DE69417251T2

DE69417251T2 - Synergistisches verfahren zur herstellung von methanol

Info

Publication number: DE69417251T2
Application number: DE69417251T
Authority: DE
Inventors: Norman Macgregor; Gerry Shessel
Original assignee: Integrated Energy Development Corp
Current assignee: Integrated Energy Development Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1999-08-19
Anticipated expiration: 2014-11-05
Also published as: AU7988694A; UA51614C2; US5416245A; CA2135122C; EP0728127B1; CN1141027A; RU2127720C1; EP0728127A1; WO1995013258A1; CA2135122A1; DE69417251D1; CN1072632C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes, synergistisches Verfahren zur Herstellung von Methanol, bei dem die Freisetzung von Treibhausgasen wesentlich reduziert und vorzugsweise vernachlässigbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Niederalkyl-tert-butylethern über ein partielles Oxidationsverfahren von Fraktionen schwerer Kohlenwasserstoffe, bei dem die Freisetzung von Treibhausgasen wesentlich reduziert oder vorzugsweise vernachlässigbar ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Niederalkyl-tert-butylether wie z. B. Methyl-tert-butylether (MTBE) und/oder Ethyl-tertbutylether (ETBE) können Benzin als Oxygenat zugesetzt werden. Solche Ether sind Komponenten relativ geringer Flüchtigkeit und können dazu dienen, die Oktanzahl von Benzin zu verbessern.
Diese Ether können aus Methanol produziert werden. Ein übliches Verfahren zur Herstellung von Methanol ist das Dampfreformieren. Gemäß diesem Verfahren wird Methan bei hohen Temperaturen und Drücken mit Dampf umgesetzt. Traditionellerweise wird als Methanquelle Erdgas verwendet. Gemäß diesem Verfahren werden weniger als 85º10 des Erdgases in Methanol umgewandelt. Der Rest des Erdgases wird als Brennstoff für das Verfahren verwendet. Ein Nachteil des Dampfreformationsverfahrens besteht darin, daß ein wertvolles Handelsprodukt, nämlich Erdgas, zur Herstellung von Methanol dient. Ein weiterer Nachteil der Dampfreformation liegt darin, daß dieses Verfahren zur Freisetzung großer Mengen an Treibhausgasen führt.
Eine Alternative zur Herstellung von Methanol ist das Texaco-Vergasungsverfahren. Gemäß diesem Verfahren wird ein Kohlenwasserstoff-Feedmaterial, z. B. Erdgas, partieller Oxidation mit reinem Sauerstoff unterzogen, um Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu erzeugen. Der Sauerstoff stammt aus einer Tieftemperaturanlage. Anschließend werden Kohlenmonoxid und Sauerstoff dem Methanol-Synthesizer in stöchiometrischen Mengen zugeführt.
Als weitere Alternative kann minderwertiges Schweröldestillat als Feedmaterial für das partielle Oxidationsverfahren verwendet werden, um das Öl höherwertigen Verwendungszwecken zuzuführen. Das Molverhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff im resultierenden Feedmaterial zum Methanol-Synthesizer beträgt etwa 1 : 2. Das erforderliche Molverhältnis beträgt 1 : 4, um Methanol-Synthese herbeizuführen. Demzufolge wird das Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff einem Umspeicherungsverfahren mit Wasser unterzogen, das etwa die Hälfte des Kohlenmonoxids, d. h. den Kohlenstoff aus dem Feedmaterialöl und den Sauerstoff aus der kyrogenischen Trennung, in Kohlendioxid umwandelt. Anschließend muß das Kohlendioxid vom Feedstrom getrennt werden, was komplexe und kostspielige Anlagen erfordert und laufende Betriebsausgaben nach sich zieht. Dann werden Kohlenmonoxid und Wasserstoff in geeigneten stöchiometrischen Mengen einem Reaktor zugeführt, um Methanol zu erzeugen. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß eine Tieftemperaturanlage erforderlich ist, um Sauerstoff für die partielle Oxidationsreaktion zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Wasser-Umspeicherungsreaktion stöchiometrische Mengen an Kohlenmonoxid und Wasserstoff für den Methanol-Synthesizer liefern muß. Außerdem wird in diesem Verfahren im wesentlichen die Hälfte des Kohlenmonoxids, d. h. des Kohlenstoffs und Sauerstoffs, in Kohlendioxid umgewandelt, das für das Verfahren keinen weiteren Nutzen hat. Die große Menge des effektiv erzeugten Treibhausgases Kohlendioxid unterminiert den umweltfreundlichen Aspekt der Verwendung von Methanol-Brennstoffen und stellt eine beträchtliche Vergeudung nutzbarer Energie dar. Demnach ist die Verwendung von minderwertigem Schweröl, das im Übermaß vorhanden ist, mit höherwertigen Erdgasverbrauch nicht konkurrenzfähig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird ein synergistisches Verfahren zur Herstellung von Methanol bereitgestellt, folgende Schritte umfassend:
(a) Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen;
(b) Bereitstellung eines Feedstroms eines organischen verbrennbaren Brennstoffs;
(c) Zuführ zumindest eines Teils des in Schritt (a) erzeugten Sauerstoffs zusammen mit einer stöchiometrischen Menge des organischen verbrennbaren Brennstoffs in einen Reaktor zur partiellen Oxidation, um Abgase zu erzeugen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten;
(d) Zufuhr zumindest eines Teils des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs in einen Methanolsynthesizer, um Methanol zu erzeugen; und
(e) Zufuhr von zusätzlichem Wasserstoff in den Methanolsynthesizer, um für eine stöchiometrische Zufuhr von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zum Methanolsynthesizer zu sorgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verfahren die folgenden Schritte:
(a) Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen;
(b) Bereitstellung eines Feedstroms eines organischen verbrennbaren Brennstoffs;
(c) Zufuhr zumindest eines Teils des in Schritt (a) erzeugten Sauerstoffs zusammen mit einer stöchiometrischen Menge des organischen verbrennbaren Brennstoffs zu einem Reaktor zur partiellen Oxidation, um Abgase zu erzeugen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten;
(d) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms zur Kühlung des Reaktors zur partiellen Oxidation, um die Temperatur des Kohlendioxids auf eine Temperatur oberhalb der Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid anzuheben;
(e) Zufuhr des erhitzten Kohlendioxids zum Reaktor zur partiellen Oxidation;
(f) Zufuhr zumindest eines Teils des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs zu einem Methanol-Synthesizer, um Methanol zu erzeugen; und
(g) Zufuhr von zusätzlichem Wasserstoff zum Methanol-Synthesizer, um für stöchiometrische Zufuhr von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zum Methanol-Synthesizer zu sorgen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Methanol mit Isobutylen kombiniert werden, um Methyl-tert-butylether herzustellen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren auch einen Isobutylen-Synthesizer enthalten, in dem Butan und Dampf zur Herstellung von Isobutylen und Wasserstoff kombiniert werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen verfahrens ist der Einsatz von Elektrolyse zur Herstellung von reinem Sauerstoff und reinem Wasserstoff. Eine Elektrolyseeinheit kann unter Verwendung des Energieüberschusses von Energieerzeugungsunternehmen betrieben werden. Traditionellerweise ist der Bedarf an Elektrizität von Energieversorgungsunternehmen an Abenden und Wochenenden gedrosselt. Aus Gründen der Effizienz ist es aber vorzuziehen, die Erzeugungsanlagen kontinuierlich arbeiten zu lassen. Daher stehen große Mengen an überschüssiger Energie kostengünstig zur Verfügung. Die überschüssige Energie könnte zur Herstellung von Sauerstoff und Wasserstoff hoher Reinheit herangezogen werden. Der Sauerstoff und der Wasserstoff können bis zur Verwendung, wo sie z. B. zur Herstellung von Kohlenmonoxid erforderlich sind, gespeichert werden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß der Einsatz von Elektrolyse zur gleichzeitigen Produktion von Sauerstoff für den partiellen Oxidationsreaktor und von Wasserstoff führt, der dazu dienen kann, ein stöchiometrisches Gleichgewicht von Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu erzielen, das dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird.
Der Wasserstoff für den Methanol-Synthesizer kann aus der partiellen Oxidationsreaktion herrühren oder ein Nebenprodukt der Produktion von Isobutylen sein. In einer solchen Ausführungsform kann der Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit, der im wesentlichen rein ist, gesammelt und als kommerzielles Produkt verkauft werden.
