EP3003981A1 - Integrated installation and method for flexibly using electricity - Google Patents

Integrated installation and method for flexibly using electricity

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Publication number
EP3003981A1
EP3003981A1 EP14724027.9A EP14724027A EP3003981A1 EP 3003981 A1 EP3003981 A1 EP 3003981A1 EP 14724027 A EP14724027 A EP 14724027A EP 3003981 A1 EP3003981 A1 EP 3003981A1
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EP
European Patent Office
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plant
electricity
power
hydrocyanic acid
production
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14724027.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Georg Markowz
Jürgen Erwin LANG
Rüdiger Schütte
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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Filing date
Publication date
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the present invention relates to an integrated system and method for the flexible use of electricity.
  • renewable energies such as wind power, solar energy and hydropower
  • Electrical energy is typically supplied to a variety of consumers via long-range, supra-regional and transnationally coupled power grids, referred to as power grids. Since electrical energy in the power grid itself or without further devices can not be stored to a significant extent, the electrical power fed into the power grid must be matched to the consumer's power requirements, the so-called load.
  • the load varies, as is known, time-dependent, in particular depending on the time of day, day of the week or season.
  • the load profile is subdivided into the three areas of base load, medium load and peak load, and electrical power generators are suitably used in these three load ranges, depending on the type.
  • a continuous synchronization of power generation and power take-off is necessary.
  • Possible short-term deviations are compensated by so-called positive or negative balancing energy or balancing power.
  • the difficulty arises that, for certain types, such as wind power and solar energy, the power generation power is not present and controllable at any time, but is e.g. Daytime and weather-related fluctuations are subject that are only partially predictable and usually do not match the current energy needs.
  • Another approach is to save part of the output in the case of high generation from renewable energy sources and to recycle it in times of low generation or high consumption.
  • pumped storage power plants are already being used today.
  • the system should be flexibly operable, so that responding to a change in electricity supply and / or electricity demand particularly flexible, for example, to achieve economic benefits.
  • the system should be able to be used for storage or supply of electrical energy even for longer periods of high or low electricity supply.
  • the security of supply should be improved by the present invention.
  • the system and the method should continue to have the highest possible efficiency.
  • the method according to the invention should be able to be carried out using the conventional and widely available infrastructure.
  • an integrated plant that integrates a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and a power generation plant by connecting the plants via a pipeline the plant for generating electricity a product gas, which is obtained in the plant for the electrothermic production of hydrocyanic acid, can be used to generate electricity.
  • the present invention is accordingly an integrated system comprising a plant for electrothermic production of hydrocyanic acid and a plant for power generation and is characterized in that the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide is connected via a line to the plant for power generation and the line in the plant for electrothermic production of hydrocyanic acid obtained product gas of the plant for power generation supplies.
  • the present invention also relates to a method for the flexible use of electricity, in which the plant for electrothermal production of hydrocyanic acid is operated in an integrated system according to the invention in times of high electricity supply and stored at least a portion of hydrogen hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained in addition to hydrocyanic acid be stored in times of low supply of electricity stored hydrogen and / or gaseous hydrocarbons of the plant for power generation.
  • the integrated system according to the invention and the method according to the invention have a particularly good property profile, whereby the disadvantages of conventional methods and systems can be significantly reduced.
  • a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid can be operated dynamically well, so it can be adjusted variably to the electricity supply.
  • the integrated system can also be used for longer periods of high or low electricity supply for storage or provision of electrical energy.
  • surprisingly long terms of all components of the integrated system can be achieved, so that their operation can be made very economical.
  • the system for the electrothermal production of hydrocyanic acid is designed to be controllable, wherein the regulation takes place as a function of the electricity supply.
  • electricity from renewable energies is used for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
  • the process can be carried out with relatively few process steps, the same being simple and reproducible.
  • the present integrated facility allows the provision of chemical derived products with a low release of carbon dioxide, since the hydrocyanic acid obtained at very high degrees of conversion and compared to alternative starting materials with less further energy input or higher heat release can be implemented to many chemically important secondary products.
  • the integrated system according to the invention serves for the purposeful and flexible use of electrical energy, also referred to herein synonymously as electricity.
  • the integrated system can store electrical energy with a high electricity supply and, in particular with a low electricity supply, feed electrical energy into a power grid.
  • the term storage here refers to the ability of the system, with a high supply of electricity to convert this into a storable form, in this case as chemical energy, which chemical energy can be converted into electrical energy with a small supply of electricity.
  • the storage can be done in the form of coupling product hydrogen, which inevitably arises in the electrothermal production of hydrocyanic acid from methane or higher hydrocarbons.
  • the storage can also take place in the form of products which can be formed in the electrothermal production of hydrogen cyanide in a running parallel to the formation of hydrogen cyanide endothermic reaction, for example by reacting two molecules of methane to ethane and hydrogen.
  • methane methane
  • ethane C 2 H 6
  • hydrogen ethane
  • the integrated system according to the invention comprises a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
  • electrothermal refers to a process in which hydrogen cyanide is produced in an endothermic reaction of hydrocarbons or coal and the heat required to carry out the reaction is generated by electric current.
  • gaseous or vaporized hydrocarbons are used, more preferably aliphatic hydrocarbons.
  • Particularly suitable are methane, ethane, propane and butanes, especially methane.
  • hydrogen is obtained as co-product.
  • the electrothermal production of hydrocyanic acid can be carried out by reacting hydrocarbons with ammonia or nitrogen in an arc reactor.
  • the electrothermal production of hydrocyanic acid can take place in a one-step process, in which an ammonia and at least one hydrocarbon-containing gas mixture is passed through the arc.
  • a nitrogen and a hydrocarbon-containing gas mixture which may additionally contain hydrogen, are passed through the arc.
  • Suitable plants and processes for a one-stage electrothermal production of hydrogen cyanide are known from GB 780,080, US 2,899,275 and US 2,997,434.
  • the electrothermal production of hydrocyanic acid can be carried out in a two-stage process in which nitrogen is passed through the arc and at least one hydrocarbon is fed behind the arc into the plasma generated in the arc.
  • a suitable plant and a process for a two-stage electrothermal production of hydrocyanic acid are known from US 4,144,444.
  • the arc reactor is preferably operated with an energy density of 0.5 to 10 kWh / Nm 3 , especially 1 to 5 kWh / Nm 3 and in particular 2 to 3.5 kWh / Nm 3 , wherein the energy density on the gas volume passed through the arc refers.
  • the temperature in the reaction zone of the arc reactor varies due to the gas flow, wherein in the center of the arc up to 20,000 ° C can be achieved and at the edge, the temperature can be about 600 ° C.
  • the average temperature of the gas is preferably in the range of 1300 to 3000 ° C, more preferably in the range of 1500 to 2600 ° C.
  • the desired production capacity is usually achieved by a parallel arrangement of several arc reactors, which can be controlled together or separately.
  • the residence time of the starting material in the reaction zone of the arc reactor is preferably in the range of 0.01 ms to 20 ms, more preferably in the range of 0.1 ms to 10 ms and especially preferably in the range of 1 to 5 ms.
  • the gas mixture exiting the reaction zone is quenched, i. subjected to a very rapid cooling to temperatures of less than 250 ° C in order to avoid decomposition of the thermodynamically unstable intermediate hydrogen cyanide.
  • a direct quenching process such as, for example, the introduction of hydrocarbons and / or water or an indirect quenching process, such as rapid cooling in a vapor recovery heat exchanger may be used.
  • Direct quenching and indirect quenching can also be combined.
  • the gaseous mixture leaving the reaction zone is only quenched with water.
  • This embodiment is characterized by relatively low investment costs. The disadvantage, however, is that in this way a considerable part of the energy contained in the product gas is not used or exergetically inferior.
  • the gaseous mixture leaving the reaction zone is mixed with a hydrocarbon-containing gas or a hydrocarbon-containing liquid, at least part of the hydrocarbons being split endothermically. Depending on the process management, a more or less broad product spectrum is generated, eg. As well as hydrocyanic acid and hydrogen also shares in ethane, propane, ethene and other lower hydrocarbons. In this way, the resulting heat can be supplied to a much higher extent of a further use such as the endothermic cleavage of hydrocarbons.
  • solid components, in particular carbon particles, separated and the gas mixture depending on the starting materials in addition to hydrogen cyanide and hydrogen other substances, such as Ethyne, ethene, ethane, carbon monoxide and volatile sulfur compounds, such as H 2 S and CS 2 may contain, further processing for the production of hydrogen cyanide supplied.
  • Hydrocyanic acid can be separated from the gas mixture by selective absorption in water.
  • hydrogen cyanide formed ethyne can then be separated from the gas mixture by selective absorption in a solvent.
  • Suitable solvents are, for example, water, methanol, N-methylpyrrolidone or mixtures thereof.
  • Suitable methods for the separation of hydrogen cyanide and ethyne from the gas mixture are known from the prior art, for example from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 10, pages 675 to 678, DOI: 10.1002 / 14356007.a08_159.pub3 and volume 1, pages 291 to 293, 299 and 300, DOI: 10.1002 / 14356007.a01_097.pub4.
  • the electrothermal production of hydrogen cyanide takes place by reaction of hydrocarbons with ammonia in an electrically heated coke fluidized bed according to the so-called Shawinigan process.
  • the electrothermal production of hydrocyanic acid is carried out by reacting hydrocarbons with ammonia in the presence of a platinum-containing catalyst by the so-called BMA process with electrical heating of the reactor.
  • the electrical heating can be effected by resistance heating, as described for example in WO 2004/091773, by electric induction heating, as described, for example, in WO 95/21 126, or by microwave heating, as described, for example, in US Pat. No. 5,529,669 and US Pat. No. 5,470,541.
  • the integrated system according to the invention also comprises a plant for power generation, which is supplied via a line a obtained in the plant for the production of hydrocyanic acid product gas.
  • Suitable plants for power generation are all systems with which electrical power can be generated from the product gas.
  • a plant is used for power generation, which has a high efficiency.
  • the product gas supplied to the plant for generating electricity preferably contains hydrogen and / or hydrocarbons.
  • the hydrocarbons may be unreacted feedstocks of the electrothermal production of hydrocyanic acid, by-produced ethyne, hydrocarbons added in a quench, quenched hydrocarbons, or mixtures thereof.
  • the plant for power generation comprises a fuel cell.
  • the power generation plant is preferably supplied with a product gas consisting essentially of hydrogen.
  • the plant for power generation comprises a power plant with a turbine.
  • the plant comprises a gas turbine which can be operated with hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases.
  • a gas turbine is used which can be operated with mixtures of hydrogen and hydrocarbon-containing gases of varying composition.
  • the power plant with a turbine is a gas and steam turbine power plant (Gu D power plant), also called gas and steam combined cycle power plant.
  • a gas turbine generally serves, among other things, as a heat source for a downstream waste heat boiler, which in turn acts as a steam generator for the steam turbine.
  • the plant for power generation in addition to the product gas obtained in the production of hydrogen cyanide still further substances can be supplied, for example, additional hydrogen for the operation of a fuel cell or additional fuel for the operation of a turbine or the heating of a steam generator.
  • the capacity of the plant for power generation can be selected depending on the production capacity of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
  • the power of the plant for power generation is chosen so that the power requirements of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid at full load completely covered by the plant for power generation can be.
  • the power can be achieved by a single device or a combination of multiple devices, the merger (pool) can be achieved via a common control.
  • electrical energy for the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide can be obtained from the mains.
  • the plant for power generation can be dimensioned so that in addition to the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide also supplies other power consumers or beyond the needs of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic exceeding electrical energy is fed into a grid.
  • the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is connected via a pipe with the plant for power generation, with which the plant for generating electricity is supplied to a product gas obtained in the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide.
  • the product gas preferably consists of hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases.
  • the product gas can be supplied via the line of the power generation plant in gaseous or liquefied form, wherein the liquefaction can be done by increasing the pressure or reducing the temperature.
  • the line which connects the plant for the electrothermic production of hydrogen cyanide with the plant for power generation preferably has a length of less than 10 km, more preferably less than 1 km.
  • the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid has a device for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production, wherein this device is connected to the plant for generating electricity.
  • this device is connected to the plant for generating electricity.
  • hydrocyanic acid is separated from hydrogen and hydrocarbons.
  • the separated from hydrogen cyanide, containing hydrogen and hydrocarbons mixture can be fed directly to the plant for power generation.
  • hydrogen can be separated from the mixture separated from hydrocyanic acid and, optionally, hydrogen or a hydrocarbon-containing gas resulting therefrom are fed to the plant for generating electricity.
  • hydrogen and a hydrocarbon-containing gas over Separate lines are supplied from the device for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide of the plant for power generation.
  • the separation of hydrogen and hydrocarbons can also be incomplete in the integrated system according to the invention, without an incomplete separation adversely affecting the operation of the system, so that the expenditure on equipment and energy consumption for the separation is kept low.
  • the plant for generating electricity comprises separate devices for the production of electricity from hydrogen and for the production of electricity from a hydrocarbon-containing gas, preferably via separate lines with a device for separating the in the electrothermal production of hydrogen cyanide obtained gas mixture are connected.
  • the plant for power generation comprises a fuel cell for the production of electricity from hydrogen and a combined cycle power plant for the production of electricity from a hydrocarbon-containing gas.
  • gas and steam turbine power plants can be used in the integrated system according to the invention, which are not suitable for the conversion of hydrogen-rich gases.
