Erfindung wird weiterhin in den Beispielen und entsprechenden Figuren erklärt und vorgestellt.
  • 1 zeigt ein Energieerzeugungsverfahren, wobei ein wasserstoffhaltiger Brennstoff, bereitgestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, bei erhöhtem Druck und Temperatur verbrannt wird.
  • 2 zeigt ein Verfahren, alternativ zu dem in 1 gezeigten Verfahren, wobei ein gemischtleitender Membranreaktor zusätzlich zu einer Wasserstofftransportmembran verwendet wird.
  • 3 zeigt ein Verfahren, welches alternativ ist zu dem in 2 gezeigten Verfahren, wobei Luft, welche dem gemischtleitenden Membranreaktor zugeführt wird, in dem Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator vorgewärmt wird. Dies erzeugt auch mehr Spülgas, wodurch die Wasserstoffantriebskraft in der Wasserstofftransportmembran oder dem Wasserstofftransportmembranreaktor dadurch gesteigert wird, dass ein verringerter Partialdrucks des Wasserstoffs in dem Spülgasstrom ermöglicht wird.
  • 1 zeigt erfindungsgemäß ein Energieerzeugungsverfahren, wobei ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff in Einheit 39 und Einheit 40 erzeugt wird und als Brennstoff in einer Gasturbinenbrennkammer 43 verwendet wird.
  • Ein vorgewärmtes, entschwefeltes und gegebenenfalls vorgebildetes Gemisch aus Erdgas und Dampf, Strom 14, erzeugt in Einheit 22, tritt in die Retentatseite 25 eines Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerators 39 ein, wo Erdgas und Dampf in Synthesegas umgewandelt werden, welches Wasserstoff, CO2 und CO enthält. Etwas Wasserstoff wird durch die Membran 28 zur Permeatseite 26 transportiert. Luft, Strom 1, vom Luftfilter 20, tritt in einen Kompressor des Gasturbi nentyps 44 ein. Die komprimierte warme Luft, Strom 2, wird in zwei Ströme geteilt, 3 und 11. Strom 3 tritt in 38 in Einheit 49 ein und wird erwärmt und der Gasturbinenbrennkammer 43 zugeführt. Strom 11 tritt in die Permeatseite 26 von Einheit 39 ein und Sauerstoff im Luftstrom reagiert mit dem Wasserstoff, welcher von der Retentatseite 25 durch die Membran 28 transportiert wird, um einen warmen stickstoff- und dampfhaltigen Spülgasstrom 12 zu erzeugen. Erzeugte überschüssige Wärme wird zur Rententatseite 25 übertragen. Das wasserstoffhaltige Synthesegas 15 tritt in die Retentatseite 30 einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembraneinheit 40 ein und Wasserstoff wird durch die Membran 32 transportiert und wird durch den Spülgasstrom 12 aufgenommen, gegen den Uhrzeiger oder alternativ im Uhrzeigersinn von Strom 15. Der wasserstoffhaltige Spülgasstrom 13 tritt in die Gasturbinenbrennkammer 43 ein und Wasserstoff wird in dem Luftstrom 8 verbrannt. Der warme verbrannte Gasstrom 9 wird in dem Gasturbinengenerator 45 drucklos gemacht, um mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen (nicht gezeigt). Warmes, drucklos gemachtes Abgas 10 tritt in ein Wärmerückgewinnungssystem 23 ein, um Wärme rückzugewinnen.