Das Verfahren ist besonders dazu geeignet, eine Fraktion schwerer Kohlenwasserstoffe, wie z. B. ein Gasöl oder Rückstandsöl aus dem Cracken von Rohöl, zu verwenden. Das Verfahren besitzt verschiedene Wasserstoffquellen, z. B. die Herstellung von Isobutylen oder der partielle Oxidationsreaktor, der dazu dienen kann, eine stöchiometrische Men ge an Wasserstoff zur Zufuhr zum Methanol-Synthesizer zu erhalten, ohne den hochqualitativen Wasserstoff zu verwenden, der von der Elektrolyseanlage erzeugt wird, oder ohne eine Umspeicherungsreaktion mit Wasser durchzuführen.
Ein Ethanol-Fermenter kann auch im Verfahren enthalten sein. Ein Alkoholvorläufer und Dampf können einem Ethanol-Fermenter zugeführt werden, um Ethanol zu produzieren. Das Ethanol kann unter Verwendung des Isobutylens reformiert werden, um ETBE und zusätzliche Mengen an Wasserstoff zu erzeugen, die zur Steigerung der Methanol-Produktion dienen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist gegebenenfalls ein Gasproduktionsreaktor vorgesehen. Der Gasproduktionsreaktor erhitzt Kohlendioxid wie z. B. das Kohlendioxid aus einem Ethanol-Fermenter, um Kohlenmonoxid zu erzeugen. Das Kohlenmonoxid wird als zusätzliches Feedmaterial für den Methanol-Synthesizer verwendet. Die erhöhte Menge an Kohlenmonoxid, die dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird, erfordert eine Zunahme der Menge des dem Methanol-Synthesizer zugeführten Wasserstoffs. Der gesteigerte Bedarf an Wasserstoff für den Methanol-Synthesizer kann durch das Nebenprodukt des Isobutylen-Synthesizers gedeckt werden. Falls erforderlich, kann zusätzlicher Wasserstoff aus der Elektrolyse erhalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Cogenerationsanlage Teil des Verfahrens sein, In der Cogenerationsanalge kann ein Teil des Kohlenwasserstoff-Feedmaterials verbrannt werden, um Dampf, Elektrizität und Rauchgase zu erzeugen. Die Elektrizität könnte zum Betreiben der Elektrolyseeinheit dienen. Der Dampf könnte an verschiedenen Punkten im Verfahren, z. B. beim Komprimieren von Gasen, beim Pumpen von Flüssigkeiten, in Heizschritten im Verfahren, wie z. B. dem Fermentieren, Destillieren und dergleichen, verwendet werden. Die Rauchgase können auch dazu dienen, eine Kohlendioxid-Quelle für einen Gasproduktionsreaktor bereitzustellen. Demzufolge könnte das Vorsehen einer Cogenerationseinheit einen Beitrag dazu leisten, ein wirksa mes, integriertes Verfahren zur Erzeugung von MTBE und ETBE bereitzustellen, während die Freisetzung von Treibhausgasen wesentlich reduziert oder eliminiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann Kohlendioxid aus Abgas oder der Atmosphäre durch einen Wärmetauscher geschickt werden, der am partiellen Oxidationsreaktor angebracht ist. Das Kohlendioxid würde durch die Reaktionsprodukte des partiellen Oxidationsreaktors auf oder über die Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid erhitzt werden. Sobald das Kohlendioxid auf diese Temperatur erhitzt ist, würde es dissoziieren, um Kohlenmonoxid zu bilden, das anschließend dem Methanol-Synthesizer und Sauerstoff zugeführt werden kann, der dem partiellen Oxidationsreaktor zugeführt werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Diese und andere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beiliegenden Abbildungen der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verfahrens, worin:
Fig. 1 ein Schema eines Prozeß-Fließdiagramms einer Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Schema einer zweiten Ausführungsform dieses Verfahrens ist, das die Verwendung einer Gasproduktionsanlage veranschaulicht, um zumindest einen Teil der Kohlenmonoxid-Komponente des Methanol-Synthesizers bereitzustellen;
Fig. 3 ein Schema eines Prozeß-Fließdiagramms einer dritten Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung ist, aus dem die Produktion von Ethanol ersichtlich ist;
Fig. 4 eine Variation des Schemas aus Fig. 3 ist;
Fig. 5 eine alternatives Verfahrensschema für den partiellen Oxidationsreaktor ist;
Fig. 6 ein Schema des Prozeß-Fließdiagramms für die in den Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigte Elektrolyseanlage ist;
Fig. 7 ein Schema eines Prozeß-Fließdiagramms einschließlich einer Cogenerationsanlage mit kombiniertem Zyklus ist;
Fig. 8 ein Schema eines Prozeß-Fließdiagramms einschließlich einer Cogenerationsanlage mit einfachem Zyklus ist;
Fig. 9 eine Variation des Schemas aus Fig. 2 ist;
Fig. 10 ein alternatives Verfahrensschema des Verfahrens der Erfindung ist; und
Fig. 11 ein weiteres alternatives Verfahrensschema des Verfahrens der Erfindung ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt das Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform eine Elektrolyseeinheit 10, einen partiellen Oxidationsreaktor 12, eine Gasreinigungseinheit 14 und einen Methanol-Synthesizer 16. Das Verfahren kann auch einen Ether-Synthesizer 18 zur Herstellung von Niederalkyl-tert-butylethern sowie einen Isobutylen-Synthesizer 20 enthalten.
Die Elektrolyseanlage 10 erzeugt mit Hilfe von Elektrizität Wasserstoff, Sauerstoff und gegebenenfalls schweres Wasser (D&sub2;O). Elektrizität wird über die Leitung 22 zur Elektrolyseanlage geführt. Elektrolysezellen mit Elektrolysewasser laufen typischerweise auf Gleichstrom. Demzufolge wird die der Elektrolyseanlage 10 zugeführte Elektrizität einem Gleichstromrichter (nicht dargestellt) zugeführt, um Gleichstrom zu erzeugen, der dann von den Elektrolysezellen in der Elektrolyseanlage 10 verbraucht wird. Wasser, z. B. in der Form eines Kondensats des Heizkessel-Feedwassers, und ein Elektrolyt, wie z. B. Natriumhydroxid, werden über die Prozeßströme 24 bzw. 26 zur Elektrolyseeinheit 10 geleitet. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann die Elektrolyseeinheit 10 eine Vielzahl an Elektrolysezellen 28 umfassen, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff elektrolysieren. Der Wasserstoff und Sauerstoff werden durch herkömmliche Mittel getrennt und können zu den Behältern 30 bzw. 32 geführt werden. Der Wasserstoff und Sauerstoff können dann durch die Kompressoren 34 bzw. 36 komprimiert werden. Der komprimierte Sauerstoff kann anschließend im Speicherbehälter 38 gespeichert werden. Der komprimierte Wasserstoff kann im Wasserstoffspeicherbehälter 40 gespeichert werden. In den Speicherbehältern 38 und 40 sammeln sich Sauerstoff und Wasserstoff an und können bedarfsgemäß im Verfahren eingesetzt werden. Wasserstoff wird über den Feedstrom 41 dem Speicherbehälter 40 zugeführt und Sauerstoff über den Feedstrom 37 dem Speicherbehälter 38 zugeführt. Wenn schweres Wasser von Elektrolysezellen 28 erzeugt wird, wird es durch den Prozeßstrom 46 einem geeigneten (nicht dargestellten) Speicherbehälter zugeführt.
Elektrolyse ist ein sehr energieintensiver Vorgang. Gemäß dem Verfahren der Erfindung ist Elektrizität, die in der Elektrolyseeinheit 10 verbraucht wird, überschüssige Elektrizität, die außerhalb der Spitzenzeiten kostengünstig von Energieversorgungsunternehmen erhältlich ist. Alternativ dazu kann - wie nachstehend besprochen - ein Cogenerationsreaktor Teil des Verfahrens sein. Der Cogenerationsreaktor kann kontinuierlich betrieben werden, um Prozeßdampf zur industriellen Nutzung zu erzeugen. Der Elektrizitätsbedarf kann jedoch am Abend oder an Wochenenden sinken. In diesen Nicht- Spitzenzeiten wird die Elektrizität möglicherweise nicht gebraucht und kann zum Betrieb der Elektrolysezellen 28 verwendet werden. Energieversorgungsunternehmen betreiben typischerweise mehrere Generatorstationen während des Tages, um Firmen und die Industrie mit Elektrizität zu versorgen. An Abenden und Wochenenden werden Maschinen außer Betrieb gesetzt oder verlangsamt, sodaß sie weniger elektrischen Strom benötigen. Die Generatoranlagen können jedoch während dieser Perioden weiterbetrieben und überschüssige Energie zu wesentlich günstigeren Tarifen für das Verfahren der Erfindung genutzt werden. Durch das Verfahren der Erfindung kann die Elektrolyseanlage demnach zur Umwandlung überschüssiger elektrischer Energie in gespeicherte chemische Energie (in Form von Sauerstoff und Wasserstoff) dienen. Die gespeicherte chemische Energie steht dann zum gegebenen Zeitpunkt in einer Anlage zur Verfügung, in der das Verfahren der Erfindung durchgeführt wird.