  • the integrated system according to the invention additionally has at least one reservoir for a product gas obtained in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid, the reservoir being connected via lines both to the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and to the plant for generating electricity ,
  • the memory is connected to the device described above for the separation of the gas mixture obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide, so that hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases can be stored in the memory.
  • the memory is a hydrogen storage.
  • the integrated system comprises both a hydrogen storage and a storage for hydrocarbon-containing gases.
  • the integrated system may additionally comprise a device with which the composition of a product gas obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide can be changed before it is fed to the plant for power generation.
  • the integrated system additionally comprises a device with which hydrogen obtained as a coproduct in the electrothermal production of hydrogen cyanide can be converted to hydrocarbons by a Fischer-Tropsch synthesis or a methanation. The hydrocarbons thus obtained can be fed together with hydrocarbons separated from hydrocyanic acid or separately from the plant for the generation of electricity.
  • a conversion of hydrogen to hydrocarbons simplifies the supply of product gas obtained in the electrothermal production of hydrocyanic acid in power plants in which hydrocarbons are burned for power generation and for which the content of hydrogen in the fuel gas must be kept within certain narrow limits for reliable operation .
  • Suitable plants for Fischer-Tropsch synthesis or methanation are known from the prior art, for methanation, for example from DE 43 32 789 A1 and WO 2010/1 15983 A1.
  • the integrated plant comprises a steam generator in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid, with which from the waste heat of the electrothermal process steam is generated, a device in which electricity is generated from steam, in the plant for power generation, and a Steam line, with the vapor generated in the steam generator of a device in which stream of steam is generated, is supplied.
  • a steam generator in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid, with which from the waste heat of the electrothermal process steam is generated
  • a device in which electricity is generated from steam in the plant for power generation
  • a Steam line with the vapor generated in the steam generator of a device in which stream of steam is generated, is supplied.
  • an indirect quench of the reaction gas obtained in a hydrogen cyanide reactor is used as a steam generator.
  • the device in which electricity is generated from steam is preferably a steam turbine or a steam engine and more preferably a steam turbine.
  • the steam turbine is part of a gas and steam turbine power plant.
  • the integrated system according to the invention additionally comprises a storage for hydrocyanic acid.
  • This store makes it possible to continue downstream conversion of hydrocyanic acid to other products, even if little or no hydrocyanic acid is produced in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid at low power supply.
  • the storage of hydrocyanic acid takes place in liquid form.
  • the integrated system according to the invention is connected to a weather forecast unit.
  • a weather forecasting unit makes it possible to adjust the operation of the system so that on the one hand the possibility of using cheap excess electricity and the ability to provide electricity from the plant for power generation with low electricity supply and correspondingly high electricity price can be used and on the other always provide sufficient hydrocyanic acid for the continuous operation of a downstream, hydrocyanic acid-consuming plant.
  • a storage for hydrocyanic acid can be brought to a high or low level.
  • a plant for the further processing of hydrocyanic acid can be prepared and adjusted for changed operating modes.
  • these parts of the system can be set to a reduced production output, so that a business interruption due to the absence of hydrocyanic acid can be avoided.
  • the integrated system may be connected to a unit for generating a consumption forecast, wherein this unit preferably has a data memory that includes data on the historical consumption.
  • the historical consumption data may include, for example, the course of the day, the course of the week, the course of the year, and other trends related to electricity demand and / or electricity generation.
  • the consumption forecast data can also take into account specific changes, for example, in the access or omission of a large consumer.
  • the data store may also contain data about the historical history of electricity prices.
  • a surplus of electricity results if more electricity is generated from renewable energies at a time than total electricity is consumed at that time. Electricity surplus also occurs when large amounts of electrical energy are supplied from fluctuating renewable energies and throttling or shutting down power plants is associated with high costs. A power shortfall arises when comparatively small amounts of renewable energy are available and inefficient or high-cost power plants have to be operated.
  • the cases of surplus power and power shortage described here can be identified in various ways. For example, the prices on the power exchanges can be an indicator of the current situation, with a surplus of electricity leading to lower electricity prices and electricity shortfalls to higher electricity prices. An electricity surplus or electricity shortage can also exist without any direct effect on the electricity price.
  • the process according to the invention is preferably operated in such a way that at least part of the electricity required for the electrothermal production of hydrocyanic acid is generated from product gas with the plant comprising electricity generated by the integrated plant, which is the product of hydro-thermal production of hydrocyanic acid is obtained.
  • the plant is operated for the production of hydrocyanic acid by electro-nemesis, it is preferable to operate or shut down the power-generation plant included in the integrated plant with reduced power, and a larger part of the power required for the electrothermal production of hydrocyanic acid to provide a power supply network with high power supply taken.
  • the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is preferably operated or switched off at reduced power and a smaller part of the electricity required for electrothermal production of hydrocyanic acid is taken from the power grid or electricity from the integrated power plant in the electricity grid.
  • the storage of hydrogen hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained in addition to hydrogen cyanide is preferably carried out in a reservoir comprised by the integrated plant, more preferably in a reservoir arranged as described above between the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and the plant for generating electricity.
  • the storage can also be done in a separate memory, which is connected to the integrated system via a gas distribution line, such as a natural gas network.
  • the nature of the memory is not critical, so that for this purpose a pressure tank, a liquid gas storage, a memory in which hydrocarbons are absorbed in a solvent, or a storage with gas adsorption on a solid can be used.
  • a pressure tank for storage of hydrogen are also suitable chemical storage in which hydrogen is stored by a reversible chemical reaction.
  • separate storage tanks are used for hydrogen and gaseous hydrocarbons.
  • the capacity of the reservoir is preferably such that the amount of hydrogen and / or gaseous hydrocarbons produced by the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid under full load can be absorbed within 2 hours, more preferably the amount produced within 12 hours and more particularly prefers the amount produced within 48 hours.
  • the plant for electrotechnical production of hydrocyanic acid has an arc reactor and the gas mixture obtained from the arc reactor is mixed with a hydrocarbon-containing gas and / or a hydrocarbon-containing liquid for cooling.
  • the hydrocarbons is endothermically split, so that cleavage products are obtained which have a higher energy content than the starting materials and supply to the plant for power generation provide a greater amount of electrical energy than would be obtained with supply of the starting materials.
  • This embodiment thus enables storage of electric energy supplied to the arc reactor in the form of high-energy fission products.
  • the type and / or amount of hydrocarbonaceous gas and / or liquid are selected depending on the expected electricity supply.
  • This is particularly advantageous in a method in which a direct quench is used by addition of hydrocarbon-containing gas and / or liquid in combination with an indirect quench with steam generation, since then by the choice of type and / or amount of added in the direct quench Controlling hydrocarbons, the amount of heat generated in the arc reactor is stored in the form of fission products for later power generation and what is the proportion that is used immediately in the form of steam without storage for power generation.
  • the electrical energy used to produce hydrogen cyanide is at least partly derived from renewable energies, particularly preferably from wind power and / or solar energy.
  • renewable energies particularly preferably from wind power and / or solar energy.
  • Conventionally generated electricity may therefore be present as a "surplus" at times because for a power plant operator, shutting down a power plant may be more inefficient than delivering electricity below cost.This excess electrical energy obtained through the continued operation of conventional plants may be economically utilized by the present process , in particular, be stored.
  • a gas-and-steam turbine power plant is used as a plant for power generation and it is at a high electricity supply, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid with a capacity of more than 80% of the rated power and the plant for power generation operated with 0-50% of the nominal electrical power and operated at a low power supply, the plant for electrothermal production of hydrocyanic acid with a capacity of 0-50% of the rated power and the plant for power generation with more than 80% of the rated electrical capacity.
  • the combined-cycle power plant is preferably operated with a power of at most 40% and particularly preferably at most 30% of the rated electrical power.
  • the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is preferably operated with a power of at most 40%, and more preferably at most 30% of the rated power.
  • the rated electrical capacity of the power plant may either be a change in the amount of gas used or a change in the proportion of steam taken off as process steam and not used for power generation be set.
  • both the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and the plant for power generation are operated at a capacity in which the total amount of hydrogen obtained in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic hydrogen in addition to hydrocyanic acid and / or or gaseous hydrocarbons of the plant for power generation is supplied.
  • the method according to the invention comprises the steps a) setting a first threshold and a second threshold for a supply of electricity,
  • Threshold exceeds and changes in the performance of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid depending on the electricity supply, if the supply of electricity falls below the second threshold
  • the thresholds are set depending on the actual level of the hydrocyanic acid storage or depending on the forecasts of the evolution of consumption and production of hydrocyanic acid in the next few hours. For example, if the level of the hydrocyanic acid storage tank falls to a low level, the threshold below which the output of the hydro-genic acid-producing plant of hydrocyanic acid is reduced is set to a lower value.
  • the supply of electricity can be determined either directly through coordination with electricity producers and / or electricity consumers or indirectly through trading platforms and / or through OTC procedures and an associated electricity price.
  • the electricity supply is determined by coordination with power generators from wind energy and / or solar energy.
  • the electricity supply is determined via the electricity price on a trading platform. If the supply of electricity is determined by matching with generators from wind energy and / or solar energy, the electric power of the plant for power generation is preferably changed when exceeding the first threshold according to the surplus of electricity and falls below the second threshold, the performance of the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide accordingly changed the power penalty.
  • the electric power of the plant for power generation is preferably changed to a predetermined lower value when exceeding the first threshold and below the second threshold, the power of the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide to a predetermined changed lower value.
  • the absolute magnitude of the first threshold above which power reduction of the power plant is performed is not essential to this embodiment of the present method and may be determined by economic criteria. The same applies to the second predetermined value, below which there is a reduction in the power of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
  • the first predetermined and the second threshold are chosen equal.
  • the electricity supply is calculated from the data of a weather forecast. Based on the predicted electricity supply, the above-mentioned threshold values for an electricity supply are then preferably selected such that a planned amount of hydrocyanic acid is produced in the forecast period and, on the other hand, the storage capacity for hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained besides hydrocyanic acid is not exceeded.
  • the power generation plant is operated within a calendar year at least 4000 full load hours, preferably at least 5000 full load hours and more preferably at least 5500 full load hours.
  • the full load hours are calculated according to the formula
  • the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide comprises at least one arc reactor
  • the arc reactors are preferably operated within a calendar year on average at least 2500 full load hours, preferably at least 4000 full load hours and more preferably at least 5000 full load hours.
  • the full load hours are calculated according to the formula
  • Full load hours production / capacity
  • production is the quantity of hydrocyanic acid produced in one calendar year in tonnes and “capacity” is the total nominal capacity of the arc reactors in tonnes of hydrocyanic acid per hour.
  • the present integrated plant and method are suitable for the production of hydrocyanic acid in a very economical and resource-saving manner.
  • Hydrocyanic acid can be converted into many valuable intermediates, whereby a surprising reduction of carbon dioxide emissions can be achieved.
  • This surprising reduction is based on several synergistic factors.
  • hydrogen can be obtained at a very high degree of efficiency, which can be used without the release of carbon dioxide to generate electrical energy.
  • heat is often released during the production of the valuable secondary products. This waste heat can often be used to cover the heat demand in other parts of the process (eg distillative separation processes). Accordingly, the carbon dioxide emissions are reduced, otherwise, if an oxidation of hydrocarbons to produce the process heat would be necessary.
  • the hydrocyanic acid produced is used to produce sodium cyanide, acetone cyanohydrin or methionine.
  • by-products from these processes can be used to generate electricity.
  • gaseous by-products or suitable liquid by-products after evaporation can preferably be fed into the gas turbine. Solid residues can be converted into combustible gases, in particular using hydrogen, and then emitted in a gas turbine.
  • the hydrocyanic acid produced in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is converted into a further product in at least one further process, and a by-product from this process is used in the power generation plant for generating electricity.
  • the waste heat obtained in a reaction of the hydrocyanic acid to form a secondary compound can at least partially be used to generate electricity.
  • the hydrocyanic acid produced in the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide is converted into a further product in at least one further process, and heat generated in this process is used in the power generation plant for generating electricity.
  • Figure 1 Schematic structure of an integrated system according to the invention.
  • Figure 1 shows a schematic structure of an integrated system 10 according to the invention, comprising a system 12 for the electrothermal production of hydrocyanic acid and a system 14 for power generation, wherein the integrated system 10 is connected to a central power grid 16.
  • the individual devices can be connected directly to the central power grid 16 or, as shown in Figure 1, are connected via a switching point 18 for power transmission to the central power grid 16.
  • the plant 12 for electrothermal Production of hydrocyanic acid is then connected via a first electrical connection line 20 to the switching point 18 for power transmission, the plant 14 for power generation is connected via a second electrical connection line 22 to the switching point 18 for power transmission and the switching point 18 for power transmission is connected to the central power grid 16th connected.
  • This embodiment may have advantages in installation costs and / or operational expense.
  • the integrated system 10 comprises a hydrogen storage 24, which can be filled via a first connection line 26 for hydrogen with hydrogen from the plant 12 for the electrothermal production of hydrogen cyanide.
  • hydrogen can be supplied via the second connecting line 28 for hydrogen of the plant 14 for generating electricity.
  • the integrated system 10 in the embodiment shown on a controller 30, which via a first communication link 32 with the system 12 for electrothermic production of hydrogen cyanide, via a second communication link 34 to the plant 14 for power generation via a third communication link 36 with the Switching point 18 for power transmission and via a fourth communication link 38 is connected to the hydrogen storage 24.