  • Ein wasserstoffabgereicherter Synthesegasstrom 16 tritt in eine Brennkammer 47 ein und wird in einem Oxidationsmittelstrom 50 verbrannt, welcher in Einheit 24 erzeugt wird. Die Einheit 24 kann eine Tieftemperaturluftseparationseinheit oder eine Sauerstofftrennungsmembraneinheit oder ein beliebiges Luftseparationsverfahren sein, welches Sauerstoff von Luft abtrennen kann. Der Oxidationsmittelstrom 50 kann ein Gemisch aus reinem Sauerstoff und Dampf, Sauerstoff oder CO2 oder ein Gemisch aus Sauerstoff, CO2 und Dampf sein. Die Luftseparationseinheit 24 kann auch physikalisch und thermisch in das Energieerzeugungsverfahren integriert sein. Die in 47 erzeugte Wärme wird teilweise verwendet, um Luft vorzuwärmen, und Wärme kann auch als elektrische oder mechanische Energie rückgewonnen werden durch Drucklosmachen des warmen Gasstroms 18 in der Entspannungsmaschine 46. Wärme kann auch in 21 durch Erzeugung von Dampf rückgewonnen werden.
  • Eine Alternative ist die, dass die Einheit 40 ein Wasserstofftransportmembranreaktor ist, wobei die Retentatseite 30 einen Dampfspaltungs-Katalysator oder einen CO-Verschiebungs-Katalysator umfasst, um CO2 und H2O in H2 und CO2 umzuwandeln. Da die Reaktion CO + H2O = CO2 + H2 leicht exotherm ist, kann eine Um wandlung von kleineren Mengen an Methan durch die stark endotherme Dampfspaltungsreaktion CH4 + H2O = CO + 3H2 ohne einen wesentlichen Temperaturabfall im Reaktor fortschreiten.
  • 2 zeigt ein Energie- und Wärmeerzeugungsverfahren, ähnlich wie das in 1 beschriebene Verfahren, aber das wasserstoffabgereicherte Synthesegas wird in einem gemischtleitenden Membranreaktor verbrannt. Die erzeugte Wärme wird verwendet, um komprimierte Luft für die Gasturbinenbrennkammer 43 vorzuwärmen.
  • Ein vorgewärmtes, entschwefeltes und optional vorgebildetes Gemisch aus Erdgas und Dampf, Strom 14, erzeugt in Einheit 22, tritt in die Retentatseite 25 eines Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerators 39 ein, wo Erdgas und Dampf zu Synthesegas umgewandelt werden, welches Wasserstoff, CO2 und CO enthält. Etwas Wasserstoff wird durch die Membran 28 zur Permeatseite 26 transportiert. Luft, Strom 1, vom Luftfilter 20, tritt in einen Kompressor 44 des Gasturbinentyps ein. Die komprimierte warme Luft, Strom 2, wird in zwei Ströme geteilt, 3 und 11. Strom 3 wird weiter in die Ströme 4 und 6 geteilt. Strom 4 tritt in einen Wärmeauffangtank 34 eines Wärmeaustauschers 41 ein und wird weiter der Retentatseite 37 eines gemischtleitenden Membranreaktors 42 zugeführt. Der Luftstrom 7 wird weiter in Einheit 42 erwärmt und gleichzeitig wird Sauerstoff durch die Membran 38 zur Oxidationsseite (Permeatseite) 36 transportiert.
  • Warme, sauerstoffabgereicherte Luft 8 und der Luftstrom 6 treten in die Gasturbinenbrennkammer 43 ein. Ein Teil des Luftstroms 6 kann auch als Kühlmittel für die Gasturbinenschaufeln verwendet werden (nicht gezeigt).
  • Der Strom 11 tritt in die Permeatseite 26 der Einheit 39 ein und Sauerstoff im Luftstrom reagiert mit Wasserstoff, welcher von der Retentatseite 27 durch die Membran 28 transportiert wurde, um ein warmes stickstoff- und dampfhaltiges Spülgas zu erzeugen. Erzeugte überschüssige Wärme wird zur Retentatseite 25 übertragen. Wasserstoffhaltiges Synthesegas 15 dringt in die Retentatseite 30 einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembraneinheit 40 ein und Wasserstoff wird durch die Membran transportiert und wird von einem Spülgasstrom 12 aufgenommen, gegen den Uhrzeigersinn oder alternativ im Uhrzeigersinn zu Strom 15.