Der partielle Oxidationsreaktor 12 umfaßt einen partiellen Oxidationsreaktor zur Umwandlung einer Kohlenwasserstoffquelle im wesentlichen in Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Die anderen partiellen Oxidationsgase können geringe Mengen an Dampf, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff enthalten. Welche Gase genau vom partiellen Oxi dationsreaktor produziert werden, hängt teilweise von der Zusammensetzung des Kohlenwasserstoff-Feedmaterials ab. Vorzugsweise ist das im vorliegenden Verfahren verwendete Kohlenwasserstoff-Feedmaterial ein relativ minderwertiges Produkt und umfaßt vorzugsweise ein Schweröl, wie z. B. Gasöl (mit einem Siedepunkt von über etwa 650ºF) oder ein Rückstandsöl (mit einem Siedepunkt von über etwa 1000ºF) aus der Erdöl-Raffination. Typischerweise besitzen diese Erdölprodukte ein Wasserstoff- Kohlenstoff-Verhältnis von etwa 2 : 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann Öl über eine Rohrleitung 50 zum Speicherbehälter 52 befördert werden. Öl wird über den Prozeßstrom 54 vom Speicherbehälter 52 zum partiellen Oxidationsreaktor 12 geleitet. Sauerstoff wird über den Prozeßstrom 44 von der Elektrolyseeinheit 10 zum partiellen Oxidationsreaktor 12 geführt. Vorzugsweise wendet der partielle Oxidationsreaktor 12 ein nichtkatalytisches, partielles Oxidationsverfahren an, in dem das Kohlenwasserstoff-Feedmaterial bei hoher Temperatur und üblicherweise hohem Druck mit Sauerstoff, sauerstoffangereicherter Luft oder Luft umgesetzt wird. Vorzugsweise wird - wie aus Fig. 1 ersichtlich - Sauerstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 im partiellen Oxidationsreaktor verwendet. Das Verfahren erzeugt hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie etwas Kohlendioxid, Dampf und - falls der Feed Schwefel enthält - Schwefelwasserstoff. Das Verfahren verbraucht das Feedmaterial in effizienter Weise, ohne schwere Kohlenwasserstoffe, Teer oder andere potentiell schädliche Nebenprodukte, wie z. B. Oxide von Schwefel oder Stickstoff, zu produzieren.
Typischerweise wird der partielle Oxidationsreaktor bei einer Temperatur zwischen etwa 1200ºC und etwa 1500ºC betrieben. Der Betriebsdruck liegt vorzugsweise zwischen etwa 15 und etwa 85 bar. Unter diesen Prozeßbedingungen wird im wesentlichen das gesamte Kohlenstoff-Feedmaterial in Abgase umgewandelt. Das, aus dem partiellen Oxidationsreaktor austretende Gas kann durch direkten Kontakt mit Wasser in einer Quenchkammer abgekühlt oder dazu verwendet werden, einen Abwärmeheizkessel über einen (nicht dargestellten) indirekten Wärmetauscher zu betreiben. Alternativ dazu kann - wie unten beschrieben - das Gas durch das hereinströmende Kohlendioxid abgekühlt werden.
Ein Vorteil des partiellen Oxidationsreaktors besteht darin, daß ein Teil des Kohlenwasserstoff-Brennstoffs nicht dazu verwendet wird, Wärme für das Verfahren zu erzeugen. Dies steht im Gegensatz zur Dampf-Methan-Reformation, wo etwa 15% oder mehr des Erdgas-Feedmaterials zur Versorgung des Verfahrens mit Energie aufgebraucht werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der stark reduzierenden Atmosphäre des Reaktors keine Stickoxid-, Schwefeloxid- oder Kohlendioxid-Emissionen erzeugt werden. Der partielle Oxidationsreaktor 12 wird auf Null-Emissions-Basis betrieben, d. h. der Ausstoß an schädlichen Treibhausgasen ist im wesentlichen vernachlässigbar.
Die Abgase aus dem partiellen Oxidationsreaktor werden über den Prozeßstrom 56 zur Gasreinigungseinheit 14 transportiert. Die Gasreinigungseinheit 14 behandelt die Abgase, um aus dem Kohlenmonoxid und Wasserstoff unerwünschte Verbindungen zu entfernen. Beispielsweise kann während der partiellen Oxidationsreaktion Schwefelwasserstoff entstehen. Schwefelwasserstoff vergiftet den im Methanol-Synthesizer 16 eingesetzten Katalysator. Demzufolge müssen schädliche Mengen an Schwefelwasserstoff entfernt werden. Der Schwefelwasserstoff kann durch Anwendung eines Verfahrens auf Aminbasis entfernt werden, z. B. durch eines unter Verwendung von MDEA. Andere Nebenprodukte wie etwa Dampf oder die Oxide von metallischen Spurenelementen können entfernt werden.
Die Gasreinigungseinheit 14 erzeugt einen im wesentlichen reinen Strom aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff 70. Wenn ein Schweröl als Feedmaterial verwendet wird, beträgt das Verhältnis zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoff in den Abgasen etwa 1 : 1 (d. h. 2 Wasserstoffatome pro Kohlenstoffatom). Methanol enthält 4 Wasserstoffatome pro Kohlenstoffatom. Demzufolge muß zusätzlicher Wasserstoff zudosiert werden, sodaß stöchiometrische Mengen an Kohlenmonoxid und Wasserstoff dem Methanol- Synthesizer 16 zugeführt werden können.
Der Methanol-Synthesizer 16 wandelt Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Methanol um. Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden über den Prozeßstrom 70 dem Methanol- Synthesizer zugeführt, wobei zusätzlicher Wasserstoff über den Prozeßstrom 74 dem Methanol-Synthesizer zugeleitet werden kann. Der zusätzliche Wasserstoffstrom 74 dient dazu sicherzustellen, daß eine im wesentlichen stöchiometrische Menge an Wasserstoff und Kohlenmonoxid dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt wird. Wie oben besprochen, kann je nach dem verwendeten Feedmaterial zusätzlicher Wasserstoff erforderlich sein, um zumindest eine ungefähr stöchiometrische Menge an Kohlenmonoxid und Wasserstoff bereitzustellen. Das Methanol kann in einem (nicht dargestellten) Speicherbehälter gespeichert oder als Handelsware auf dem Markt verkauft werden. Alternativ dazu kann ein Teil des Methanols oder das gesamte Methanol über den Prozeßstrom 76 zum Ether-Synthesizer 18 geleitet werden. Der Fluß des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs zum Methanol-Synthesizer 16 erfolgt vorzugsweise in stöchiometrischen Anteilen. Das Molverhältnis zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas beträgt demnach vorzugsweise etwa 1 : 2 (d. h. 4 Wasserstoffatome für jedes Kohlenstoffatom).
Der Wasserstoff für den Methanol-Synthesizer 16 kann aus einem Wasserstoff-Speicherbehälter stammen. Der Behälter kann Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 und/oder dem Isobutylen-Synthesizer 20 und/oder jeder anderen verfügbaren Quelle enthalten. Man beachte, daß bei Verwendung eines schweren Kohlenwasserstoff-Feedmaterials für den partiellen Oxidationsreaktor 12 die Gasreinigungsanlage 14 nur etwa die Hälfte der Menge an Wasserstoff erzeugt, die für den Methanol-Synthesizer 16 erforderlich ist. Demnach kann zusätzlicher Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 zusätzlich zum Wasserstoff aus der Gasreinigungseinheit 14 verwendet werden. Wenn die Anlage den Isobutylen-Synthesizer 20 enthält, kann Wasserstoff, der vom Isobutylen-Synthesizer 20 produziert wird, als zusätzlicher Feed-Wasserstoff für den Methanol-Synthesizer 16 verwendet werden.
Methanol aus dem Methanol-Synthesizer 16 wird über den Prozeßstrom 76 dem Ether- Synthesizer 18 zugeführt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden Dampf, Wasser und Isobutylen über die Prozeßströme 78, 80 bzw. 82 zum Synthesizer 18 geleitet. Dieser wandelt Isobutylen, Methanol, Dampf und Wasser in MTBE, Wärme und Abwasser um (als Prozeßströme 84, 86 bzw. 88 bezeichnet). Wie aus der punktierten Kontur in Fig. 1 ersichtlich, kann auch Ethanol dem Ether-Synthesizer 18 zugeführt werden, um ETBE sowie MTBE zu erzeugen. ETBE ist wirksamer als Oxygenat und zur Oktanzahl-Erhöhung. Diese Vorteile werden derzeit allerdings durch die Herstellungskosten von ETBE nicht genutzt. Durch Zuleiten von Ethanol in den Ether-Synthesizer 18 über den Prozeßstrom 122 kann jedoch ETBE wirkungsvoll und kostengünstig erzeugt werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann ein Teil oder das gesamte Methanol 76 gespeichert und auf dem Markt als Produkt verkauft werden.
MTBE kann über eine Rohrleitung zu einem Speicherbehälter transportiert werden, wo es anschließend in der Anlage verwendet oder auf dem Markt als Handelsware verkauft werden kann.
Isobutylen für den Synthesizer 18 kann als Handelsware auf dem Markt gekauft werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann Isobutylen alternativ dazu vom Isomerisations/Isobutylen-Synthesizer 20 erhalten werden. Der Prozeßstrom und Butan werden über die Prozeßströme 90 bzw. 92 zum Isobutylen-Synthesizer 20 geleitet, um den Isobutylenstrom 82 zu bilden.
Insgesamt ist das in Fig. 1 dargestellte Verfahren ein synergistisches Verfahren zur Herstellung von MTBE. Das Verfahren ist vorteilhaft, da es nicht zur Freisetzung von Treibhausgasen in die Umwelt führt. Es verbraucht überschüssige Energie und minderwertige petrochemische Produkte, um MTBE kostengünstig und umweltfreundlich herzustellen.