Abstract

The present invention relates to an integrated installation, which comprises an installation for electrothermally producing hydrocyanic acid and an installation for generating electricity, wherein the installation for electrothermally producing hydrocyanic acid is connected via a line to the installation for generating electricity, and electricity is generated in the installation for generating electricity from a product gas obtained in the installation for electrothermally producing hydrocyanic acid. This integrated installation allows for the flexible use of electricity using a method, in which the installation for electrothermally producing hydrocyanic acid is operated at times of high electricity supply and at least a portion of hydrogen obtained along with hydrocyanic acid and/or gaseous hydrocarbons is stored, and stored hydrogen and/or gaseous hydrocarbons are fed to the installation for generating electricity at times of low electricity supply.

Description

Integrierte Anlage und Verfahren zum flexiblen Einsatz von Strom  Integrated system and method for the flexible use of electricity
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Anlage und ein Verfahren zum flexiblen Einsatz von Strom. Der Einsatz erneuerbarer Energien, wie Windkraft, Solarenergie und Wasserkraft, gewinnt eine immer größere Bedeutung zur Stromerzeugung. Elektrische Energie wird typischerweise über langreichweitige, überregionale und länderübergreifend gekoppelte Stromversorgungsnetze, kurz als Stromnetze bezeichnet, an eine Vielzahl von Verbrauchern geliefert. Da elektrische Energie im Stromnetz selbst beziehungsweise ohne weitere Vorrichtungen nicht in signifikantem Umfang speicherbar ist, muss die in das Stromnetz eingespeiste elektrische Leistung auf den verbraucherseitigen Leistungsbedarf, die sogenannte Last, abgestimmt werden. Die Last schwankt bekanntermaßen zeitabhängig, insbesondere je nach Tageszeit, Wochentag oder auch Jahreszeit. Klassisch wird der Lastverlauf in die drei Bereiche Grundlast, Mittellast und Spitzenlast unterteilt, und elektrische Energieerzeuger werden je nach Typ geeignet in diesen drei Lastbereichen eingesetzt. Für eine stabile und zuverlässige Stromversorgung ist ein kontinuierlicher Gleichlauf von Stromerzeugung und Stromabnahme notwendig. Eventuell auftretende kurzfristige Abweichungen werden durch sogenannte positive oder negative Regelenergie bzw. Regelleistung ausgeglichen. Bei regenerativen Stromerzeugungseinrichtungen tritt die Schwierigkeit auf, dass bei bestimmten Typen, wie Windkraft und Solarenergie, die Energieerzeugungsleistung nicht zu jedem Zeitpunkt vorhanden und in bestimmter Weise steuerbar ist, sondern z.B. tageszeitlichen und witterungsbedingten Schwankungen unterliegt, die nur bedingt vorhersagbar sind und in der Regel nicht mit dem jeweils aktuellen Energiebedarf übereinstimmen. The present invention relates to an integrated system and method for the flexible use of electricity. The use of renewable energies, such as wind power, solar energy and hydropower, is becoming increasingly important for power generation. Electrical energy is typically supplied to a variety of consumers via long-range, supra-regional and transnationally coupled power grids, referred to as power grids. Since electrical energy in the power grid itself or without further devices can not be stored to a significant extent, the electrical power fed into the power grid must be matched to the consumer's power requirements, the so-called load. The load varies, as is known, time-dependent, in particular depending on the time of day, day of the week or season. Classically, the load profile is subdivided into the three areas of base load, medium load and peak load, and electrical power generators are suitably used in these three load ranges, depending on the type. For a stable and reliable power supply, a continuous synchronization of power generation and power take-off is necessary. Possible short-term deviations are compensated by so-called positive or negative balancing energy or balancing power. In regenerative power generation facilities, the difficulty arises that, for certain types, such as wind power and solar energy, the power generation power is not present and controllable at any time, but is e.g. Daytime and weather-related fluctuations are subject that are only partially predictable and usually do not match the current energy needs.
Üblicherweise ist die Differenz zwischen der Erzeugungsleistung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien und dem aktuellen Verbrauch durch andere Kraftwerke bereitzustellen, wie beispielsweise Gas-, Kohle- und Kernkraftwerke. Mit zunehmendem Ausbau und Anteil der fluktuierenden erneuerbaren Energien an der Stromversorgung müssen immer größere Schwankungen zwischen deren Leistung und dem aktuellen Verbrauch ausgeglichen werden. So werden bereits heute neben Gaskraftwerken zunehmend auch Steinkohlekraftwerke in Teillast gefahren oder ganz heruntergefahren, um die Schwankungen auszugleichen. Da diese variable Fahrweise der Kraftwerke mit beträchtlichen Zusatzkosten verbunden ist, wird seit geraumer Zeit die Entwicklung alternativer Maßnahmen untersucht. Ein Ansatz ist es, alternativ oder ergänzend zur Veränderung der Leistung eines Kraftwerks die Leistung von einem oder mehreren Verbrauchern anzupassen (z.B. Demand Side Management, Smart Grids). Ein weiterer Ansatz ist es, im Fall von hohen Erzeugungsleistungen aus erneuerbaren Energien einen Teil der Leistung zu speichern und in Zeiten von geringen Erzeugungsleistungen oder hohem Verbrauch wieder auszuspeichern. Dazu werden bereits heute beispielsweise Pumpspeicherkraftwerke eingesetzt. In der Entwicklung befinden sich auch Konzepte zur Speicherung von Strom in Form von Wasserstoff durch elektrolytische Spaltung von Wasser. Typically, the difference between the generation power from fluctuating renewable energies and the current consumption by other power plants to provide, such as gas, coal and nuclear power plants. With increasing expansion and share of fluctuating renewables in the power supply, ever greater fluctuations between their performance and current consumption must be compensated. So are already next to Gas-fired power plants increasingly coal-fired power plants drove in partial load or shut down completely to compensate for the fluctuations. Since this variable driving style of power plants is associated with considerable additional costs, the development of alternative measures has been studied for some time. One approach is to adapt the performance of one or more consumers as an alternative or in addition to changing the power of a power plant (eg demand side management, smart grids). Another approach is to save part of the output in the case of high generation from renewable energy sources and to recycle it in times of low generation or high consumption. For example, pumped storage power plants are already being used today. In development there are also concepts for the storage of electricity in the form of hydrogen by electrolytic splitting of water.
Die hier beschriebenen Maßnahmen sind insgesamt mit beträchtlichen Zusatzkosten und wirkungsgradbedingten Energieverlusten verbunden. Vor diesem Hintergrund wird verstärkt nach besseren Möglichkeiten gesucht, die durch die Verwendung von erneuerbaren Energien, insbesondere Windkraft und Solarenergie, auftretenden Unterschiede zwischen Strombereitstellung und Stromabnahme auszugleichen. The measures described here are associated with considerable additional costs and energy losses due to their efficiency. Against this background, efforts are increasingly being made to find ways of compensating for the differences between the provision of electricity and the purchase of electricity through the use of renewable energies, especially wind and solar energy.
Bei einer geschätzten Betriebsdauer von höchstens 20%, bezogen auf einen maximal möglichen Dauereinsatz, ergeben sich inakzeptabel lange Amortisationszeiten, so dass eine Rentabilität nur durch staatliche Eingriffe oder außergewöhnliche Geschäftsmodelle gegeben sein kann. Diese Schätzung beruht darauf, dass die Anlage nur in Zeiten eines Überschusses an erneuerbaren Energien betrieben wird. Weiterhin ist festzuhalten, dass für den Fall eines über längere Zeit geringen Angebots an erneuerbarer Energie Kraftwerke vorgehalten werden müssen, die die Deckung eines Grundbedarfs sicherstellen können. Die hierzu notwendige Vorhaltung von Kraftwerkskapazitäten muss betriebswirtschaftlich machbar sein oder gegebenenfalls durch staatliche Regelungen finanziert werden, da auch in diesem Fall vergleichsweise hohe Fixkosten einer relativ geringen Betriebsdauer gegenüberstehen. Konventionelle Kraftwerke, d. h. Kraftwerke, die auf fossilen oder biogenen Energieträgern oder auf Kernkraft basieren, können elektrische Energie planbar über lange Zeit bereitstellen. Der Einsatz von auf fossilen Energieträgern oder Kernkraft basierten Anlagen soll allerdings aufgrund von politischen Gründen, insbesondere Gründen der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes, zunehmend zu Gunsten von Stromerzeugern reduziert werden, die auf erneuerbaren Energien basieren. Diese Stromerzeuger müssen jedoch bedarfsgerecht installiert und ihrerseits wirtschaftlich betrieben werden können. Ab einem gewissen Grad an installierter Kapazität auf Basis erneuerbarer Energien ist es wirtschaftlich sinnvoller, statt eines weiteren Zubaus an Kapazitäten für erneuerbare Energien solche in Form von Speichern zu installieren, so dass in Zeiten eines Stromüberschusses durch erneuerbare Energie diese sinnvoll eingesetzt und gespeichert werden kann und in Zeiten eines Stromunterschusses aus Energiespeichern oder konventionellen Kraftwerken Strom bereitgestellt werden kann. Bei einer zweckmäßigen Flexibilisierung des Energieverbrauchs kann hierbei angenommen werden, dass die Zeiten eines spürbaren Stromüberschusses oder Stromunterschusses geringer sein werden. Für diese geringen Zeiten besteht trotz allem die Notwendigkeit, die Stromversorgung sicherzustellen, wobei dies möglichst wirtschaftlich bewerkstelligt werden sollte. With an estimated operating life of 20% or less, based on a maximum possible continuous deployment, there will be unacceptably long payback periods so that profitability can only be achieved through state intervention or exceptional business models. This estimate is based on the fact that the plant is operated only in times of a surplus of renewable energies. It should also be noted that, in the case of renewable energy supply that is low for a long time, power plants must be available to ensure that basic needs are met. The necessary provision of power plant capacities must be economically feasible or possibly financed by state regulations, since in this case too, relatively high fixed costs are offset by a relatively short service life. Conventional power plants, ie power plants based on fossil or biogenic fuels or on nuclear power, can provide electrical energy for a long time. However, the deployment of fossil fuel-based or nuclear-based facilities is expected to be increasingly reduced to benefit generators based on renewable energy due to political reasons, in particular sustainability and environmental concerns. However, these generators must be installed as needed and in turn can be operated economically. From a certain amount of installed capacity based on renewable energies, it makes more economic sense to install such in the form of storage instead of a further increase in capacity for renewable energy, so that in times of electricity surplus by renewable energy this can be used and stored sensibly and In times of power shortage from energy storage or conventional power plants electricity can be provided. If the energy consumption is made more flexible, it can be assumed that the times of a noticeable surplus or power shortage will be lower. In spite of all this, there is a need to ensure power supply for these short times, and this should be done as economically as possible.
In Anbetracht des Standes der Technik ist es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anlage bereitzustellen, die nicht mit den Nachteilen herkömmlicher Verfahren behaftet ist. In view of the prior art, it is an object of the present invention to provide an improved system that does not suffer from the disadvantages of conventional methods.
Insbesondere war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wege zu finden, die es ermöglichen, die Flexibilität im Hinblick auf Speicherung und Nutzung von elektrischer Energie gegenüber dem Stand der Technik zu erhöhen. Weiterhin sollte die Anlage flexibel betreibbar sein, so dass auf eine Veränderung von Stromangebot und/oder Strom nachfrage besonders flexibel reagiert werden kann, um beispielsweise wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Hierbei sollte die Anlage auch bei längeren Perioden eines hohen oder geringen Stromangebots zur Speicherung oder Bereitstellung von elektrischer Energie eingesetzt werden können. Ferner sollte durch die vorliegende Erfindung die Versorgungssicherheit verbessert werden. Die Anlage und das Verfahren sollten weiterhin einen möglichst hohen Wirkungsgrad besitzen. Weiterhin sollte das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der herkömmlichen und weithin vorhandenen Infrastruktur durchgeführt werden können. In particular, it was an object of the present invention to find ways to increase the flexibility in terms of storage and use of electrical energy over the prior art. Furthermore, the system should be flexibly operable, so that responding to a change in electricity supply and / or electricity demand particularly flexible, for example, to achieve economic benefits. Here, the system should be able to be used for storage or supply of electrical energy even for longer periods of high or low electricity supply. Furthermore, the security of supply should be improved by the present invention. The system and the method should continue to have the highest possible efficiency. Furthermore, the method according to the invention should be able to be carried out using the conventional and widely available infrastructure.
Darüber hinaus sollte das Verfahren mit möglichst wenigen Verfahrensschritten durchgeführt werden können, wobei dieselben einfach und reproduzierbar sein sollten. In addition, the process should be able to be carried out with as few process steps as possible, whereby they should be simple and reproducible.