  • Der wasserstoffhaltige Spülgasstrom 13 tritt in die Gasturbinenbrennkammer 43 ein und Wasserstoff wird in den sauerstoffabgereicherten Luftströmen 8 und 6 verbrannt. Der warme verbrannte Gasstrom 19 wird im Gasturbinengenerator 45 drucklos gemacht, um mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen (nicht gezeigt). Warmes, drucklos gemachtes Abgas 10 tritt in ein Wärmerückgewinnungssystem 23 ein, um die Wärme beispielsweise als Dampf rückzugewinnen.
  • Der wasserstoffabgereicherte Synthesegasstrom 16 tritt in die Oxidationsseite (Permeatseite) 36 des gemischtleitenden Membranreaktors 42 und verbrennbare Verbindungen werden zu CO2 und Wasser oxidiert. Ein Teil der erzeugten Wärme wird zur Retentatseite 37 übertragen. Das warme, verbrannte Gasgemisch 17 tritt in die warme Seite 33 eines Wärmeaustauschers 41 ein, wo der Luftstrom 4 vorgewärmt wird. Der Strom 18 tritt in die Turbine 46 ein und wird drucklos gemacht, um elektrische oder mechanische Energie zu erzeugen. Die Wärme in Strom 19 kann in 21 durch Erzeugung von Dampf rückgewonnen werden.
  • Eine Alternative ist die, dass Einheit 40 in Wasserstofftransportmembranreaktor ist, wo die Retentatseite 30 einen Dampfspaltungs-Katalysator oder einen CO-Verschiebungs-Katalysator enthält, um CO und H2O in H2 und CO2 umzuwandeln. Da die Reaktion CO + H2O = CO2 + H2 etwas exotherm ist, kann die Umwandlung von kleineren Mengen Methan durch die sehr endotherme Dampfspaltungsreaktion CH4 + H2O = CO + 3H2 ohne einen wesentlichen Temperaturabfall im Reaktor fortschreiten.
  • Die Luft, welche in Einheit 39 eintritt, kann alternativ in einem getrennten Kompressor komprimiert werden.
  • 3 zeigt ein Energie- und Wärmeerzeugungsverfahren, ähnlich zu dem Verfahren, welches in 2 beschrieben ist, aber der Luftstrom 4 wird in dem Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator 39 durch die Übertragung von Wärme von der Permeatseite 26 zur Wärmeauffangseite 27 durch eine Wärmetransferfläche 29 vorgewärmt. Der vorgewärmte Luftstrom 5 tritt dann in den Gas/Gaswärmeaustauscher 41 ein.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel zeigt ein Verfahren gemäß 1, wobei das erfindungsgemäße Verfahren in einem Kraftwerk verwendet wird, bei dem der Brennstoff das Wasserstoff/Stickstoffgemisch ist.
  • Ein vorgewärmtes und entschwefeltes Gemisch aus Erdgas und Dampf bei 550°C, 34 bar und mit einem Verhältnis von Dampf zu Kohlenstoff von 2,0, Strom 14, erzeugt in Einheit 22, tritt in die Retentatseite 25 eines Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerators 39 ein, wo das Erdgas und der Dampf durch Dampfspaltung zu Synthesegas umgewandelt wird, welches Wasserstoff, CO2 und CO enthält. Die Temperatur wird von 550°C auf etwa 940–950°C erhöht mittels Wärme, welche von der Permeatseite 26 übertragen wird. Wasserstoff wird durch die Membran 28 zur Permeatseite 26 transportiert und reagiert mit Sauerstoff im Luftstrom 11.