Die potentiellen Wasserstoffquellen für den Methanol-Synthesizer 16 sind ausführlicher in Fig. 2 dargestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit (Prozeßstrom 42) und/oder dem Isobutylen-Synthesizer 20 (Prozeßstrom 94) stammen. Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 (Prozeßstrom 41) und überschüssiger Wasserstoff aus dem Isobutylen-Synthesizer 20 (Prozeßstrom 76) können dem zentralen Wasserstoff-Speicherbehälter (z. B. dem in Fig. 6 gezeigten Speicherbehälter 40) zugeführt werden. Die erforderliche Menge an Wasserstoff kann dann dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt werden. Der Wasserstoff aus jeder dieser Quellen weist jedoch variierende Reinheit auf. Jeder davon kann einzeln zur späteren Verwendung im Verfahren gespeichert oder als Handelsware auf dem Markt verkauft werden. Beispielsweise kann - wie aus Fig. 2 ersichtlich - Wasserstoff aus dem Isobutyl-Synthesizer 20 und der Elektrolyseeinheit 10 jeweils getrennt gespeichert und bedarfsgemäß dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt werden. Demzufolge wird Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 über den Prozeßstrom 41 zum Wasserstoff-Speicherbehälter 40 geleitet. Wasserstoff aus dem Isobutylen-Synthesizer 20 wird über den Prozeßstrom 94 dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt. Überschüssiger Wasserstoff kann aus dem Prozeßstrom 94 über den Prozeßstrom 96 zu einer Speichereinrichtung geführt werden, um später verwendet oder verkauft zu werden. Der Methanol-Synthesizer kann daher mit Wasserstoff aus der Elektrolyse-Einheit 10 und/oder dem Isobutylen-Synthesizer 20 versorgt werden.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist ein Gasproduktionsreaktor 100 vorgesehen. Dieser wandelt durch Dissoziation des Kohlendioxids in Kohlenmonoxid und Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen Kohlendioxid in Kohlenmonoxid um. Gemäß diesem Verfahren wird Kohlendioxid über die Ströme 102 und 104 dem Gasproduktionsreaktor 100 zugeführt. Vorzugsweise liegt das Kohlendioxid bei Atmosphärendruck vor. Dampf wird dem Gasproduktionsreaktor 100 über den Prozeßstrom 106 zugeleitet. Der Dampf dient dazu, ein Bett im Reaktor zu erhitzen, wobei das Kohlendioxid über oder durch das erhitzte Bett geschickt wird. Das Leiten des Kohlendioxids über oder durch das Bett erhitzt das Kohlendioxid auf eine Temperatur oberhalb der Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid (etwa 1100ºC bei 1 atm). Abdampf wird durch den Strom 108 aus dem Reaktor entfernt. Das Kohlenmonoxid aus dem Gasproduktionsreaktor 100 dient zur Ergänzung des Kohlenmonoxids aus dem partiellen Oxidationsreaktor 12. Diese Erhöhung der Menge an Kohlenmonoxid-Feedmaterial zum Methanol-Synthesizer 16 kann dazu dienen, den Ausstoß von Methanol aus dem Methanol-Synthesizer 16 zu steigern. Diese gesteigerte Menge an Kohlenmonoxid, das dem Methanol-Synthesizer 16 zugeleitet wird, erfordert auch die Zufuhr von zusätzlichem Wasserstoff. Wie oben besprochen, kann der Wasserstoff erhalten werden, indem die Menge an Wasserstoff herangezogen wird, die ansonsten als Nebenprodukt des Verfahrens verkauft werden kann. Vorzugsweise stammt der Wasserstoff, der im Methanol-Synthesizer 16 verbraucht wird, aus der Elektrolyseanlage 10 und/oder dem Isobutylen-Synthesizer 20.
Kohlendioxid für den Gasproduktionsreaktor 100 kann aus anderen Verfahren innerhalb der Anlage stammen. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist der Ethanol-Fermenter 120. Der Ethanol-Fermenter 120 erzeugt Ethanol, das als Prozeßstrom 122 in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Nebenprodukt des Fermenters 120 ist Kohlendioxid, das über den Prozeßstrom 102 dem Gasproduktionsreaktor 100 zugeführt werden kann. Alternativ dazu kann eine andere Quelle von Kohlendioxid, z. B. ein auf dem Markt gekauftes Produkt, über den Prozeßstrom 104 dem Gasproduktionsreaktor 100 zugeführt werden.
Ein Vorteil des zusätzlichen Ethanol-Fermenters 120 ist die Erweiterung des Ether-Synthesizers 18 auf die Erzeugung von ETBE und MTBE. Der Ether-Synthesizer 18 kann daher neben dem Methanol-Reformer einen Ethanol-Reformer enthalten, um ETBE (Prozeßstrom 124) zu produzieren.
Eine weitere bevorzugte alternative Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform zeigt Modifikationen gegenüber der Ausführungsform aus Fig. 2. Insbesondere stellt die Ausführungsform ein Verfahren zur Verwendung von städtischem festem Müll dar, um ein Feedmaterial für den Ethanol-Fermenter 120 zu erhalten.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird fester Müll über den Feedstrom 130 der Mülltrenneinheit 132 für städtischen Müll zugeführt. Zusätzlicher Cellulose-Festmüll aus natürlichen Quellen, wie z. B. Maiskolben, Zeitungspapier, Maisstroh und Holzabfälle können der Mülltrenneinheit 132 für städtischen Festmüll über den Prozeßstrom 134 zugeführt werden. Auch Luft und Elektrizität werden der Einheit 132 über die Ströme 136 bzw. 138 zugeführt. Der Müll wird in der Einheit 132 in verschiedene Gruppen getrennt, z. B. Metalle, organische Stoffe, Holzabfälle, Kunststoff, Cellulose und andere minderwertige Produkte. Gewonnene Metalle können über den Prozeßstrom 140 zur Kompaktier- und Abfallverwertungseinheit 142 geführt werden. Das Produkt der Einheit 142 kann als Metallschrott zur Verwendung in Recyclingprozessen verwendet werden. Oganisches Material, wie z. B. Küchen- und Gartenabfälle, kann über den Prozeßstrom 144 der Einheit 146 zur Bildung von Düngeprodukten zugeführt werden. Rückgewonnene Holzabfälle können über den Prozeßstrom 148 zur Faserplattenbildungeinheit 150 geleitet werden. Rückgewonnene Kunststoffe können über den Prozeßstrom 152 der Kunststoffreformiereinheit 154 zugeführt werden. Cellulose kann über den Prozeßstrom 156 der Cellulose- Aufbereitungseinheit 158 zugeführt werden. Diese kann Dampfexplosionsverfahren, wie z. B. jene von Stake Technology Ltd., einsetzen, um Cellulose für Ethanol-Fermenter 120 zu erzeugen. Elektrizität und Hochdruckdampf werden über die Prozeßströme 160 und 162 der. Cellulose-Aufbereitungseinheit 158 zugeführt. Diese erzeugt aufbereitete Cellulose (Prozeßstrom 164), Abwärme und Abwasser (Prozeßströme 166 bzw. 168). Andere minderwertige Materialien werden über den Prozeßstrom 170 zu einer Speicheranlage geleitet, von der sie zu einer Deponie transportiert werden können.
Aufbereitete Cellulose, Maiskolben, Getreide oder ein anderes Feedmaterial kann über die Prozeßströme 164, 172 bzw. 174 dem Ethanol-Fermenter zugeführt werden. Dampf und Elektrizität werden ebenfalls über die Prozeßströme 176 bzw. 178 dem Ethanol- Fermenter 120 zugeführt. Der Ethanol-Fermenter 120 erzeugt Abwärme (Prozeßstrom 180), Abwasser (Prozeßstrom 182) und trockenes Destilliergetreide (Prozeßstrom 184).
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann das Verfahren auch darauf eingestellt werden, eine Cogenerationsanlage zu enthalten, wobei die Emissionen von Treibhausgasen trotzdem vernachlässigbar gering gehalten werden. Insbesondere kann das Verfahren eine Cogenerationseinheit 200 aufweisen. Ein Kohlenwasserstoff-Feedmaterial und Luft werden in der Cogenerationseinheit verbrannt, und Dampf, Elektrizität und Rauchgase zu erzeugen. Das Kohlenwasserstoff-Feedmaterial kann das gleiche oder ein anderes Material als jenes sein, das dem partiellen Oxidationsreaktor zugeführt wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird die gleiche Quelle für das Kohlenwasserstoff-Feedmaterial verwendet, weshalb ein Schweröl über den Prozeßstrom 54 zur Cogenerationseinheit 200 geleitet wird. Luft wird der Cogenerationseinheit über den Prozeßstrom 202 zugeführt. Wasser wird über den Prozeßstrom 204 zur Cogenerationseinheit geleitet. Diese erzeugt Dampf 206, Elektrizität 208 und Rauchgase 210.
Die Cogenerationseinheit kann entweder einen Reaktor mit Einzelzyklus oder einen mit kombiniertem Zyklus nutzen. Ein typisches Cogenerationsverfahren mit kombiniertem Zyklus unter Verwendung einer Verbrennungsturbine ist in Fig. 7 dargestellt und ein typisches Cogenerationsverfahren mit Einzelzyklus in Fig. 8 dargestellt.