Weitere nicht explizit genannte Aufgaben ergeben sich aus dem Gesamtzusammenhang der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen. Other tasks not explicitly mentioned arise from the overall context of the following description and the claims.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die sich aus den einleitend diskutierten Zusammenhängen ergeben, durch eine integrierte Anlage, die eine Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und eine Anlage zur Stromerzeugung integriert, indem die Anlagen über eine Leitung verbunden werden, sodass in der Anlage zur Stromerzeugung ein Produktgas, das in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhalten wird, zur Erzeugung von Strom genutzt werden kann. These, as well as other tasks not explicitly mentioned, which result from the contexts discussed in the introduction, are solved by an integrated plant that integrates a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and a power generation plant by connecting the plants via a pipeline the plant for generating electricity a product gas, which is obtained in the plant for the electrothermic production of hydrocyanic acid, can be used to generate electricity.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine integrierte Anlage die eine Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und eine Anlage zur Stromerzeugung umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure über eine Leitung mit der Anlage zur Stromerzeugung verbunden ist und die Leitung ein in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenes Produktgas der Anlage zur Stromerzeugung zuführt. The present invention is accordingly an integrated system comprising a plant for electrothermic production of hydrocyanic acid and a plant for power generation and is characterized in that the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide is connected via a line to the plant for power generation and the line in the plant for electrothermic production of hydrocyanic acid obtained product gas of the plant for power generation supplies.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum flexiblen Einsatz von Strom, bei dem in einer erfindungsgemäßen integrierten Anlage in Zeiten eines hohen Stromangebots die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure betrieben wird und mindestens ein Teil von neben Blausäure erhaltenem Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen gespeichert werden und in Zeiten eines geringen Stromangebots gespeicherter Wasserstoff und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt werden. Die erfindungsgemäße integrierte Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren weisen ein besonders gutes Eigenschaftsprofil auf, wobei die Nachteile herkömmlicher Verfahren und Anlagen deutlich reduziert werden können. The present invention also relates to a method for the flexible use of electricity, in which the plant for electrothermal production of hydrocyanic acid is operated in an integrated system according to the invention in times of high electricity supply and stored at least a portion of hydrogen hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained in addition to hydrocyanic acid be stored in times of low supply of electricity stored hydrogen and / or gaseous hydrocarbons of the plant for power generation. The integrated system according to the invention and the method according to the invention have a particularly good property profile, whereby the disadvantages of conventional methods and systems can be significantly reduced.
Insbesondere wurde in überraschender Weise gefunden, dass es damit möglich wird, eine Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit einer hohen Auslastung zu betreiben, wobei erneuerbare Energien bei einem Überschuss wirtschaftlich eingesetzt werden können. Weiterhin kann durch die Anlage ein Stromüberschuss aus erneuerbaren Energien, unter anderem Windkraft oder Photovoltaik, in eine speicherbare Form überführt werden. Ferner kann elektrische Energie auch bei einer längeren Periode an einem geringen Angebot an erneuerbarer Energie auf besonders kostengünstige Weise bereitgestellt werden. In particular, it has surprisingly been found that it is thus possible to operate a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid with a high utilization, with renewable energy can be used economically in excess. Furthermore, the system can convert a power surplus from renewable energies, including wind power or photovoltaics, into a storable form. Furthermore, even with a longer period of time, electrical energy can be provided to a small supply of renewable energy in a particularly cost-effective manner.
Eine Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure kann gut dynamisch betrieben werden, lässt sich also variabel auf das Stromangebot hin anpassen. Hierbei kann die integrierte Anlage auch bei längeren Perioden eines hohen oder geringen Stromangebots zur Speicherung oder Bereitstellung von elektrischer Energie eingesetzt werden. Hierbei können überraschend hohe Laufzeiten aller Komponenten der integrierten Anlage erzielt werden, so dass deren Betrieb sehr wirtschaftlich gestaltet werden kann. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure regelbar ausgestaltet ist, wobei die Regelung in Abhängigkeit des Stromangebots erfolgt. A plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid can be operated dynamically well, so it can be adjusted variably to the electricity supply. In this case, the integrated system can also be used for longer periods of high or low electricity supply for storage or provision of electrical energy. In this case, surprisingly long terms of all components of the integrated system can be achieved, so that their operation can be made very economical. It can also be provided that the system for the electrothermal production of hydrocyanic acid is designed to be controllable, wherein the regulation takes place as a function of the electricity supply.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure Strom aus erneuerbaren Energien verwendet. In a preferred embodiment of the process according to the invention, electricity from renewable energies is used for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
Darüber hinaus kann das Verfahren mit relativ wenigen Verfahrensschritten durchgeführt werden, wobei dieselben einfach und reproduzierbar sind. In addition, the process can be carried out with relatively few process steps, the same being simple and reproducible.
Durch die Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien ermöglicht die vorliegende integrierte Anlage die Bereitstellung von chemischen Folgeprodukten bei einer geringen Freisetzung von Kohlendioxid, da die erhaltene Blausäure bei sehr hohen Umsatzgraden und im Vergleich zu alternativen Ausgangsstoffen bei geringerer weiterer Energiezufuhr oder höherer Wärmefreisetzung zu vielen chemisch wichtigen Folgeprodukten umgesetzt werden kann. By using electricity from renewable energies, the present integrated facility allows the provision of chemical derived products with a low release of carbon dioxide, since the hydrocyanic acid obtained at very high degrees of conversion and compared to alternative starting materials with less further energy input or higher heat release can be implemented to many chemically important secondary products.
Die erfindungsgemäße integrierte Anlage dient zur zweckmäßigen und flexiblen Verwendung von elektrischer Energie, hierin synonym auch als Strom bezeichnet. Die integrierte Anlage kann bei einem hohen Stromangebot elektrische Energie speichern und insbesondere bei einem geringen Stromangebot elektrische Energie in ein Stromnetz einspeisen. Der Begriff Speicherung bezeichnet hierbei die Fähigkeit der Anlage, bei einem hohen Angebot an Strom diesen in eine speicherbare Form, vorliegend als chemische Energie, zu überführen, wobei diese chemische Energie bei einem geringen Angebot an Strom in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Speicherung kann dabei in Form des Koppel produkts Wasserstoff erfolgen, das bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure aus Methan oder höheren Kohlenwasserstoffen zwangsläufig entsteht. Die Speicherung kann außerdem in Form von Produkten erfolgen, die bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure in einer parallel zur Bildung von Blausäure ablaufenden endothermen Umsetzung entstehen können, beispielsweise durch eine Umsetzung von zwei Molekülen Methan zu Ethan und Wasserstoff. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass zwei Mol Methan (CH ) einen geringeren Energiegehalt haben, als beispielsweise ein Mol Ethan (C2H6) und ein Mol Wasserstoff, so dass durch eine Umwandlung von Methan in Wasserstoff und einen Kohlenwasserstoff mit zwei oder mehr Kohlenstoffatomen Energie gespeichert werden kann. The integrated system according to the invention serves for the purposeful and flexible use of electrical energy, also referred to herein synonymously as electricity. The integrated system can store electrical energy with a high electricity supply and, in particular with a low electricity supply, feed electrical energy into a power grid. The term storage here refers to the ability of the system, with a high supply of electricity to convert this into a storable form, in this case as chemical energy, which chemical energy can be converted into electrical energy with a small supply of electricity. The storage can be done in the form of coupling product hydrogen, which inevitably arises in the electrothermal production of hydrocyanic acid from methane or higher hydrocarbons. The storage can also take place in the form of products which can be formed in the electrothermal production of hydrogen cyanide in a running parallel to the formation of hydrogen cyanide endothermic reaction, for example by reacting two molecules of methane to ethane and hydrogen. In this context, it should be noted that two moles of methane (CH) have a lower energy content than, for example, one mole of ethane (C 2 H 6 ) and one mole of hydrogen, resulting in a conversion of methane to hydrogen and a hydrocarbon of two or more Carbon atoms energy can be stored.
In konventionellen Anlagen zur Herstellung von Blausäure wird relativ viel Energie aufgewendet, um die entstehenden Nebenproduktgase aufzuarbeiten, um Wasserstoff gegebenenfalls in reiner Form zu verkaufen. In der vorliegenden Anlage kann diese Reinigung sehr viel einfacher ausgestaltet werden indem die Nebenproduktgase energetisch verwendet werden. In conventional plants for the production of hydrocyanic acid, a relatively large amount of energy is expended in order to work up the resulting by-product gases in order, where appropriate, to sell hydrogen in pure form. In the present system, this purification can be made much simpler by using the by-product gases energetically.
Die erfindungsgemäße integrierte Anlage umfasst eine Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure. Der Begriff elektrothermisch bezeichnet dabei ein Verfahren, bei dem Blausäure in einer endothermen Reaktion aus Kohlenwasserstoffen oder Kohle hergestellt wird und die zur Durchführung der Reaktion erforderliche Wärme durch elektrischen Strom erzeugt wird. Vorzugsweise werden gasförmige oder verdampfte Kohlenwasserstoffe eingesetzt, besonders bevorzugt aliphatische Kohlenwasserstoffe. Besonders geeignet sind Methan, Ethan, Propan und Butane, insbesondere Methan. Bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen wird als Koppelprodukt Wasserstoff erhalten. The integrated system according to the invention comprises a plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid. The term electrothermal refers to a process in which hydrogen cyanide is produced in an endothermic reaction of hydrocarbons or coal and the heat required to carry out the reaction is generated by electric current. Preferably gaseous or vaporized hydrocarbons are used, more preferably aliphatic hydrocarbons. Particularly suitable are methane, ethane, propane and butanes, especially methane. In the electrothermal production of hydrocyanic acid from aliphatic hydrocarbons, hydrogen is obtained as co-product.
Die elektrothermische Herstellung von Blausäure kann durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Ammoniak oder Stickstoff in einem Lichtbogenreaktor erfolgen. Die elektrothermische Herstellung von Blausäure kann dabei in einem einstufigen Prozess erfolgen, bei dem eine Ammoniak und mindestens einen Kohlenwasserstoff enthaltende Gasmischung durch den Lichtbogen geführt wird. Alternativ kann auch eine Stickstoff und einen Kohlenwasserstoff enthaltende Gasmischung, die zusätzlich Wasserstoff enthalten kann, durch den Lichtbogen geführt werden. Geeignete Anlagen und Verfahren für eine einstufige elektrothermische Herstellung von Blausäure im Lichtbogen sind aus GB 780,080, US 2,899,275 und US 2,997,434 bekannt. Alternativ kann die elektrothermische Herstellung von Blausäure in einem zweistufigen Prozess erfolgen, bei dem Stickstoff durch den Lichtbogen geführt wird und mindestens ein Kohlenwasserstoff hinter dem Lichtbogen in das im Lichtbogen erzeugte Plasma eingespeist wird. Eine geeignete Anlage und ein Verfahren für eine zweistufige elektrothermische Herstellung von Blausäure sind aus US 4,144,444 bekannt. The electrothermal production of hydrocyanic acid can be carried out by reacting hydrocarbons with ammonia or nitrogen in an arc reactor. The electrothermal production of hydrocyanic acid can take place in a one-step process, in which an ammonia and at least one hydrocarbon-containing gas mixture is passed through the arc. Alternatively, a nitrogen and a hydrocarbon-containing gas mixture, which may additionally contain hydrogen, are passed through the arc. Suitable plants and processes for a one-stage electrothermal production of hydrogen cyanide are known from GB 780,080, US 2,899,275 and US 2,997,434. Alternatively, the electrothermal production of hydrocyanic acid can be carried out in a two-stage process in which nitrogen is passed through the arc and at least one hydrocarbon is fed behind the arc into the plasma generated in the arc. A suitable plant and a process for a two-stage electrothermal production of hydrocyanic acid are known from US 4,144,444.
Der Lichtbogenreaktor wird vorzugsweise mit einer Energiedichte von 0,5 bis 10 kWh/Nm3, besonders 1 bis 5 kWh/Nm3 und insbesondere 2 bis 3,5 kWh/Nm3 betrieben, wobei sich die Energiedichte auf das durch den Lichtbogen geleitete Gasvolumen bezieht. Die Temperatur in der Reaktionszone des Lichtbogenreaktors variiert aufgrund des Gasflusses, wobei im Zentrum des Lichtbogens bis zu 20000 °C erreicht werden und am Rand die Temperatur etwa 600 °C betragen kann. Am Ende des Lichtbogens liegt die mittlere Temperatur des Gases vorzugsweise im Bereich von 1300 bis 3000 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 1500 bis 2600 °C. Die gewünschte Produktionskapazität wird in der Regel durch eine parallele Anordnung von mehreren Lichtbogenreaktoren erzielt, die gemeinsam oder getrennt gesteuert werden können. The arc reactor is preferably operated with an energy density of 0.5 to 10 kWh / Nm 3 , especially 1 to 5 kWh / Nm 3 and in particular 2 to 3.5 kWh / Nm 3 , wherein the energy density on the gas volume passed through the arc refers. The temperature in the reaction zone of the arc reactor varies due to the gas flow, wherein in the center of the arc up to 20,000 ° C can be achieved and at the edge, the temperature can be about 600 ° C. At the end of the arc, the average temperature of the gas is preferably in the range of 1300 to 3000 ° C, more preferably in the range of 1500 to 2600 ° C. The desired production capacity is usually achieved by a parallel arrangement of several arc reactors, which can be controlled together or separately.