  • Luft, Strom 1, vom Luftfilter 20, tritt in einen Gasturbinenkompressor 44 ein. Die komprimierte warme Luft bei 17 bar und 450°C, Strom 2, wird in zwei Ströme geteilt, 3 und 11. Strom 3 wird weiter in Einheit 49 erwärmt und der Gasturbinenbrennkammer 43 zugeführt. Strom 11 tritt in die Permeatseite 26 von Einheit 39 ein und der Sauerstoff im Luftstrom reagiert mit Wasserstoff, welcher von der Retentatseite durch die Membran 28 transportiert wurde, um einen warmen stickstoffhaltigen Gasstrom zu erzeugen, beispielsweise bei 950°C, welcher weniger als 1 Vol-% Sauerstoff enthält, und einen Überschuss an Wärme, welcher zur Retentatseite 25 übertragen wird, wo die endotherme Reaktion auftritt. Das erzeugte stickstoff- und dampfhaltige Gas wird als Spülgas verwendet.
  • Da die Gaseinlasstemperaturen in Einheit 39 450–550°C betragen und die Auslasstemperaturen etwa 950°C betragen, kann es notwendig sein, den Reaktor 39 in zwei oder mehrere Abschnitte mit einer unterschiedlichen Art an Membranmaterial aufzuteilen, welche bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Bei mäßigen Temperaturen kann beispielsweise eine Pd/Ag-Membran verwendet werden. Bei höheren Temperaturen kann eine keramische protonenleitende Membran verwendet werden.
  • Das Synthesegas 15, welches 47,4% Wasserstoff, 19,7% CO, 6,8% CO2, 2,1% Methan, 24,0 Wasser enthält, mit 30 bar, tritt in die Retentatseite 30 einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembraneinheit 40 ein und Wasserstoff wird durch die Membran transportiert und wird durch den Spülgasstrom 12 mit 16,2 bar aufgenommen, gegen den Uhrzeigersinn von Strom 15. Das wasserstoffhaltige Spülgas, Strom 13, welches bis zu 31% Wasserstoff, 44% Stickstoff und 24% Dampf enthält, tritt in die Gasturbinenbrennkammer 43 ein und Wasserstoff wird im Luftstrom 8 verbrannt. Der warme verbrannte Gasstrom 9 wird im Gasturbinengenerator 45 drucklos gemacht, um mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen (nicht gezeigt). Warmes, drucklos gemachtes Abgas 10 tritt in ein Wärmerückgewinnungssystem 27 ein, um Wärme rückzugewinnen.
  • Der wasserstoffabgereicherte Synthesegasstrom 16 tritt in eine Brennkammer 47 in einem Heizelement 49 ein und wird in einem Oxidationsmittelstrom 50 verbrannt, welcher in Einheit 24 erzeugt wird. Die Einheit 24 kann eine Tieftemperaturluftseparationseinheit oder eine Sauerstofftrennungsmembraneinheit sein oder ein beliebiges Luftseparationsverfahren, welches Sauerstoff aus Luft abtrennen kann. Der Oxidationsmittelstrom 50 kann ein Gemisch aus Sauerstoff und Dampf, Sauerstoff oder CO2 oder ein Gemisch aus Sauerstoff, CO2 und Dampf sein. Das Luftseparationsverfahren 24 kann auch physikalisch und thermisch in das Energieerzeugungsverfahren integriert sein. In 47 erzeugte Wärme wird teilweise verwendet, um den Luftstrom 3 vorzuwärmen, und Wärme wird auch als elektrische oder mechanische Energie durch Drucklosmachen des warmen Gasstroms 18 im Expander 46 rückgewonnen. Die Wärme kann auch in 21 durch Erzeugung von Dampf rückgewonnen werden.