Bezug nehmend auf Fig. 7 setzt ein Cogenerationsverfahren mit kombiniertem Zyklus die Verbrennungsturbine 220 ein. Brennstoff 54 und Luft/Sauerstoff 202 werden in die Verbrennungsturbine 220 geleitet. Die Verbrennung des Brennstoffs in der Verbrennungsturbine 220 erzeugt Verbrennungsgase 222 und Energie. Diese wird über die Energieabnehmer 226 auf den Generator 224 übertragen. Die Drehung der Turbine wird durch die Energieabnehmer 226 auf die Turbine übertragen, wodurch der Generator 224 Elektrizität 208 erzeugt. Das Verbrennungsgas 222 aus der Verbrennungsturbine 220 wird dem Wärmegewinnungsheizkessel 228 zugeführt. Dieser dient wirkungsvoll als Wärmetauscher, der die Wärme aus dem Verbrennungsgas auf das Wasser im Wärmegewinnungsheizkessel 228 überträgt. Die abgekühlten Verbrennungsgase werden aus dem Heizkessel 228 als Rauchgase 210 ausgestoßen. Die Übertragung von Wärme von den Verbrennungsgasen 22 auf den Abwärmegewinnungsheizkessel 228 erzeugt den Dampf 230. Dieser wird zur Dampfturbine 232 geleitet. Wenn Dampf 230 durch die Dampfturbine 232 strömt, bewirkt er die Drehung der Turbine. Diese Drehung wird über die Energieabnehmer 234 auf den Generator 236 übertragen, wodurch der Generator 236 Elektrizität 208 erzeugt. Wenn Dampf durch die Dampfturbine 232 gelangt, kondensiert ein Teil des Dampfs, und sein Kondensat wird über den Rückführungsstrom 238 zum Wärmegewinnungsheizkessel 228 rückgeführt. Der Rest des Dampfes, der eine niedrigere Temperatur und einen niedrigeren Druck als der Dampf 230 aufweist, kann als Prozeßdampf in der Industrie oder in anderen Schritten verwendet werden, wie oben erklärt. Der Prozeßdampf wird der übrigen Industrie über den Feedstrom 206 zugeführt. Der Dampf, der für Heizzwecke eingesetzt wird, wird über den Rückleitungsstrom 240 zum Heizkessel 228 zurückgeführt. Gegebenenfalls wird dem Heizkessel 228 Zusatzwasser zugeführt (nicht dargestellt).
Beim herkömmlichen Betrieb einer Verbrennungsturbine wird Stickstoff, ein Inertgas, gemeinsam mit der Sauerstoffkomponente der Ansaugverbrennungsluft in die Turbine gezogen. Dieses Inertgas erfüllt zwei Funktionen. Die Erhitzung des Inertgases durch die Verbrennung des Brennstoffs bewirkt dessen Ausdehnung und Druckerhöhung. Das Inertgas tritt aus der Turbine aus und bewirkt die Drehung der Schaufeln und der Welle, wodurch die Energieerzeugung durch die Verbrennungsprodukte unterstützt wird. Das Inertgas reduziert auch die Temperatur der Verbrennungsprodukte, um die Metallurgie und Konstruktionsmaterialien der Turbine 220 aufgrund übermäßig hoher Temperaturen nicht zu beeinträchtigen. Der Betrieb dieser Verbrennungsturbinen zeigte, daß die Verwendung von Stickstoff als Inertgas unannehmbar hohe Werte der Oxide von Stickstoff, Stickoxid (NO) und Distickstoffoxid (N&sub2;O) hervorruft, die gemeinsam mit atmosphärischer Feuchtigkeit Komponenten des sauren Regens produzieren. Es ist daher wünschenswert, den Stickstoff durch ein Inertgas zu ersetzen, das nicht zum sauren Regen beiträgt.
In dem in Fig. 7 gezeigten Verfahren der Erfindung umfaßt Rauchgas 210 hauptsächlich Kohlendioxid, das in der Gasreinigungseinheit 320 gereinigt wird; das gereinigte Rauch gas wird durch den Strom 324 zum Einlaß der Verbrennungsturbine geführt. Dieses Verfahren ermöglicht den Ausschluß von angesaugtem Stickstoff und Luft vom Turbineneinlaßstrom. Der für die Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Sauerstoff kann zumindest teilweise aus der Elektrolyse 330 stammen, die eine Komponente der in den Abbildungen gezeigten Elektrolyseeinheit 10 oder eine unabhängige Anlage sein kann. Der Betrieb der Elektrolyseeinheit 330 ähnelt jenem der oben gezeigten Elektrolyse 10. Sauerstoff kann durch den Strom 334 zum Einlaß der Verbrennungsturbine geführt werden, um zumindest einen Teil des Verbrennungssauerstoffs 202 zu bilden. Von der Elektrolyseeinheit 330 erzeugter Wasserstoff kann durch den Strom 332 zugeführt werden, um sich mit dem Brennstoff 54 zu vermischen und zumindest einen Teil von Hythan 336 zu bilden, sodaß ein verbesserter Brennstoff für die Verbrennungsturbine bereitgestellt wird. Alternativ dazu kann ein Teil des oder der gesamte für die Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Sauerstoff(s) zumindest teilweise von der Lufttrennanlage 340 bereitgestellt werden. Der aus der Lufttrennungsanlage 340 stammende Sauerstoff kann durch den Strom 342 dem Einlaß der Verbrennungsturbine zugeführt werden. Der Stickstoff und andere Inertgase werden durch den Strom 334 zur Stickstoffspeicherung 350 geleitet oder kommerziellem Verkauf zugeführt.
Demzufolge wird das Kohlendioxid, das durch die Verbrennungsturbine 220, den Rauchgasstrom 222, den Wärmegewinnungsheizkessel 228, den Rauchgasstrom 210, die Gasreinigungseinheit 320 und den Kohlendioxidstrom 324 zirkuliert, hochkonzentriert, um im wesentlichen reines Kohlendioxid bereitzustellen. Demnach kann ein Teil des Kohlendioxids im Strom 325 abgezogen werden, um dem Gasproduktionsreaktor zugeführt zu werden und zumindest einen Teil des Feedstroms 102 zu bilden und/oder um dem partiellen Oxidationsreaktor zugeführt zu werden und zumindest einen Teil des Feedstroms 300 zu bilden und/oder um dem Speicherbehälter und/oder dem kommerziellen Verkauf zugeführt zu werden. Konzentriertes Kohlendioxid kann daher ohne Verwendung chemischer oder Absorptionstrennvorrichtungen bereitgestellt werden, wie sie in herkömmlichen Verbrennungssystemen mit "Einfachdurchgang" erforderlich sind.
Bezug nehmend auf Fig. 8 setzt ein Cogenerationsverfahren mit Einfachzyklus den Dampfheizkessel 250 ein. Der Brennstoff 54 und der Luft/Sauerstoffstrom 202 werden dem Dampfheizkessel 250 zugeführt. Die Verbrennung des Brennstoffs im Dampfheizkessel 250 produziert Schornsteingase 210 und Dampf 252. Der Dampf 252 wird in die Dampfturbine 254 geleitet. Während der Dampf 252 durch die Dampfturbine 254 strömt, bewirkt er die Drehung der Turbine. Diese Drehung wird über die Energieabnehmer 256 auf den Generator 260 übertragen. Die Drehung der Energieabnehmer 256 bewirkt, daß der Generator 260 Elektrizität 208 erzeugt. Während der Dampf 252 durch die Dampfturbine 254 gelangt, kondensiert ein Teil des Dampfes, und dieses Kondensat wird über den Rückführungsstrom 258 in den Heizkessel 250 zurückgeführt. Der Rest des Dampfes, der eine niedrigere Temperatur und einen niedrigeren Druck als der Dampf 252 aufweist, kann als Prozeßdampf in der Industrie oder in anderen Schritten verwendet werden, wie oben beschrieben. Der Prozeßdampf wird der übrigen Industrie über den Strom 206 zugeführt. Der Dampf, der in der Anlage zu Heizzwecken eingesetzt wird, wird über den Rückführungsstrom 262 zum Dampfheizkessel 250 zurückgeführt. Gegebenenfalls wird dem Dampfheizkessel 250 Zusatzwasser zugegeben (nicht dargestellt).
Der Cogenerationsreaktor kann von Industrie betrieben werden, die für ihren Betrieb Prozeßdampf und Elektrizität benötigt. Der Prozeßdampf 206 kann demnach in der Industrie zum Heizen oder für ändere Aufgaben verwendet werden. In der Industrie kann auch Elektrizität 208 verwendet oder in ein nicht dargestelltes Energienetz eingespeist werden, um gegebenenfalls anderen Stromverbrauchern verkauft zu werden. Alternativ dazu kann ein Teil der Elektrizität von der Elektrolyseeinheit 10 aufgebraucht werden, um Wasser zu elektrolysieren und Wasserstoff und Sauerstoff zu produzieren, wie oben beschrieben.
Das Rauchgas des Stroms 210 wird in der Gasreinigungseinheit 320 gereinigt und im Strom 324 zum Einlaß der Verbrennungsturbine zurückgeführt. Im herkömmlichen Betrieb eines Dampfheizkessels wird Stickstoff, ein Inertgas, gemeinsam mit der Sauerstoff komponente der Ansaugverbrennungsluft in den Heizkessel gezogen. Das Inertgas dient dazu, die Temperatur der Verbrennungsprodukte zu senken und dadurch eine Beeinträchtigung der Metallurgie und Konstruktionsmaterialien des Heizkessels infolge stark erhöhter Temperaturen zu verhindern. Der Betrieb dieser herkömmlichen Dampfheizkessel zeigte, daß die Verwendung von Stickstoff als Inertgas unannehmbar hohe Werte der Oxide von Stickstoff, Stickoxid (NO) und Distickstoffoxid (N&sub2;O) liefert, die gemeinsam mit atmosphärischer Feuchtigkeit Komponenten des sauren Regens erzeugen. Es ist daher wünschenswert, den Stickstoff durch ein Inertgas zu ersetzen, das nicht zum sauren Regen beiträgt.