Die Verweilzeit des Einsatzstoffes in der Reaktionszone des Lichtbogenreaktors liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 ms bis 20 ms, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 ms bis 10 ms und speziell bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 ms. Danach wird die aus der Reaktionszone austretende Gasmischung gequencht, d.h. einer sehr schnellen Abkühlung auf Temperaturen von weniger als 250 °C unterzogen, um eine Zersetzung des thermodynamisch instabilen Zwischenprodukts Blausäure zu vermeiden. Zum Quenchen kann ein direktes Quenchverfahren wie zum Beispiel die Einspeisung von Kohlenwasserstoffen und/oder Wasser oder ein indirektes Quenchverfahren, wie zum Beispiel die rasche Abkühlung in einem Wärmetauscher mit Dampfgewinnung eingesetzt werden. Direktes Quenchen und indirektes Quenchen können auch miteinander kombiniert werden. In einer ersten Ausführungsform wird die aus der Reaktionszone austretende Gasmischung nur mit Wasser gequencht. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch relativ geringe Investitionskosten aus. Nachteilig ist jedoch, dass auf diese Weise ein beträchtlicher Teil der im Produktgas enthaltenen Energie nicht oder exergetisch minderwertig genutzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform, wird die aus der Reaktionszone austretende Gasmischung mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas oder einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit gemischt, wobei zumindest ein Teil der Kohlenwasserstoffe endotherm gespalten wird. Je nach Prozessführung wird dabei ein mehr oder minder breites Produktspektrum erzeugt, z. B. neben Blausäure und Wasserstoff auch Anteile an Ethan, Propan, Ethen und anderen niederen Kohlenwasserstoffen. Hierdurch kann die entstehende Wärme in einem wesentlich höheren Umfang einer weiteren Verwendung wie der endothermen Spaltung der Kohlenwasserstoffe zugeführt werden. The residence time of the starting material in the reaction zone of the arc reactor is preferably in the range of 0.01 ms to 20 ms, more preferably in the range of 0.1 ms to 10 ms and especially preferably in the range of 1 to 5 ms. Thereafter, the gas mixture exiting the reaction zone is quenched, i. subjected to a very rapid cooling to temperatures of less than 250 ° C in order to avoid decomposition of the thermodynamically unstable intermediate hydrogen cyanide. For quenching, a direct quenching process such as, for example, the introduction of hydrocarbons and / or water or an indirect quenching process, such as rapid cooling in a vapor recovery heat exchanger may be used. Direct quenching and indirect quenching can also be combined. In a first embodiment, the gaseous mixture leaving the reaction zone is only quenched with water. This embodiment is characterized by relatively low investment costs. The disadvantage, however, is that in this way a considerable part of the energy contained in the product gas is not used or exergetically inferior. In a preferred embodiment, the gaseous mixture leaving the reaction zone is mixed with a hydrocarbon-containing gas or a hydrocarbon-containing liquid, at least part of the hydrocarbons being split endothermically. Depending on the process management, a more or less broad product spectrum is generated, eg. As well as hydrocyanic acid and hydrogen also shares in ethane, propane, ethene and other lower hydrocarbons. In this way, the resulting heat can be supplied to a much higher extent of a further use such as the endothermic cleavage of hydrocarbons.
Nach dieser Temperaturabsenkung, beispielsweise auf 150 bis 300 °C, werden feste Bestandteile, insbesondere Kohlenstoffpartikel, abgetrennt und die Gasmischung, die je nach Ausgangsstoffen neben Blausäure und Wasserstoff noch weitere Stoffe, wie Ethin, Ethen, Ethan, Kohlenmonoxid und flüchtige Schwefelverbindungen, wie H2S und CS2 enthalten kann, der weiteren Aufarbeitung zur Gewinnung von Blausäure zugeführt. Blausäure kann dabei aus der Gasmischung durch selektive Absorption in Wasser abgetrennt werden. Neben Blausäure gebildetes Ethin kann anschließend aus der Gasmischung durch selektive Absorption in ein Lösungsmittel abgetrennt werden. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Wasser, Methanol, N-Methylpyrrolidon oder deren Gemische. Geeignete Methoden zur Abtrennung von Blausäure und Ethin aus der Gasmischung sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Band 10, Seiten 675 bis 678, DOI: 10.1002/14356007.a08_159.pub3 und Band 1 , Seiten 291 bis 293, 299 und 300, DOI: 10.1002/14356007.a01_097.pub4. After this temperature reduction, for example to 150 to 300 ° C, solid components, in particular carbon particles, separated and the gas mixture, depending on the starting materials in addition to hydrogen cyanide and hydrogen other substances, such as Ethyne, ethene, ethane, carbon monoxide and volatile sulfur compounds, such as H 2 S and CS 2 may contain, further processing for the production of hydrogen cyanide supplied. Hydrocyanic acid can be separated from the gas mixture by selective absorption in water. In addition to hydrogen cyanide formed ethyne can then be separated from the gas mixture by selective absorption in a solvent. Suitable solvents are, for example, water, methanol, N-methylpyrrolidone or mixtures thereof. Suitable methods for the separation of hydrogen cyanide and ethyne from the gas mixture are known from the prior art, for example from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Volume 10, pages 675 to 678, DOI: 10.1002 / 14356007.a08_159.pub3 and volume 1, pages 291 to 293, 299 and 300, DOI: 10.1002 / 14356007.a01_097.pub4.
In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die elektrothermische Herstellung von Blausäure durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Ammoniak in einer elektrisch beheizten Kokswirbelschicht nach dem sogenannten Shawinigan- Verfahren. In an alternative embodiment, the electrothermal production of hydrogen cyanide takes place by reaction of hydrocarbons with ammonia in an electrically heated coke fluidized bed according to the so-called Shawinigan process.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform erfolgt die elektrothermische Herstellung von Blausäure durch Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Ammoniak in Gegenwart eines Platin-haltigen Katalysators nach dem sogenannten BMA-Verfahren mit elektrischer Beheizung des Reaktors. Die elektrische Beheizung kann dabei durch Widerstandsheizung erfolgen, wie zum Beispiel in WO 2004/091773 beschrieben, durch elektrische Induktionsheizung, wie zum Beispiel in WO 95/21 126 beschrieben, oder durch Mikrowellenheizung, wie zum Beispiel in US 5,529,669 und US 5,470,541 beschrieben. Die erfindungsgemäße integrierte Anlage umfasst außerdem eine Anlage zur Stromerzeugung, der über eine Leitung ein in der Anlage zur Herstellung von Blausäure erhaltenes Produktgas zugeführt wird. Als Anlagen zur Stromerzeugung eignen sich dabei alle Anlagen, mit denen aus dem Produktgas elektrischer Strom erzeugt werden kann. Vorzugsweise wird eine Anlage zur Stromerzeugung verwendet, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Das der Anlage zur Stromerzeugung zugeführte Produktgas enthält vorzugsweise Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffe. Die Kohlenwasserstoffe können nicht umgesetzte Einsatzstoffe der elektrothermischen Herstellung von Blausäure, als Nebenprodukt gebildetes Ethin, bei einem Quench zugesetzte Kohlenwasserstoffe, durch das Quenchen gebildete Kohlenwasserstoffe oder Mischungen davon sein. In a further alternative embodiment, the electrothermal production of hydrocyanic acid is carried out by reacting hydrocarbons with ammonia in the presence of a platinum-containing catalyst by the so-called BMA process with electrical heating of the reactor. The electrical heating can be effected by resistance heating, as described for example in WO 2004/091773, by electric induction heating, as described, for example, in WO 95/21 126, or by microwave heating, as described, for example, in US Pat. No. 5,529,669 and US Pat. No. 5,470,541. The integrated system according to the invention also comprises a plant for power generation, which is supplied via a line a obtained in the plant for the production of hydrocyanic acid product gas. Suitable plants for power generation are all systems with which electrical power can be generated from the product gas. Preferably, a plant is used for power generation, which has a high efficiency. The product gas supplied to the plant for generating electricity preferably contains hydrogen and / or hydrocarbons. The hydrocarbons may be unreacted feedstocks of the electrothermal production of hydrocyanic acid, by-produced ethyne, hydrocarbons added in a quench, quenched hydrocarbons, or mixtures thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage zur Stromerzeugung eine Brennstoffzelle. In dieser Ausführungsform wird der Anlage zur Stromerzeugung vorzugsweise ein Produktgas zugeführt, das im Wesentlichen aus Wasserstoff besteht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage zur Stromerzeugung ein Kraftwerk mit einer Turbine. Besonders bevorzugt umfasst die Anlage eine Gasturbine, die mit Wasserstoff und/oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasen betreibbar ist. Am meisten bevorzugt wird dabei eine Gasturbine verwendet, die sich mit Mischungen aus Wasserstoff und kohlenwasserstoffhaltigen Gasen wechselnder Zusammensetzung betreiben lässt. In a preferred embodiment, the plant for power generation comprises a fuel cell. In this embodiment, the power generation plant is preferably supplied with a product gas consisting essentially of hydrogen. In a further preferred embodiment, the plant for power generation comprises a power plant with a turbine. Particularly preferably, the plant comprises a gas turbine which can be operated with hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases. Most preferably, a gas turbine is used which can be operated with mixtures of hydrogen and hydrocarbon-containing gases of varying composition.
Vorzugsweise ist das Kraftwerk mit einer Turbine ein Gas-und-Dampfturbinen- Kraftwerk (Gu D-Kraftwerk), auch Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk genannt. In diesen Kraftwerken werden die Prinzipien eines Gasturbinenkraftwerkes und eines Dampfkraftwerkes verknüpft. Eine Gasturbine dient hierbei im Allgemeinen unter anderem als Wärmequelle für einen nachgeschalteten Abhitzekessel, der wiederum als Dampferzeuger für die Dampfturbine wirkt. Preferably, the power plant with a turbine is a gas and steam turbine power plant (Gu D power plant), also called gas and steam combined cycle power plant. In these power plants, the principles of a gas turbine power plant and a steam power plant are linked. A gas turbine generally serves, among other things, as a heat source for a downstream waste heat boiler, which in turn acts as a steam generator for the steam turbine.
Der Anlage zur Stromerzeugung können zusätzlich zu dem bei der Herstellung von Blausäure erhaltenen Produktgas noch weitere Stoffe zugeführt werden, beispielsweise zusätzlicher Wasserstoff für den Betrieb einer Brennstoffzelle oder zusätzlicher Brennstoff für den Betrieb einer Turbine oder die Beheizung eines Dampferzeugers. The plant for power generation, in addition to the product gas obtained in the production of hydrogen cyanide still further substances can be supplied, for example, additional hydrogen for the operation of a fuel cell or additional fuel for the operation of a turbine or the heating of a steam generator.
Die Leistung der Anlage zur Stromerzeugung kann abhängig von der Produktionskapazität der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure gewählt werden. Vorzugsweise wird die Leistung der Anlage zur Stromerzeugung so gewählt, dass der Strombedarf der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure bei Volllast vollständig durch die Anlage zur Stromerzeugung gedeckt werden kann. Die Leistung kann dabei durch eine einzelne Vorrichtung oder einen Zusammenschluss von mehreren Vorrichtungen erzielt werden, wobei der Zusammenschluss (Pool) über eine gemeinsame Steuerung erzielt werden kann. Außerdem kann elektrische Energie für die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure aus dem Stromnetz bezogen werden. Ebenso kann die Anlage zur Stromerzeugung so dimensioniert werden, dass zusätzlich zur Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure auch weitere Stromverbraucher versorgt oder die über den Bedarf der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure hinausgehende elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist wird. In der integrierten Anlage ist die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure über eine Leitung mit der Anlage zur Stromerzeugung verbunden, mit der der Anlage zur Stromerzeugung ein in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenes Produktgas zugeführt wird. Das Produktgas besteht vorzugsweise aus Wasserstoff und/oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasen. Das Produktgas kann über die Leitung der Anlage zur Stromerzeugung gasförmig oder in verflüssigter Form zugeführt werden, wobei die Verflüssigung durch Erhöhen des Drucks oder Verringern der Temperatur erfolgen kann. The capacity of the plant for power generation can be selected depending on the production capacity of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid. Preferably, the power of the plant for power generation is chosen so that the power requirements of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid at full load completely covered by the plant for power generation can be. The power can be achieved by a single device or a combination of multiple devices, the merger (pool) can be achieved via a common control. In addition, electrical energy for the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide can be obtained from the mains. Likewise, the plant for power generation can be dimensioned so that in addition to the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide also supplies other power consumers or beyond the needs of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic exceeding electrical energy is fed into a grid. In the integrated plant, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is connected via a pipe with the plant for power generation, with which the plant for generating electricity is supplied to a product gas obtained in the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide. The product gas preferably consists of hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases. The product gas can be supplied via the line of the power generation plant in gaseous or liquefied form, wherein the liquefaction can be done by increasing the pressure or reducing the temperature.
Die Leitung, die die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit der Anlage zur Stromerzeugung verbindet, weist vorzugsweise eine Länge von weniger als 10 km auf, besonders bevorzugt weniger als 1 km. The line which connects the plant for the electrothermic production of hydrogen cyanide with the plant for power generation, preferably has a length of less than 10 km, more preferably less than 1 km.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure eine Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung erhaltenen Gasgemisches auf, wobei diese Vorrichtung mit der Anlage zur Stromerzeugung verbunden ist. In der Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenen Gasgemisches wird Blausäure von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen abgetrennt. Die von Blausäure abgetrennte, Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe enthaltende Mischung kann direkt der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt werden. Alternativ kann aus der von Blausäure abgetrennten Mischung Wasserstoff abgetrennt werden und wahlweise Wasserstoff oder ein dabei resultierendes kohlenwasserstoffhaltiges Gas der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt werden. Ebenso können auch Wasserstoff und ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas über getrennte Leitungen von der Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenen Gasgemisches der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt werden. Die Trennung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen kann bei der erfindungsgemäßen integrierten Anlage auch unvollständig erfolgen, ohne dass sich eine unvollständige Trennung nachteilig auf den Betrieb der Anlage auswirkt, sodass der apparative Aufwand und der Energieverbrauch für die Trennung gering gehalten wird. In a preferred embodiment, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid has a device for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production, wherein this device is connected to the plant for generating electricity. In the apparatus for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide, hydrocyanic acid is separated from hydrogen and hydrocarbons. The separated from hydrogen cyanide, containing hydrogen and hydrocarbons mixture can be fed directly to the plant for power generation. Alternatively, hydrogen can be separated from the mixture separated from hydrocyanic acid and, optionally, hydrogen or a hydrocarbon-containing gas resulting therefrom are fed to the plant for generating electricity. Likewise, hydrogen and a hydrocarbon-containing gas over Separate lines are supplied from the device for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide of the plant for power generation. The separation of hydrogen and hydrocarbons can also be incomplete in the integrated system according to the invention, without an incomplete separation adversely affecting the operation of the system, so that the expenditure on equipment and energy consumption for the separation is kept low.