  • Dieses Beispiel zeigt, das es möglich ist, ein Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch herzustellen, welches einen hohen Anteil an Wasserstoff enthält, durch Erzeugung eines stickstoff- und dampfhaltigen Spülgases im gleichen Reaktor wie das wasserstoffhaltige Synthesegas. Der niedrige Heizwert (LHV, "Low Heating Value") des Stickstoff/Wasserstoff-Gemisches (Strom 13) beträgt etwa 65% des LHV von Strom 13 und Strom 16 (dem wasserstoffabgereicherten Gasstrom) zusammen, was bedeutet, dass etwa 65% der Energie, welche in dem in 1 gezeigten Verfahren erzeugt wird, von der Verbrennung von Wasserstoff in Spülgasgemisch kommt, und dass etwa 35% von der Verbrennung des wasserstoffabgereicherten Synthesegases mit Sauerstoff kommt. Verglichen mit anderen Wasserstofferzeugungsverfahren kann der Wasserstoffbrennstoff und in einer Gasturbinenbrennkammer ohne eine extensive Verringerung der Leistung des Kraftwerks erzeugt und verwendet werden. Bei anderen bekannten auf einer Membran basierenden Wasserstoffverfahren muss der Wasserstoff verdünnt werden, beispielsweise durch eine große Menge an Dampf, um direkt in die Gasturbinenbrennkammer geliefert zu werden. Die Zugabe eines großen Teils von Dampf zu der Gasturbinenbrennkammer verringert jedoch den Wirkungsgrad des Kraftwerks wesentlich. Da die gesamte Wärme bei hohem Druck erzeugt wird (was ermöglicht, dass ein großer Teil der Wärme in einer leistungsfähigen Gasturbine in elektrische oder mechanische Energie umgewandelt wird) und ein großer Teil des Dampfs, welcher in dem Energieerzeugungsverfahren erzeugt wird, in einer Dampfturbine drucklos gemacht wird, ermöglicht dies die Energieerzeugung mit einem höheren Wirkungsgrad.
  • Wenn der wasserstoffabgereicherte Gasstrom 16 mit Sauerstoff verbrannt wird, wie es in 1 gezeigt ist, oder in einem gemischtleitenden Membranreaktor verbrannt wird, wie es in den 2 oder 3 gezeigt ist, um ein Gemisch aus CO2 und H2O zu erzeugen, kann CO2 durch Kondensation von Wasser aus dem CO2- und H2O-Gemisch rückgewonnen werden. Wenn der sauerstoffabgereicherte Gasstrom 16 in einem gemischtleitenden Membranreaktor verbrannt wird, wird der Energiebedarf zur Erzeugung von reinem Sauerstoff bei hohem Druck im Vergleich mit anderen Verfahren der Sauerstofferzeugung wesentlich verringert. Dies verbessert weiterhin den Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks.
  • Beispiel 2
  • Die Tabelle unten zeigt die Zusammensetzung des wasserstoffabgereicherten Gasstroms 16, welcher weit entfernt ist vom Gleichgewicht, da der Großteil des Wasserstoffs entfernt ist. Die Tabelle zeigt die Zusammensetzung und Temperatur, nachdem der Gasstrom über einen Dampfspaltungs- und CO-Verschiebungs-Katalysator geleitet wurde, um ein Gleichgewicht zu etablieren, und die Zusammensetzung und Temperatur im Gleichgewicht, falls mehr Dampf zum Strom 16 zugegeben wird. Die gesamte Dampfzugabe in diesem Fall einschließlich des Dampfs, welcher zu dem Speisegas in Einheit 22 zugegeben wird, entspricht einem Verhältnis von Dampf zu Kohlenstoff von 3.2. Folglich wird mehr CO zu H2 und CO2 umgewandelt, wie in der Tabelle gezeigt ist.