In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform wird das Inertgas Kohlendioxid, das die Hauptkomponente des Rauchgasstroms 210 darstellt, in der Gasreinigungseinheit 320 gereinigt und durch den Strom 324 zum Einlaß des Heizkessels 250 zurückgeführt. Dieses Verfahren ermöglicht den Ausschluß von eingelassenem Stickstoff und Luft aus dem Heizkesselbrennsystem. Der zur Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Sauerstoff kann zumindest teilweise von der Wasserelektrolyseeinheit 330 bereitgestellt werden, die eine Komponente der in den beiliegenden Abbildungen gezeigten Elektrolyseeinheit 10 oder eine unabhängige Anlage sein kann. Die Elektrolyseeinheit 330 wird ähnlich wie die oben gezeigte Elektrolyseeinheit 10 betrieben. Der Sauerstoff kann durch den Strom 334 zum Einlaß des Heizkessels 250 geführt werden, um zumindest einen Teil des Verbrennungssauerstoffs 202 zu bilden. Der durch die Elektrolyseeinheit 330 erzeugte Wasserstoff kann dem Strom 332 zugeführt werden, um sich mit dem Brennstoff 54 zu vermischen, zumindest einen Teil des Brennstoffgemisches 336 zu bilden und dem Dampfheizkessel 250 einen verbesserten Brennstoff zu liefern. Alternativ dazu kann der für die Verbrennung des Brennstoffs benötigte Sauerstoff zumindest teilweise von der Lufttrennungsanlage 340 stammen. Der von der Lufttrennungsanlage 340 stammende Sauerstoff kann über den Strom 342 dem Einlaß des Heizkessels 250 zugeführt werden. Der Stickstoff und andere Inertgase werden über den Strom 344 zum Stickstoffspeicherbehälter 350 geleitet oder dem kommerziellen Verkauf zugeführt. Das durch den Dampfheizkessel 250, den Rauchgasstrom 210, die Gasreinigungseinheit 320 und den Kohlendioxidstrom 324 zirkulierende Kohlendioxid wird auf im wesentlichen reines Kohlendioxid hochkonzentriert. Demnach kann ein Teil des Kohlendioxids im Strom 325 abgezogen und dem Gasproduktionsreaktor zugeführt werden, um zumindest einen Teil des Feedstroms 102 zu bilden, und/oder dem partiellen Oxidationsreaktor zugeführt werden, um zumindest einen Teil des Feedstroms 300 zu bilden, und/oder dem Speicherbehälter und/oder dem kommerziellen Verkauf zugeführt werden. Konzentriertes Kohlendioxid kann daher ohne die Verwendung chemischer oder Absorptionstrennanlagen bereitgestellt werden, die in herkömmlichen Verbrennungssystemen mit "Einfachdurchgang" erforderlich sind.
In alternativen Ausführungsformen der Fig. 3, 4 und 10 erzeugt die Cogenerationseinheit 200 Rauchgase 210, die hauptsächlich aus Kohlendioxid, Wasserdampf, Stickstoff und Sauerstoff bestehen. Außerdem sind auch kleinere Mengen an Schwefel- und Stickoxiden in den Rauchgasen 210 enthalten. Die Rauchgase 210 werden in der Rauchgasreinigungseinheit 270 nach diesem Verfahren gereinigt, um einen Gasstrom, der im wesentlichen aus Sauerstoff und Stickstoff (Strom 272) besteht, und einen Gasstrom aus Wasserdampf und CO&sub2;, H&sub2;, SO&sub2; und SO&sub3; (Strom 274) zu bilden. Der Gasstrom 272 kann durch den Schornstein 276 sicher in die Atmosphäre entlüftet werden. Der Gasstrom 274 wird der Kohlendioxidabzugseinheit 278 zugeführt. In der Einheit 278 wird der Strom 274 behandelt, um das Kohlendioxid zu isolieren. Dies führt zur Bildung des Abwasserstroms 280, der entsorgt oder einer weiteren Aufbereitung zugeführt werden kann, und des Gasstroms 282, der im wesentlichen Kohlendioxid umfaßt. Das Kohlendioxid kann gesammelt und als Handelsware auf dem Markt verkauft oder als Feedmaterial für die Gasproduktionsanlage 100 und/oder den partiellen Oxidationsreaktor 12 verwendet werden.
Die Verwendung des Gasproduktionsreaktors 100 bietet ein wirksames Mittel, das durch die Cogenerationsanlage erzeugte Kohlendioxid aufzubrauchen. Gemeinsam mit der Rauchgasreinigungseinheit 270 bleibt somit das gesamte Verfahren ein Null-Emissions-Verfahren zur Herstellung von Methanol.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden der Wasserstoff aus der Gasreinigungseinheit 14, der Wasserstoff aus der Elektrolyseeinheit 10 und der Wasserstoff aus dem Isobutylen-Synthesizer 20 (d. h. die Prozeßströme 72, 42 bzw. 94) einem zentralen Behälter zugeführt, wo Wasserstoff zur allfälligen Verwendung im Methanol-Synthesizer oder zum späteren Verkauf auf dem Markt gesammelt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Qualitäten der Prozeßströme 72, 42 und 94 kann der Wasserstoff kollektiv in einem zentralen Speicherbehälter oder in einer Vielzahl von Speicherbehältern gesammelt werden, um isoliert jeden der getrennten Wasserstoffströme aufrechtzuerhalten.
Aus dem Obigen ergibt sich, daß die Rate der Methanolproduktion von der Zufuhrrate des Kohlenmonoxids abhängt. Verschiedene Quellen stehen zur Verfügung, um Wasserstoff dem Methanol-Synthesizer 16 zuzuführen. Der partielle Oxidationsreaktor kann die einzige Quelle in der Anlage sein, die Kohlenmonoxid erzeugt. Wie in den alternativen Ausführungsformen der Fig. 2, 3 und 4 zu sehen, können auch der Ethanol-Fermenter 120, die Cogenerationseinheit 200 und der Gasproduktionsreaktor 100 in der Anlage enthalten sein. Die Cogenerationseinheit und der Ethanolfermenter bieten beide Kohlendioxid-Quellen. Der Gasproduktionsreaktor 100 wandelt das Kohlendioxid aus diesen beiden Quellen oder auf dem Markt erworbenes Kohlendioxid in Kohlenmonoxid um. Der Gasproduktionsreaktor 100 kann daher die Produktionsrate von Methanol und demnach MTBE und/oder ETBE drosseln.
Gemäß der Erfindung ist auch eine Verbesserung des partiellen Oxidationsreaktors 12 geoffenbart. Gemäß dieser Verbesserung wird die Abhängigkeit von zusätzlichem, vom Gasproduktionsreaktor 100 erzeugtem Kohlenmonoxid verringert, wobei in einigen Fällen der Gasproduktionsreaktor 100 nicht erforderlich ist.
Bezug nehmend auf Fig. 5 wird Sauerstoff über den Prozeßstrom 44 dem partiellen Oxidationsreaktor 12 zugeführt. Das Kohlenwasserstoff-Feedmaterial wird über den Prozeß strom 54 dem partiellen Oxidationsreaktor 12 zugeführt. Der partielle Oxidationsreaktor 12 erzeugt den Gasstrom 56. Gemäß dieser Verbesserung ist der partielle Oxidationsreaktor 12 mit einem Kühlmantel 302 versehen. Kohlendioxid wird über den Strom 304 dem Kühlmantel 302 zugeführt. Das Kohlendioxid kann vom Ethanol-Fermenter 120, der Cogenerationsanlage 200 oder dem Markt stammen. Das Kohlendioxid im Kühlmantel 302 wird auf eine hohe Temperatur erhitzt. Das erhitzte Kohlendioxid wird dann über den Strom 306 dem indirekten Wärmetauscher 308 zugeführt. Während der Kohlendioxiddampf durch den Wärmetauscher 308 strömt, wird er weiter erhitzt und der Gasstrom 56 abgekühlt. Nach diesem Verfahren wird das Kohlendioxid auf oder über die Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid erhitzt (über etwa 1100ºC, noch bevorzugter über etwa 1250ºC). Bei dieser Temperatur dissoziiert Kohlendioxid, um Kohlenmonoxid und Sauerstoff zu liefern. Der Dampf 308 wird dann zum partiellen Oxidationsreaktor 12 geleitet. Nach diesem Verfahren wird Kohlendioxid aus einer innerhalb oder außerhalb der Anlage befindlichen Quelle in Kohlenmonoxid und Sauerstoff umgewandelt, wobei im partiellen Oxidationsreaktor die verfügbare Abwärme verwendet wird. Demzufolge ist kein zusätzliches Kohlenwasserstoff-Feedmaterial erforderlich, um eine größere Menge an Kohlenmonoxid zu erzeugen.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel für diese letztere Ausführungsform und stellt eine Variation gegenüber der schematischen Darstellung aus Fig. 2 dar, in der die Verwendung des partiellen Oxidationsreaktors aus Fig. 5 gezeigt wird, das Kohlendioxid in Kohlenmonoxid ohne Verwendung des Gasproduktionsreaktors umzuwandeln. In dieser Ausführungsform wird jedoch das im Ethanolreaktor 120 erzeugte Kohlendioxid über den Prozeßstrom 300 zum Kühlmantel 302 geleitet und tritt in diesen über den Prozeßstrom 304 ein. Man beachte, daß der Ethanolreaktor 120 nur eine einer Anzahl potentieller Kohlendioxid-Quellen für die Kühlhülle 302 sein kann.
Fig. 10 ist ein weiteres Beispiel für diese letztgenannte Ausführungsform. Die Ausführungsform dieser Abbildung unterscheidet sich insofern von der Ausführungsform aus Fig. 3, als der partielle Oxidationsreaktor der Fig. 5 und 9 zusätzlich zur oder ohne Ver wendung des Gasproduktionsreaktors dazu dient, das Kohlendioxid in Kohlenmonoxid umzuwandeln.
Fig. 11 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, die jener aus Fig. 2 ähnelt. In dieser Ausführungsform stammt das gesamte Kohlenmonoxid für den Methanol-Synthesizer 16 aus dem Gasproduktionsreaktor 100. Der partielle Oxidationsreaktor 12 und die Gasreinigungseinheit 14 sind daher nicht erforderlich.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt demnach darin, daß das Verfahren als wirksamer Schwamm für Kohlendioxid, eines der wesentlichen Treibhausgase, dienen kann. Durch diese Modifikation des partiellen Oxidationsreaktors (siehe Fig. 5) oder durch Vorhandensein des Gasproduktionsreaktors 100 wird Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und anschließend im Methanol-Synthesizer 16 umgewandelt, um Methanol zu produzieren. Das Methanol wird danach zur Erzeugung von MTBE umgewandelt. Treibhausgas wird somit wirkungsvoll in MTBE umgewandelt, das als Oxygenat in Benzin verwendet werden kann, um die Verbrennung zu verbessern.