In einer bevorzugten Ausführungsform der integrierten Anlage umfasst die Anlage zur Stromerzeugung voneinander getrennte Vorrichtungen für die Erzeugung von Strom aus Wasserstoff und für die Erzeugung von Strom aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas, die vorzugsweise über getrennte Leitungen mit einer Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenen Gasgemisches verbunden sind. Besonders bevorzugt umfasst die Anlage zur Stromerzeugung eine Brennstoffzelle für die Erzeugung von Strom aus Wasserstoff und ein Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk für die Erzeugung von Strom aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas. Bei dieser Ausführungsform können auch Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerke in der erfindungsgemäßen integrierten Anlage eingesetzt werden, die nicht zur Verstromung von wasserstoffreichen Gasen geeignet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße integrierte Anlage zusätzlich mindestens einen Speicher für ein in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenes Produktgas auf, wobei der Speicher über Leitungen sowohl mit der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure als auch mit der Anlage zur Stromerzeugung verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Speicher mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenen Gasgemisches verbunden, sodass im Speicher Wasserstoff und/oder kohlenwasserstoffhaltige Gase gespeichert werden können. Vorzugsweise ist der Speicher ein Wasserstoffspeicher. Besonders bevorzugt umfasst die integrierte Anlage sowohl einen Wasserstoffspeicher als auch einen Speicher für von kohlenwasserstoffhaltige Gase. Die integrierte Anlage kann zusätzlich noch eine Vorrichtung umfassen, mit der sich die Zusammensetzung eines bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenen Produktgases ändern lässt, bevor es der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt wird. Vorzugsweise umfasst die integrierte Anlage zusätzlich eine Vorrichtung, mit der sich bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure als Koppelprodukt erhaltener Wasserstoff durch eine Fischer-Tropsch-Synthese oder eine Methanisierung zu Kohlenwasserstoffen umsetzen lässt. Die so erhaltenen Kohlenwasserstoffe können zusammen mit von Blausäure abgetrennten Kohlenwasserstoffen oder davon getrennt der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt werden. Eine Umwandlung von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen vereinfacht die Zufuhr von bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenem Produktgas bei Anlagen zur Stromerzeugung, in denen zur Stromerzeugung Kohlenwasserstoffe verbrannt werden und bei denen für einen zuverlässigen Betrieb der Gehalt an Wasserstoff im Brenngas in bestimmten engen Grenzen gehalten werden muss. Geeignete Anlagen zur Fischer-Tropsch-Synthese oder zur Methanisierung sind aus dem Stand der Technik bekannt, für die Methanisierung beispielsweise aus DE 43 32 789 A1 und WO 2010/1 15983 A1 . In a preferred embodiment of the integrated plant, the plant for generating electricity comprises separate devices for the production of electricity from hydrogen and for the production of electricity from a hydrocarbon-containing gas, preferably via separate lines with a device for separating the in the electrothermal production of hydrogen cyanide obtained gas mixture are connected. Particularly preferably, the plant for power generation comprises a fuel cell for the production of electricity from hydrogen and a combined cycle power plant for the production of electricity from a hydrocarbon-containing gas. In this embodiment, gas and steam turbine power plants can be used in the integrated system according to the invention, which are not suitable for the conversion of hydrogen-rich gases. In a preferred embodiment, the integrated system according to the invention additionally has at least one reservoir for a product gas obtained in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid, the reservoir being connected via lines both to the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and to the plant for generating electricity , Particularly preferably, the memory is connected to the device described above for the separation of the gas mixture obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide, so that hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases can be stored in the memory. Preferably, the memory is a hydrogen storage. Particularly preferably, the integrated system comprises both a hydrogen storage and a storage for hydrocarbon-containing gases. The integrated system may additionally comprise a device with which the composition of a product gas obtained in the electrothermal production of hydrogen cyanide can be changed before it is fed to the plant for power generation. Preferably, the integrated system additionally comprises a device with which hydrogen obtained as a coproduct in the electrothermal production of hydrogen cyanide can be converted to hydrocarbons by a Fischer-Tropsch synthesis or a methanation. The hydrocarbons thus obtained can be fed together with hydrocarbons separated from hydrocyanic acid or separately from the plant for the generation of electricity. A conversion of hydrogen to hydrocarbons simplifies the supply of product gas obtained in the electrothermal production of hydrocyanic acid in power plants in which hydrocarbons are burned for power generation and for which the content of hydrogen in the fuel gas must be kept within certain narrow limits for reliable operation , Suitable plants for Fischer-Tropsch synthesis or methanation are known from the prior art, for methanation, for example from DE 43 32 789 A1 and WO 2010/1 15983 A1.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die integrierte Anlage einen Dampferzeuger in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure, mit dem aus der Abwärme des elektrothermischen Verfahrens Dampf erzeugt wird, eine Vorrichtung, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, in der Anlage zur Stromerzeugung, sowie eine Dampfleitung, mit der in dem Dampferzeuger erzeugter Dampf der eine Vorrichtung, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, zugeführt wird. Vorzugsweise wird ein indirekter Quench des in einem Reaktor zur Blausäureherstellung erhaltenen Reaktionsgases als Dampferzeuger verwendet. Die Vorrichtung, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, ist vorzugsweise eine Dampfturbine oder ein Dampfmotor und besonders bevorzugt eine Dampfturbine. Am meisten bevorzugt ist die Dampfturbine Teil eines Gas-und-Dampfturbinen- Kraftwerks. Mit dieser Ausführungsform kann in der Anlage zur Herstellung von Blausäure erzeugte Abwärme zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden und der Brennstoffbedarf für den Betrieb der Vorrichtung, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, verringert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße integrierte Anlage zusätzlich einen Speicher für Blausäure. Dieser Speicher ermöglicht es, nachgeschaltete Umsetzungen von Blausäure zu weiteren Produkten kontinuierlich weiterzubetreiben, auch wenn bei niedrigem Stromangebot in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure nur wenig oder gar keine Blausäure produziert wird. Vorzugsweise erfolgt die Speicherung von Blausäure in flüssiger Form. In a preferred embodiment, the integrated plant comprises a steam generator in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid, with which from the waste heat of the electrothermal process steam is generated, a device in which electricity is generated from steam, in the plant for power generation, and a Steam line, with the vapor generated in the steam generator of a device in which stream of steam is generated, is supplied. Preferably, an indirect quench of the reaction gas obtained in a hydrogen cyanide reactor is used as a steam generator. The device in which electricity is generated from steam is preferably a steam turbine or a steam engine and more preferably a steam turbine. Most preferably, the steam turbine is part of a gas and steam turbine power plant. With this embodiment, waste heat generated in the plant for the production of hydrocyanic acid can be used to generate electricity and the fuel demand for the operation of the device, in which electricity is generated from steam, can be reduced. In a preferred embodiment, the integrated system according to the invention additionally comprises a storage for hydrocyanic acid. This store makes it possible to continue downstream conversion of hydrocyanic acid to other products, even if little or no hydrocyanic acid is produced in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid at low power supply. Preferably, the storage of hydrocyanic acid takes place in liquid form.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße integrierte Anlage mit einer Wetterprognose-Einheit verbunden. Eine solche Verbindung mit einer Wetterprognose-Einheit ermöglicht es, den Betrieb der Anlage so anzupassen, dass einerseits die Möglichkeit der Nutzung von preiswertem überschüssigen Strom und die Möglichkeit zur Strombereitstellung aus der Anlage zur Stromerzeugung bei geringem Stromangebot und dementsprechend hohem Strompreis genutzt werden können und andererseits stets ausreichend Blausäure für den kontinuierlichen Betrieb einer nachgeschalteten, Blausäure verbrauchenden Anlage bereitzustellen. So kann, je nach Ergebnis der Wetterprognose, beispielsweise ein Speicher für Blausäure auf einen hohen oder tiefen Füllstand gebracht werden. Darüber hinaus kann eine Anlage zur Weiterverarbeitung der Blausäure auf geänderte Betriebsweisen vorbereitet und eingestellt werden. So können bei einem längerfristigen Unterangebot an Strom diese Teile des Systems auf eine reduzierte Produktionsleistung eingestellt werden, so dass eine Betriebsunterbrechung aufgrund von fehlender Blausäure vermieden werden kann. In a further preferred embodiment, the integrated system according to the invention is connected to a weather forecast unit. Such a connection with a weather forecasting unit makes it possible to adjust the operation of the system so that on the one hand the possibility of using cheap excess electricity and the ability to provide electricity from the plant for power generation with low electricity supply and correspondingly high electricity price can be used and on the other always provide sufficient hydrocyanic acid for the continuous operation of a downstream, hydrocyanic acid-consuming plant. Thus, depending on the result of the weather forecast, for example, a storage for hydrocyanic acid can be brought to a high or low level. In addition, a plant for the further processing of hydrocyanic acid can be prepared and adjusted for changed operating modes. Thus, in the case of a longer-term supply of electricity, these parts of the system can be set to a reduced production output, so that a business interruption due to the absence of hydrocyanic acid can be avoided.
Zusätzlich kann die integrierte Anlage mit einer Einheit zur Erstellung einer Verbrauchsprognose verbunden sein, wobei diese Einheit bevorzugt einen Datenspeicher aufweist, der Daten über den historischen Verbrauch umfasst. Die Daten über den historischen Verbrauch können beispielsweise den Tagesverlauf, den Wochenverlauf, den Jahresverlauf und weitere Verläufe über den Strombedarf und/oder die Stromerzeugung umfassen. Die Daten über die Verbrauchsprognose können auch spezifische Änderungen berücksichtigen, die beispielsweise in einem Zugang oder einem Wegfall eines Großverbrauchers bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann der Datenspeicher auch Daten über den historischen Verlauf von Strompreisen enthalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum flexiblen Einsatz von Strom wird in der erfindungsgemäßen integrierten Anlage in Zeiten eines hohen Stromangebots die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure betrieben und mindestens ein Teil von neben Blausäure erhaltenem Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen gespeichert und in Zeiten eines geringen Stromangebots gespeicherter Wasserstoff und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt. Vorzugsweise wird in dem Verfahren Wasserstoff gespeichert. In addition, the integrated system may be connected to a unit for generating a consumption forecast, wherein this unit preferably has a data memory that includes data on the historical consumption. The historical consumption data may include, for example, the course of the day, the course of the week, the course of the year, and other trends related to electricity demand and / or electricity generation. The consumption forecast data can also take into account specific changes, for example, in the access or omission of a large consumer. Additionally or alternatively, the data store may also contain data about the historical history of electricity prices. In the inventive method for the flexible use of electricity in the integrated system according to the invention in times of high electricity supply operated the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and stored at least a portion of hydrocyanic acid obtained hydrogen and / or gaseous hydrocarbons and stored in times of low electricity supply Hydrogen and / or gaseous hydrocarbons fed to the plant for power generation. Preferably, hydrogen is stored in the process.