  • Figure 00180001
  • Dies zeigt, dass die Herstellung von Wasserstoff durch Beifügen eines Dampfspaltungs- und CO-Verschiebungs-Katalysators an der Retentatseite der Wasserstofftransportmembraneinheit 40 weiterhin gesteigert werden kann. In Beispiel 1 beträgt der Partialdruck von Wasserstoff in Strom 15 14,2 bar, während der Partialdruck von Wasserstoff im Spülgas/Wasserstoff-Gemisch in Strom 13 5,2 bar beträgt. Um eine ausreichende Differenz im Partialdruck von Wasserstoff gegenüber der Membran in dem Fall zu erhalten, dass an der Retentatseite 30 mehr Wasserstoff erzeugt wird, kann es ein Vorteil sein, die Herstellung von Spülgas zu steigern. Dies kann beispielsweise durch Vorwärmen von Luft (Strom 3 oder ein Teil von Strom 3 in den 1 und 2) in dem Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator 39 durchgeführt werden. Dies ist in 3 veranschaulicht, wo ein Teil von Strom 3 (Strom 4) in Einheit 39 erwärmt wird. Da die Wärme von dieser Einheit entfernt wird, wird mehr Sauerstoff und Wasserstoff benötigt, um mehr Wärme zu erzeugen. Durch dieses Verfahren wird die Menge an Spülgas gesteigert, was es ermöglicht, dass mehr Wasserstoff in Einheit 40 rückgewonnen wird, oder eine Verringerung der erforderlichen Membranfläche in Einheit 40 ermöglicht. Folglich kann die Menge an Spülgas reguliert werden durch Variation der Menge an Luft, welche durch Wärme erwärmt wird, die an der Retentatseite 26 der Einheit 39 erzeugt wird.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen einer wasserstoff- und stickstoffhaltigen Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Zuführen einer Mischung aus Dampf und einem kohlenstoffhaltigen Gas zur Retentatseite von zumindest einem Wasserstofftransportmembran-Syngas- und Spülgasgenerator, wobei das Gas und der Dampf in Synthesegas umgewandelt werden, Transportieren eines Teils des Wasserstoffs in dem Synthesegas durch die Membran zur Permeatseite in dem Generator, wobei er mit Sauerstoff in einem Luftstrom, der der Permeatseite zugeführt wird, reagiert, um Wärme und ein stickstoff- und dampfhaltiges Gas zu erzeugen, ferneres Zuführen des Synthesegases zur Retentatseite einer nachgeschalteten Wasserstofftransportmembraneinheit oder eines Wasserstofftransportmembranreaktors, wobei ein Großteil des Wasserstoffs in dem Synthesegas, und wenn ein Reaktor verwendet wird, ein Großteil von zusätzlichem Wasserstoff, der auf der Retentatseite des Reaktors erzeugt wird, durch die nachgeschaltete Membran transportiert wird und von dem stickstoffhaltigen Gas aufgenommen wird, um eine wasserstoff- und stickstoffhaltige Mischung zu bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Wärme teilweise zum Erwärmen des Luftstroms und anderer Gase, die dem Generator zugeführt werden, verwendet wird und teilweise zur Retentatseite des Generators zurückgeführt wird, um der Wärmeanforderung zum Dampfspalten des kohlenstoffhaltigen Zuführungsgases zu entsprechen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren Komponenten in dem wasserstoffabgereicherten Synthesegasstrom, der die Wasserstofftransportmembraneinheit oder den Wasserstofftransportmembranreaktor verläßt, direkt auf der Membranfläche auf der Permeatseite eines Mischleitmembranreaktors zu CO2 und Wasser oxidiert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbaren Komponenten in dem wasserstoffabgereicherten Synthesegasstrom, der die Wasserstofftransportmembraneinheit oder den Wasserstofftransportmembranreaktor verläßt, mit Sauerstoff reagieren, der mithilfe einer Mischleitmembran oder mithilfe jeglichen anderen Prozesses zum Erzeugen von CO2 und Wasser aus der Luft abgespalten wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Hitze, die durch Verbrennen von wasserstoffabgereichertem Synthesegas erzeugt wird, zum Vorwärmen von Luft verwendet wird, die einer Gasturbinenbrennkammer zugeführt wird.
  6. Verfahren zum Durchführen eines katalytischen oder nicht katalytischen Prozesses, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserstoff- und stickstoffhaltige Gasmischung, die durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird, als einer der Reaktanten in dem Prozess verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozess ein Prozess zur Produktion von Ammoniak ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozess ein Verbrennungsprozess ist, wobei die wasserstoff- und stickstoffhaltige Gasmischung als Brennstoff angewendet wird.
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