Beispiel 1

100 MW Elektrizität werden der Elektrolyseeinheit 10 zugeführt. Diese nutzt diese Elektrizität, um 1.723,6 kg/h (3.800 lb/h) Wasserstoff, 39,6 kg/h (85 lb/h) schweres Wasser und 13.544 kg/h (29.860 lb/h) Sauerstoff zu erzeugen. Der Sauerstoff wird gemeinsm mit 11.443 kg/h (26.330 lb/h) Gasöl oder Nr. 6-Öl dem partiellen Oxidationsreaktor 12 zugeführt. Dieser erzeugt 25.474 kg/h (56.160 lb/h) Abgase, die zur Gasreinigungseinheit 14 geleitet werden. Die Gasreinigungseinheit 14 erzeugt 1.593,5 kg/h (3.513 lb/h) Wasserstoff und 23.701 kg/h (52.253 lb/h) Kohlenmonoxid. Das Kohlenmonoxid wird gemeinsam mit 3.386 kg/h (7.465 lb/h) Wasserstoff dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt. Dieser erzeugt 27.087 kg/h (59.717 lb/h) Methanol. Das Methanol wird einem Ether-Synthesizer 18 zugeführt. 49.095 kg/h (108.237 lb/h) Butan werden dem Isobutylen-Synthesizer zugeführt. Dieser erzeugt 1.692,8 kg/h (3.732 lb/h) Wasserstoff und 47.402 kg/h (104.505 lb/h) Isobutylen. Das Isobutylen wird gemeinsam mit dem Methanol zum Ether = Synthesizer 18 geleitet. Dieser erzeugt 74.490 kg/h (164.222 lb/h) MTBE.

Beispiel 2

Beispiel 2 zeigt die in Fig. 4 dargestellte Anlage, die ausgebildet ist, 380 Millionen Liter Methanol pro Jahr zu erzeugen. 100 MW Elektrizität werden der Elektrolyseeinheit 10 zugeführt, um 1.723,6 kg/h (3.800 lb/h) Wasserstoff, 38,6 kg/h (85 lb/h) schweres Wasser und 13.789 kg/h (30.400 lb/h) Sauerstoff zu erzeugen. 11.943 kg/h (26.330 lb/h) Gasöl oder Nr. 6-Öl und 13.544 kg/h (29.860 lb/h) Sauerstoff werden dem partiellen Oxidationsreaktor 12 zugeführt. Die resultierenden Gase werden der Gasreinigungseinheit 14 zugeführt, die 23.701 kg/h (52.253 lb/h) Kohlenmonoxid und 1593,5 (3.513 lb/h) Wasserstoff erzeugt. Diese Gase werden gemeinsam mit dem in der Elektrolyseeinheit 10 erzeugten Wasserstoff und 2033,4 kg/h (4.527 lb/h) des im Isobutylen-Synthesizer erzeugten Wasserstoffs zum Methanol-Synthesizer gleitet. Der Gasproduktionsreaktor 100 erhält 10.916 kg/h (24.066 lb/h) Kohlendioxid aus einem Ethanol-Fermenter mit einer Kapazität von 100 Millionen l pro Jahr. Außerdem werden 2.978,3 kg/h (6.566 lb/h) Kohlendioxid dem Gasproduktionsreaktor 100 zugeführt, um 13.893 kg/h (30.630) Kohlenmonoxid zu erzeugen. Dieses Kohlenmonoxid wird auch dem Methanol-Synthesizer 16 zugeführt. Dieser erzeugt 42.965 kg/h (94.723 lb/h) Methanol, das zum Ether- Synthesizer geleitet wird.
77. 875 kg/h (171.686 lb/h) Butan werden dem Isobutylen-Synthesizer zugeführt, um 2.685,3 kg/h (5.920 lb/h) Wasserstoff und 75.140 kg/h (165.766 lb/h) Isobutylen zu erzeugen. Wie oben besprochen, werden 2.053,4 kg/h (5.527 lb/h) Wasserstoff dem Methanol-Synthesizer zugeführt und 631,85 kg/h (1.393 lb/h) Wasserstoff der Speicherung zugeführt. Das Isobutylen und Methanöl werden im Ether-Synthesizer kombiniert, um 118.160 kg/h (260.500 lb/h) MTBE zu erzeugen.

Beispiel 3

Dieses Beispiel betrifft die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform, die eine Anlage zur Herstellung von 240 Millionen l Methanol pro Jahr ist.
38. 102 kg/h (84.000 lb/h) Gasöl oder Nr. 6-Öl, 134.980 kg/h (297.577 lb/h) Sauerstoff und 446.780 kg/h (984.980 lb/h) Stickstoff werden einer 80 MW-Cogenerationsanlage 200 zugeführt. Atmosphärenluft dient als Sauerstoff- und Stickstoffquelle. 120% Sauerstoff werden der Cogenerationsanlage 200 zugeführt. Die Anlage produziert 544.308 kg/h (1,2 Millionen lb/h) von 12,66 kp/cm² (180 psi) Dampf und Rauchgasen. Die Elektrizität aus der Cogenerationsanlage 200 und 100 MN Elektrizität von einem Energieversorgungsunternehmen werden der Elektrolyseeinheit 10 zugeführt, um 1.723,6 kg/h (3.800 lb/h) Wasserstoff, 38,6 kg/h (85 lb/h) schweres Wasser und 13.787 kg/h (30.400 lb/h) Sauerstoff zu erzeugen. Die restlichen Durchflußraten für den Methanol-Synthesizer 16, den Gasproduktionsreaktor 100, den Ether-Synthesizer 18 und den Isobutylen- Synthesizer sind gleich wie in Beispiel 2.
Die Rauchgase aus der Cogenerationseinheit 200 umfassen gemischte Ströme von Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Schwefelspezies, die in der Rauchgasreinigungseinheit 278 wie folgt getrennt werden. Die Rauchgasreinigung 278 erzeugt 446.780 kg/h (984.980 lb/h) Stickstoff und 22.496 kg/h (49.596 lb/h) Sauerstoff, der in die Atmosphäre abgeleitet wird. 34.291 kg/h (75.600 lb/h) Wasser und 1.134 kg/h (2.500 lb/h) Schwefelspezies werden auch erzeugt und in der Wasseraufbereitungsanlage aufbereitet. Die Wasseraufbereitungsanlage erzeugt 114.662 kg/h (252.787 lb/h) Kohlendioxid.