Bei dem Stromangebot kann sowohl ein Stromüberschuss als auch ein Stromunterschuss vorliegen. Ein Stromüberschuss ergibt sich, wenn zu einem Zeitpunkt mehr Strom aus erneuerbaren Energien bereitgestellt wird als zu diesem Zeitpunkt insgesamt an Strom verbraucht wird. Ein Stromüberschuss ergibt sich auch, wenn große Mengen an elektrischer Energie aus fluktuierenden erneuerbaren Energien bereitgestellt werden und das Drosseln oder Abschalten von Kraftwerken mit hohen Kosten verbunden ist. Ein Stromunterschuss ergibt sich, wenn vergleichsweise geringe Mengen an erneuerbaren Energien zur Verfügung stehen und ineffiziente oder mit hohen Kosten verbundene Kraftwerke betrieben werden müssen. Die hier beschriebenen Fälle Stromüberschuss und Stromunterschuss können sich auf verschiedene Weise erkennbar werden. Zum Beispiel können die Preise an den Strombörsen ein Indikator für die jeweilige Situation sein, wobei ein Stromüberschuss zu tieferen und ein Stromunterschuss zu höheren Strompreisen führt. Ein Stromüberschuss oder Stromunterschuss kann aber auch ohne unmittelbare Auswirkung auf den Strompreis vorliegen. Beispielsweise ist ein Stromüberschuss auch dann gegeben, wenn der Betreiber eines Windparks mehr Leistung produziert als er prognostiziert und verkauft hat. Analog kann ein Stromunterschuss vorliegen, wenn er weniger Leistung produziert als er prognostiziert hat. Erfindungsgemäß umfassen die Begriffe Stromüberschuss und Stromunterschuss alle diese Fälle. In the electricity supply can be present both a surplus of electricity and a power shortage. A surplus of electricity results if more electricity is generated from renewable energies at a time than total electricity is consumed at that time. Electricity surplus also occurs when large amounts of electrical energy are supplied from fluctuating renewable energies and throttling or shutting down power plants is associated with high costs. A power shortfall arises when comparatively small amounts of renewable energy are available and inefficient or high-cost power plants have to be operated. The cases of surplus power and power shortage described here can be identified in various ways. For example, the prices on the power exchanges can be an indicator of the current situation, with a surplus of electricity leading to lower electricity prices and electricity shortfalls to higher electricity prices. An electricity surplus or electricity shortage can also exist without any direct effect on the electricity price. For example, there is a surplus of electricity even if the operator of a wind farm produces more power than he predicted and sold. Similarly, there may be a power shortage if it produces less power than it predicted. According to the invention, the terms excess current and under current include all these cases.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so betrieben, dass zumindest ein Teil des zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure benötigten Stroms mit der von der integrierten Anlage umfassten Anlage zur Stromerzeugung aus Produktgas erzeugt wird, das bei der elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhalten wird. Wenn in Zeiten eines hohen Stromangebots die Anlage zur elektrothernnischen Herstellung von Blausäure betrieben wird, wird vorzugsweise die von der integrierten Anlage umfasste Anlage zur Stromerzeugung mit verringerter Leistung betrieben oder abgeschaltet und ein größerer Teil des zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure benötigten Stroms einem Stromnetz mit hohem Stromangebot entnommen. Analog wird, wenn in Zeiten eines geringen Stromangebots die von der integrierten Anlage umfasste Anlage zur Stromerzeugung betrieben wird, die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure vorzugsweise mit verringerter Leistung betrieben oder abgeschaltet und ein geringerer Teil des zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure benötigten Stroms dem Stromnetz entnommen oder Strom aus der von der integrierten Anlage umfassten Anlage zur Stromerzeugung in das Stromnetz eingespeist. The process according to the invention is preferably operated in such a way that at least part of the electricity required for the electrothermal production of hydrocyanic acid is generated from product gas with the plant comprising electricity generated by the integrated plant, which is the product of hydro-thermal production of hydrocyanic acid is obtained. When, in times of high electricity supply, the plant is operated for the production of hydrocyanic acid by electro-nemesis, it is preferable to operate or shut down the power-generation plant included in the integrated plant with reduced power, and a larger part of the power required for the electrothermal production of hydrocyanic acid to provide a power supply network with high power supply taken. Likewise, when in times of low electricity supply the plant comprised of the integrated plant is operated to generate electricity, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is preferably operated or switched off at reduced power and a smaller part of the electricity required for electrothermal production of hydrocyanic acid is taken from the power grid or electricity from the integrated power plant in the electricity grid.
Das Speichern von neben Blausäure erhaltenem Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen erfolgt vorzugsweise in einem von der integrierten Anlage umfassten Speicher, besonders bevorzugt in einem wie zuvor beschrieben zwischen der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und der Anlage zur Stromerzeugung angeordnetem Speicher. Alternativ kann die Speicherung aber auch in einem getrennten Speicher erfolgen, der mit der integrierten Anlage über eine Gasverteilleitung, beispielsweise ein Erdgasnetz, verbunden ist. The storage of hydrogen hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained in addition to hydrogen cyanide is preferably carried out in a reservoir comprised by the integrated plant, more preferably in a reservoir arranged as described above between the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and the plant for generating electricity. Alternatively, the storage can also be done in a separate memory, which is connected to the integrated system via a gas distribution line, such as a natural gas network.
Die Art des Speichers ist unkritisch, so dass hierfür ein Drucktank, ein Flüssiggasspeicher, ein Speicher, bei dem Kohlenwasserstoffe in einem Lösungsmittel absorbiert sind, oder ein Speicher mit Gasadsorption an einem Feststoff eingesetzt werden kann. Für die Speicherung von Wasserstoff eignen sich außerdem chemische Speicher, in denen Wasserstoff durch eine reversible chemische Reaktion gespeichert wird. Vorzugsweise werden separate Speicher für Wasserstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe verwendet. Die Kapazität des Speichers wird vorzugsweise so bemessen, dass die von der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure unter Volllast innerhalb von 2 Stunden produzierte Menge an Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen aufgenommen werden kann, besonders bevorzugt die innerhalb von 12 Stunden produzierte Menge und ganz besonders bevorzugt die innerhalb von 48 Stunden produzierte Menge. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Anlage zur elektrothernnischen Herstellung von Blausäure einen Lichtbogenreaktor auf und die aus dem Lichtbogenreaktor erhaltene Gasmischung wird zur Abkühlung mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas und/oder einer kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit versetzt. Dabei wird, wie zuvor beschrieben, zumindest ein Teil der Kohlenwasserstoffe endotherm gespalten, sodass Spaltprodukte erhalten werden, die einen höheren Energiegehalt als die Ausgangsstoffe haben und bei Zufuhr zur Anlage zur Stromerzeugung eine größere Menge an elektrischer Energie liefern als bei Zufuhr der Ausgangsstoffe erhalten würde. Diese Ausführungsform ermöglicht so eine Speicherung von dem Lichtbogenreaktor zugeführter elektrischer Energie in Form von energiereichen Spaltprodukten. Vorzugsweise werden Art und/oder Menge von kohlenwasserstoffhaltigem Gas und/oder Flüssigkeit in Abhängigkeit vom erwarteten Stromangebot gewählt. Besonders vorteilhaft ist dies bei einem Verfahren, bei dem ein direkter Quench durch Versetzen mit kohlenwasserstoffhaltigem Gas und/oder Flüssigkeit in Kombination mit einem indirekten Quench mit Dampferzeugung eingesetzt wird, da sich dann durch die Wahl von Art und/oder Menge der im direkten Quench zugegebenen Kohlenwasserstoffe steuern lässt, wie hoch der Anteil der im Lichtbogenreaktor anfallenden Wärme ist, der in Form von Spaltprodukten für eine spätere Stromerzeugung gespeichert wird und wie hoch der Anteil ist, der in Form von Dampf ohne Speicherung sofort zur Stromerzeugung genutzt wird. The nature of the memory is not critical, so that for this purpose a pressure tank, a liquid gas storage, a memory in which hydrocarbons are absorbed in a solvent, or a storage with gas adsorption on a solid can be used. For storage of hydrogen are also suitable chemical storage in which hydrogen is stored by a reversible chemical reaction. Preferably, separate storage tanks are used for hydrogen and gaseous hydrocarbons. The capacity of the reservoir is preferably such that the amount of hydrogen and / or gaseous hydrocarbons produced by the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid under full load can be absorbed within 2 hours, more preferably the amount produced within 12 hours and more particularly prefers the amount produced within 48 hours. In a preferred embodiment of the process according to the invention, the plant for electrotechnical production of hydrocyanic acid has an arc reactor and the gas mixture obtained from the arc reactor is mixed with a hydrocarbon-containing gas and / or a hydrocarbon-containing liquid for cooling. In this case, as described above, at least a portion of the hydrocarbons is endothermically split, so that cleavage products are obtained which have a higher energy content than the starting materials and supply to the plant for power generation provide a greater amount of electrical energy than would be obtained with supply of the starting materials. This embodiment thus enables storage of electric energy supplied to the arc reactor in the form of high-energy fission products. Preferably, the type and / or amount of hydrocarbonaceous gas and / or liquid are selected depending on the expected electricity supply. This is particularly advantageous in a method in which a direct quench is used by addition of hydrocarbon-containing gas and / or liquid in combination with an indirect quench with steam generation, since then by the choice of type and / or amount of added in the direct quench Controlling hydrocarbons, the amount of heat generated in the arc reactor is stored in the form of fission products for later power generation and what is the proportion that is used immediately in the form of steam without storage for power generation.
Vorzugsweise stammt bei einem hohen Stromangebot die zur Herstellung von Blausäure eingesetzte elektrische Energie zumindest teilweise aus erneuerbaren Energien, besonders bevorzugt aus Windkraft und/oder Solarenergie. Allerdings ist festzuhalten, dass gemäß gegenwärtiger deutscher Rechtslage Strom, der durch erneuerbare Energien gewonnen wurde, auch ohne aktuellen Bedarf in das Stromnetz eingespeist werden darf und vergütet werden muss. Konventionell erzeugter Strom kann deshalb zeitweise als„Überschuss" vorliegen, da für einen Kraftwerksbetreiber ein Herunterfahren eines Kraftwerks unwirtschaftlicher sein kann als eine Abgabe von Strom unter dem Selbstkostenpreis. Diese durch den Weiterbetrieb von konventionellen Anlagen erhaltene überschüssige elektrische Energie kann durch das vorliegende Verfahren wirtschaftlich verwertet, insbesondere gespeichert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Anlage zur Stromerzeugung ein Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk eingesetzt und es wird bei einem hohen Stromangebot die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit einer Leistung von mehr als 80 % der Nennleistung und die Anlage zur Stromerzeugung mit 0-50 % der elektrischen Nennleistung betrieben und bei einem geringen Stromangebot die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit einer Leistung von 0-50 % der Nennleistung und die Anlage zur Stromerzeugung mit mehr als 80 % der elektrischen Nennleistung betrieben. Preferably, in the case of a high power supply, the electrical energy used to produce hydrogen cyanide is at least partly derived from renewable energies, particularly preferably from wind power and / or solar energy. However, it should be noted that according to the current German legal situation, electricity generated by renewable energies must be fed into the electricity grid even without current requirements and must be remunerated. Conventionally generated electricity may therefore be present as a "surplus" at times because for a power plant operator, shutting down a power plant may be more inefficient than delivering electricity below cost.This excess electrical energy obtained through the continued operation of conventional plants may be economically utilized by the present process , in particular, be stored. In a preferred embodiment of the method according to the invention, a gas-and-steam turbine power plant is used as a plant for power generation and it is at a high electricity supply, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid with a capacity of more than 80% of the rated power and the plant for power generation operated with 0-50% of the nominal electrical power and operated at a low power supply, the plant for electrothermal production of hydrocyanic acid with a capacity of 0-50% of the rated power and the plant for power generation with more than 80% of the rated electrical capacity.
Bei einem hohen Stromangebot wird das Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk vorzugsweise mit einer Leistung von höchstens 40 % und besonders bevorzugt höchstens 30 % der elektrischen Nennleistung betrieben. With a high electricity supply, the combined-cycle power plant is preferably operated with a power of at most 40% and particularly preferably at most 30% of the rated electrical power.
Bei einem geringen Stromangebot wird die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure vorzugsweise mit einer Leistung von höchstens 40 % und besonders bevorzugt höchstens 30 % der Nennleistung betrieben. Wenn das Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk mit einer Kraft-Wärme-Kopplung betrieben wird, kann die elektrische Nennleistung des Kraftwerks entweder durch eine Veränderung der eingesetzten Menge an Gas oder durch eine Veränderung des Anteils des als Prozessdampf entnommenen und nicht zur Stromerzeugung genutzten Dampfs eingestellt werden. Zweckmäßigerweise werden im größten Teil der Betriebszeit bei einem mittleren Stromangebot sowohl die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure als auch die Anlage zur Stromerzeugung mit einer Leistung betrieben, bei der die gesamte Menge von in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure neben Blausäure erhaltenem Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen der Anlage zur Stromerzeugung zugeführt wird. With a low power supply, the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is preferably operated with a power of at most 40%, and more preferably at most 30% of the rated power. When the combined cycle power plant is operated on a combined heat and power plant, the rated electrical capacity of the power plant may either be a change in the amount of gas used or a change in the proportion of steam taken off as process steam and not used for power generation be set. Conveniently, both the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid and the plant for power generation are operated at a capacity in which the total amount of hydrogen obtained in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic hydrogen in addition to hydrocyanic acid and / or or gaseous hydrocarbons of the plant for power generation is supplied.
Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine hohe Betriebszeit sowohl der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure als auch der Anlage zur Stromerzeugung und damit ein wirtschaftlicher Betrieb beider Anlagen erzielt werden. Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte a) Festlegen eines ersten Schwellwerts und eines zweiten Schwellwerts für ein Stromangebot, By this embodiment of the method according to the invention, a high operating time of both the plant for electrothermic production of hydrocyanic acid and the plant for power generation and thus an economic operation of both plants can be achieved. Preferably, the method according to the invention comprises the steps a) setting a first threshold and a second threshold for a supply of electricity,
b) Bestimmung des Stromangebots, b) determination of electricity supply,
c) Veränderung der elektrischen Leistung der Anlage zur Stromerzeugung in Abhängigkeit vom Stromangebot, falls das Stromangebot den erstenc) change in the electrical power of the plant to generate electricity depending on the electricity supply, if the electricity supply the first
Schwellwert überschreitet und Veränderung der Leistung der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure in Abhängigkeit vom Stromangebot, falls das Stromangebot den zweiten Schwellwert unterschreitet, und Threshold exceeds and changes in the performance of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid depending on the electricity supply, if the supply of electricity falls below the second threshold, and
d) Wiederholen der Schritte b) und c). d) repeating steps b) and c).
Vorzugsweise werden die Schwellwerte abhängig vom aktuellen Füllstand des Speichers für Blausäure oder abhängig von den Prognosen der Entwicklung von Verbrauch und Erzeugung von Blausäure in den nächsten Stunden festgelegt. Wenn beispielsweise der Füllstand des Speichers für Blausäure auf einen niedrigen Wert sinkt, wird der Schwellwert, unterhalb dessen die Leistung der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure reduziert wird, auf einen niedrigeren Wert festgelegt. Preferably, the thresholds are set depending on the actual level of the hydrocyanic acid storage or depending on the forecasts of the evolution of consumption and production of hydrocyanic acid in the next few hours. For example, if the level of the hydrocyanic acid storage tank falls to a low level, the threshold below which the output of the hydro-genic acid-producing plant of hydrocyanic acid is reduced is set to a lower value.