Claims

1. Synergistisches Verfahren zur Herstellung von Methanol, folgende Schritte umfassend:

(a) Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen;

(b) Bereitstellung eines Feedstroms eines organischen verbrennbaren Brennstoffs;

(c) Zufuhr zumindest eines Teils des in Schritt (a) erzeugten Sauerstoffs zusammen mit einer stöchiometrischen Menge des organischen verbrennbaren Brennstoffs in einen Reaktor zur partiellen Oxidation, um Abgase zu erzeugen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten;

(d) Zufuhr zumindest eines Teils des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs in einen Methanolsynthesizer, um Methanol zu erzeugen; und

(e) Zufuhr von zusätzlichem Wasserstoff in den Methanolsynthesizer, um für eine stöchiometrische Zufuhr von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zum Methanolsynthesizer zu sorgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Brennstoff Schweröl mit einem Siedepunkt von über 343ºC (650ºF) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Schweröl einen Siedepunkt von über 539ºC (1.000ºF) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, das weiters den Schritt des Reformierens zumindest eines Teils des Methanols in einem Methanol-Reformer umfaßt, um Methyl-tert-butylether zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, das weiters folgende Schritte umfaßt:

(a) Kombination von Dampf und Butan in einem Isobutylen-Synthesizer, um Wasserstoff und Isobutylen zu erzeugen; und

(b) Zufuhr zumindest eines Teils des Isobutylens in den Methanol-Reformer, um den Methyl-tert-butyl ether zu erzeugen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der zusätzliche Wasserstoff, der dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird, in Schritt (a) von Anspruch 1 erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, worin der zusätzliche Wasserstoff, der dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird, aus dem durch die Elektrolyse in Schritt (a) von Beispiel 1 erzeugtem Wasserstoff, dem vom Isobutylen-Synthesizer erzeugten Wasserstoff oder einem Gemisch davon ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, das weiters folgende Schritte umfaßt:

(a) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms;

(b) Erhitzen des Kohlendioxids auf eine Temperatur oberhalb der Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid, um Kohlenmonoxid zu erzeugen; und

(c) Zufuhr zumindest eines Teils des in Schritt (a) erzeugten Kohlenmonoxids zum Methanol-Synthesizer.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin das Verfahren auch folgende Schritte umfaßt:

(a) Zufuhr von Dampf und eines Alkoholvorläufers zu einem Fermenter, um Ethanol zu erzeugen;

(b) Reformieren zumindest eines Teils des Ethanols, um Ethyl-tert-butylether zu erzeugen; und

(c) Zufuhr zumindest eines Teils des Kohlendioxids aus dem Fermenter zum Reaktor aus Schritt (a) von Anspruch 8.

10. Verfahren nach Anspruch 1, das weiters folgende Schritte umfaßt:

(a) Zufuhr von Dampf und eines Alkoholvorläufers zu einem Fermenter, um Ethanol zu erzeugen; und

(b) Reformieren zumindest eines Teils des Ethanols, um Ethyl-tert-butylether zu erzeugen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, weiters folgende Schritte umfassend:

(a) Bereitstellung eines ersten Feedstroms, der einen organischen verbrennbaren Brennstoff umfaßt;

(b) Bereitstellung eines zweiten Feedstroms, der Sauerstoff umfaßt;

(c) Zufuhr des ersten und des zweiten Feedstroms in einen Cogenerationsreaktor zur Verbrennung des ersten Feedstroms und Erzeugung von Dampf, Elektrizität und Schornsteingas, das Kohlendioxid enthält; und

(d) Verwendung zumindest eines Teils der Elektrizität zur Elektrolyse von Wasser in Schritt (a) von Anspruch 1.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weites folgende Schritte umfassend:

(a) Behandlung des Schornsteingases, um einen ersten Strom, der schwefelhältige Verbindungen und Wasserdampf umfaßt, und einen zweiten Strom, der Kohlendioxid umfaßt, zu erhalten; und

(b) Zufuhr zumindest eines Teils des zweiten Stroms zum Cogenerationsreaktor.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Cogenerationsreaktor ein Einzelzyklusreaktor mit einem Dampfkessel ist und der zweite Dampf dem Dampfkessel zugeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Cogenerationsreaktor ein Kombinationszyklusreaktor ist, der eine Verbrennungsturbine aufweist, und der zweite Strom der Verbrennungsturbine zugeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, weiters umfassend eine Lufttrennungsanlage zur Erzeugung eines ersten Stroms, der Sauerstoff umfaßt, und eines zweiten Stroms, der Stickstoff umfaßt, wobei zumindest ein Teil des ersten Stroms dem Cogenerationsreaktor zugeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, worin der zweite Strom im wesentlichen aus Kohlendioxid besteht.

17. Verfahren nach Anspruch 11, das weiters folgende Schritte umfaßt:

(a) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms;

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin Kohlendioxid aus dem Schornsteingas isoliert und dem Reaktor aus Schritt (a) von Anspruch 17 zugeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Abgase weiters Wasserstoff umfassen und der Wasserstoff von den Abgasen abgetrennt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 5, weiters folgende Schritte umfassend:

(a) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms;

21. Verfahren nach Anspruch 20, worin der Wasserstoff, der dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird, aus dem durch die Elektrolyse in Schritt (a) von Anspruch 1 erzeugten Wasserstoff, dem im Isobutylen-Synthesizer erzeugten Wasserstoff oder einer Kombination davon ausgewählt ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, weiters folgende Schritte umfassend:

(a) Zufuhr von Dampf und eines Alkoholvorläufers zu einem Fermenter, um Ethanol und Kohlendioxid zu erzeugen;

(b) Isolieren des Kohlendioxids; und

(c) Zufuhr des Kohlendioxids zum Reaktor aus Schritt (a) von Anspruch 15.

23. Verfahren nach Anspruch 21, weiters folgende Schritte umfassend:

(a) Zufuhr von Dampf und eines Alkoholvorläufers zu einem Fermenter, um Ethanol und Kohlendioxid zu erzeugen; und

(b) Reformieren zumindest eines Teils des Ethanols, um Ethylen-tert-butyl ether zu erzeugen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, weiters folgende Schritte umfassend:

(a) Isolieren des im Fermenter erzeugen Kohlendioxids; und

(b) Zufuhr von Kohlendioxid, das aus der aus Kohlendioxid vom Fermenter, Kohlendioxid von der Schornsteinabluft oder einem Gemisch davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, zum Reaktor aus Schritt (a) von Anspruch 20.

25. Synergistisches Verfahren zur Herstellung von Methanol, folgende Schritte umfassend:

(a) Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen;

(c) Zufuhr zumindest eines Teils des in Schritt (a) erzeugten Sauerstoffs zusammen mit einer stöchiometrischen Menge des organischen verbrennbaren Brennstoffs zu einem Reaktor zur partiellen Oxidation, um Abgase zu erzeugen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthalten;

(d) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms zur Kühlung des Reaktors zur partiellen Oxidation, um die Temperatur des Kohlendioxids auf eine Temperatur ober halb der Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid anzuheben, um Kohlenmonoxid und Sauerstoff zu erzeugen;

(e) Zufuhr des in Schritt (d) erzeugten Kohlenmonoxids und Sauerstoffs zum Reaktor zur partiellen Oxidation, um zusätzliche Mengen an Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wärme zu erzeugen;

(f) Zufuhr zumindest eines Teils des Kohlenmonoxids und Wasserstoffs zu einem Methanol-Synthesizer, um Methanol zu erzeugen; und

(g) Zufuhr von zusätzlichem Wasserstoff zum Methanol-Synthesizer, um für eine stöchimetrische Zufuhr von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zum Methanol-Synthesizer zu sorgen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, worin das Kohlendioxid auch verwendet wird, um die Abgase aus dem Reaktor zur partiellen Oxidation zu kühlen.

27. Synergistisches Verfahren zur Herstellung von Methanol, folgende Schritte umfassend:

(a) Elektrolyse von Wasser, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen;

(b) Bereitstellung eines Kohlendioxid-Feedstroms;

(c) Erhitzen des Kohlendioxids auf eine Temperatur oberhalb der Dissoziationstemperatur von Kohlendioxid, um Kohlenmonoxid zu erzeugen; und

(d) Zufuhr einer stöchiometrischen Menge an Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu einem Methanol-Synthesizer, um Methanol zu erzeugen, wobei die stöchiometrische Menge erhalten wird, wobei zumindest ein Teil des im obigen Schritt (c) erzeugten Kohlenmonoxids und zumindest ein Teil des im obigen Schritt (a) erzeugten Wasserstoffs verbraucht wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, weiters den Schritt des Reformierens zumindest eines Teils des Methanols in einem Methanol-Reformer umfaßt, um Methyl-tert-butylether zu erzeugen.

29. Verfahren nach Anspruch 28, weiters folgende Schritte umfassend:

(b) Zufuhr zumindest eines Teils des Isobutylens zum Methanol-Reformer, um den Methyl-tert-butylether zu erzeugen.

30. Verfahren nach Anspruch 29, worin der Wasserstoff, der dem Methanol-Synthesizer zugeführt wird, aus dem durch die Elektrolyse in Schritt (a) von Anspruch 22 erzeugten Wasserstoff, dem vom Isobutylen-Synthesizer erzeugten Wasserstoff oder einem Gemisch davon ausgewählt ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, weiters folgende Schritte umfassend:

32. Verfahren nach Anspruch 31, worin zumindest ein Teil des im Fermenter erzeugten Kohlendioxids verwendet wird, um Feedstrom (b) aus Anspruch 27 zu erzeugen.

33. Verfahren nach Anspruch 27, das weiters folgende Schritte umfaßt:

(b) Reformieren zumindest eines Teils des Ethanols, um Ethylen-tert-butylether zu erzeugen.

34. Verfahren nach Anspruch 33, worin zumindest ein Teil des im Fermenter erzeugten Kohlendioxids verwendet wird, um Feedstrom (b) aus Anspruch 27 zu erzeugen.