Das Stromangebot kann entweder direkt durch Abstimmung mit Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern oder indirekt über Handelsplattformen und/oder durch OTC-Verfahren und einen dazugehörigen Strompreis ermittelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Stromangebot durch Abstimmung mit Stromerzeugern aus Windenergie und/oder Solarenergie ermittelt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Stromangebot über den Strompreis auf einer Handelsplattform ermittelt. Wenn das Stromangebot durch Abstimmung mit Stromerzeugern aus Windenergie und/oder Solarenergie ermittelt wird, wird vorzugsweise bei Überschreiten des ersten Schwellwerts die elektrische Leistung der Anlage zur Stromerzeugung entsprechend dem Stromüberschuss geändert und bei Unterschreiten des zweiten Schwellwerts die Leistung der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure entsprechend dem Stromunterschuss geändert. Wenn das Stromangebot über den Strompreis auf einer Handelsplattform ermittelt wird, wird vorzugsweise bei Überschreiten des ersten Schwellwerts die elektrische Leistung der Anlage zur Stromerzeugung auf einen vorherbestimmten niedrigeren Wert geändert und bei Unterschreiten des zweiten Schwellwerts die Leistung der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure auf einen vorherbestimmten niedrigeren Wert geändert. The supply of electricity can be determined either directly through coordination with electricity producers and / or electricity consumers or indirectly through trading platforms and / or through OTC procedures and an associated electricity price. In a preferred embodiment, the electricity supply is determined by coordination with power generators from wind energy and / or solar energy. In a further preferred embodiment, the electricity supply is determined via the electricity price on a trading platform. If the supply of electricity is determined by matching with generators from wind energy and / or solar energy, the electric power of the plant for power generation is preferably changed when exceeding the first threshold according to the surplus of electricity and falls below the second threshold, the performance of the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide accordingly changed the power penalty. If the electricity supply is determined via the electricity price on a trading platform, the electric power of the plant for power generation is preferably changed to a predetermined lower value when exceeding the first threshold and below the second threshold, the power of the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide to a predetermined changed lower value.
Die absolute Höhe des ersten Schwellwerts, ab dem eine Verringerung der Leistung der Anlage zur Stromerzeugung erfolgt, ist für diese Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens nicht wesentlich und kann anhand wirtschaftlicher Kriterien festgelegt werden. Gleiches gilt für den zweiten vorgegebenen Wert, unterhalb dessen eine Verringerung der Leistung der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erfolgt. The absolute magnitude of the first threshold above which power reduction of the power plant is performed is not essential to this embodiment of the present method and may be determined by economic criteria. The same applies to the second predetermined value, below which there is a reduction in the power of the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid.
Wenn die Leistung der beiden Anlagen aufeinander abgestimmt ist, werden vorzugsweise der erste vorgegebene und der zweite Schwellwert gleich gewählt. Vorzugsweise wird das Stromangebot aus den Daten einer Wetterprognose vorausberechnet. Anhand des vorausberechneten Stromangebots werden dann vorzugsweise die oben genannten Schwellwerte für ein Stromangebot so gewählt, dass im Prognosezeitraum einerseits eine geplante Menge an Blausäure produziert wird und andererseits die Speicherkapazität für neben Blausäure erhaltenen Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffe nicht überschritten wird. If the power of the two systems is coordinated, preferably the first predetermined and the second threshold are chosen equal. Preferably, the electricity supply is calculated from the data of a weather forecast. Based on the predicted electricity supply, the above-mentioned threshold values for an electricity supply are then preferably selected such that a planned amount of hydrocyanic acid is produced in the forecast period and, on the other hand, the storage capacity for hydrogen and / or gaseous hydrocarbons obtained besides hydrocyanic acid is not exceeded.
Durch einen gemeinsamen Betrieb der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und der Anlage zur Stromerzeugung bei einem mittleren Stromangebot können überraschend hohe Betriebszeiten erzielt werden, so dass eine hohe Rentabilität der Anlage erreicht wird. Vorzugsweise wird die Anlage zur Stromerzeugung innerhalb eines Kalenderjahres mindestens 4000 Volllaststunden, bevorzugt mindestens 5000 Volllaststunden und besonders bevorzugt mindestens 5500 Volllaststunden betrieben. Die Volllaststunden errechnen sich dabei gemäß der Formel By a joint operation of the plant for electrothermic production of hydrogen cyanide and the plant for power generation at a medium power supply surprisingly high operating times can be achieved, so that a high profitability of the system is achieved. Preferably, the power generation plant is operated within a calendar year at least 4000 full load hours, preferably at least 5000 full load hours and more preferably at least 5500 full load hours. The full load hours are calculated according to the formula
Volllaststunden = W / P wobei W die innerhalb eines Kalenderjahres bereitgestellte elektrische Arbeit in MWh und P die elektrische Nennleistung der Anlage in MW bezeichnen. Full load hours = W / P where W denotes the electrical work in MWh and P provided within a calendar year, the nominal electrical power of the installation in MW.
Wenn die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mindestens einen Lichtbogenreaktor umfasst, werden die Lichtbogenreaktoren vorzugsweise innerhalb eines Kalenderjahres im Mittel mindestens 2500 Volllaststunden, bevorzugt mindestens 4000 Volllaststunden und besonders bevorzugt mindestens 5000 Volllaststunden betrieben. Die Volllaststunden errechnen sich dabei gemäß der Formel If the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide comprises at least one arc reactor, the arc reactors are preferably operated within a calendar year on average at least 2500 full load hours, preferably at least 4000 full load hours and more preferably at least 5000 full load hours. The full load hours are calculated according to the formula
Volllaststunden = Produktion / Kapazität wobei „Produktion" die innerhalb eines Kalenderjahres hergestellte Menge an Blausäure in Tonnen und „Kapazität" die gesamte Nennleistung der Lichtbogenreaktoren in Tonnen Blausäure je Stunde bezeichnen. Full load hours = production / capacity where "production" is the quantity of hydrocyanic acid produced in one calendar year in tonnes and "capacity" is the total nominal capacity of the arc reactors in tonnes of hydrocyanic acid per hour.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der zuvor dargelegten Beschreibung einer integrierten Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Further preferred embodiments of the method according to the invention will become apparent from the above-described description of an integrated system according to the present invention.
Die vorliegende integrierte Anlage sowie das Verfahren eignen sich zur Herstellung von Blausäure auf eine sehr wirtschaftliche und ressourcenschonende Weise. Blausäure kann in viele wertvolle Zwischenprodukte überführt werden, wobei hierdurch eine überraschende Reduktion des Kohlendioxidausstoßes erzielt werden kann. The present integrated plant and method are suitable for the production of hydrocyanic acid in a very economical and resource-saving manner. Hydrocyanic acid can be converted into many valuable intermediates, whereby a surprising reduction of carbon dioxide emissions can be achieved.
Diese überraschende Reduktion basiert auf mehreren synergistisch wirkenden Faktoren. Hierzu gehört die Tatsache, dass zur Herstellung von Blausäure Strom aus erneuerbaren Energien eingesetzt werden kann, wobei die Herstellung von Blausäure sehr flexibel an ein Stromangebot angepasst werden kann. Weiterhin kann Wasserstoff bei einem sehr hohen Stromnutzungsgrad erhalten werden, welcher ohne Freisetzung von Kohlendioxid zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt werden kann. Weiterhin wird bei der Herstellung der wertvollen Folgeprodukte häufig Wärme freigesetzt. Diese Abwärme kann oftmals genutzt werden zur Deckung des Wärmebedarfs in anderen Prozessteilen (z.B. bei destillativen Trenn prozessen). Entsprechend reduziert sich der Kohlendioxidausstoß, wenn andernfalls eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung der Prozesswärme notwendig wäre. This surprising reduction is based on several synergistic factors. This includes the fact that renewable electricity can be used to produce hydrocyanic acid, whereby the production of hydrocyanic acid can be flexibly adapted to a supply of electricity. Furthermore, hydrogen can be obtained at a very high degree of efficiency, which can be used without the release of carbon dioxide to generate electrical energy. Furthermore, heat is often released during the production of the valuable secondary products. This waste heat can often be used to cover the heat demand in other parts of the process (eg distillative separation processes). Accordingly, the carbon dioxide emissions are reduced, otherwise, if an oxidation of hydrocarbons to produce the process heat would be necessary.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die erzeugte Blausäure zur Herstellung von Natrium Cyanid, Acetoncyanhydrin oder Methionin verwendet wird. Weiterhin können Nebenprodukte aus diesen Prozessen zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden. Hierbei können gasförmige Nebenprodukte oder geeignete flüssige Nebenprodukte nach Verdampfung vorzugsweise in die Gasturbine eingespeist werden. Feste Rückstände können, insbesondere unter Verwendung von Wasserstoff in brennbare Gase umgewandelt und anschließend in einer Gasturbine verströmt werden. Vorzugsweise wird die in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erzeugte Blausäure in mindestens einem weiteren Prozess zu einem weiteren Produkt umgesetzt und ein Nebenprodukt aus diesem Prozess wird in der Anlage zur Stromerzeugung zur Erzeugung von Strom eingesetzt. Ferner kann die bei einer Reaktion der Blausäure zu einer Folgeverbindung erhaltene Abwärme zumindest teilweise zur Erzeugung von Strom eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die in der Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erzeugte Blausäure in mindestens einem weiteren Prozess zu einem weiteren Produkt umgesetzt und in diesem Prozess erzeugte Wärme wird in der Anlage zur Stromerzeugung zur Erzeugung von Strom eingesetzt. It can also be provided that the hydrocyanic acid produced is used to produce sodium cyanide, acetone cyanohydrin or methionine. In addition, by-products from these processes can be used to generate electricity. In this case, gaseous by-products or suitable liquid by-products after evaporation can preferably be fed into the gas turbine. Solid residues can be converted into combustible gases, in particular using hydrogen, and then emitted in a gas turbine. Preferably, the hydrocyanic acid produced in the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid is converted into a further product in at least one further process, and a by-product from this process is used in the power generation plant for generating electricity. Furthermore, the waste heat obtained in a reaction of the hydrocyanic acid to form a secondary compound can at least partially be used to generate electricity. Preferably, the hydrocyanic acid produced in the plant for the electrothermal production of hydrogen cyanide is converted into a further product in at least one further process, and heat generated in this process is used in the power generation plant for generating electricity.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Figur 1 beispielhaft erläutert. Preferred embodiments of the present invention are explained below by way of example with reference to FIG.
Figur 1 : Schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen integrierten Anlage. Figure 1: Schematic structure of an integrated system according to the invention.
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen integrierten Anlage 10, umfassend eine Anlage 12 zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und eine Anlage 14 zur Stromerzeugung, wobei die integrierte Anlage 10 an ein zentrales Stromnetz 16 angeschlossen ist. Hierbei können die einzelnen Vorrichtungen unmittelbar an das zentrale Stromnetz 16 angeschlossen werden oder, wie in Figur 1 gezeigt, über einen Schaltpunkt 18 zur Stromübertragung an das zentrale Stromnetz 16 angeschlossen werden. Die Anlage 12 zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure ist dann über eine erste elektrische Verbindungsleitung 20 mit dem Schaltpunkt 18 zur Stromübertragung verbunden, die Anlage 14 zur Stromerzeugung ist über eine zweite elektrische Verbindungsleitung 22 mit dem Schaltpunkt 18 zur Stromübertragung verbunden und der Schaltpunkt 18 zur Stromübertragung ist mit dem zentralen Stromnetz 16 verbunden. Diese Ausführungsform kann Vorteile in den Installationskosten und/oder dem betrieblichen Aufwand haben. Figure 1 shows a schematic structure of an integrated system 10 according to the invention, comprising a system 12 for the electrothermal production of hydrocyanic acid and a system 14 for power generation, wherein the integrated system 10 is connected to a central power grid 16. Here, the individual devices can be connected directly to the central power grid 16 or, as shown in Figure 1, are connected via a switching point 18 for power transmission to the central power grid 16. The plant 12 for electrothermal Production of hydrocyanic acid is then connected via a first electrical connection line 20 to the switching point 18 for power transmission, the plant 14 for power generation is connected via a second electrical connection line 22 to the switching point 18 for power transmission and the switching point 18 for power transmission is connected to the central power grid 16th connected. This embodiment may have advantages in installation costs and / or operational expense.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die integrierte Anlage 10 einen Wasserstoffspeicher 24, der über eine erste Verbindungsleitung 26 für Wasserstoff mit Wasserstoff aus der Anlage 12 zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure befüllt werden kann. Zur Erzeugung von elektrischer Energie kann der in dem Wasserstoffspeicher 24 gespeicherte Wasserstoff über die zweite Verbindungsleitung 28 für Wasserstoff der Anlage 14 zur Stromerzeugung zugeführt werden. Weiterhin weist die integrierte Anlage 10 in der gezeigten Ausführungsform eine Steuerung 30 auf, die über eine erste Kommunikationsverbindung 32 mit der Anlage 12 zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure, über eine zweite Kommunikationsverbindung 34 mit der Anlage 14 zur Stromerzeugung, über eine dritte Kommunikationsverbindung 36 mit dem Schaltpunkt 18 zur Stromübertragung und über eine vierte Kommunikationsverbindung 38 mit dem Wasserstoffspeicher 24 verbunden ist. In the embodiment shown in Figure 1, the integrated system 10 comprises a hydrogen storage 24, which can be filled via a first connection line 26 for hydrogen with hydrogen from the plant 12 for the electrothermal production of hydrogen cyanide. To generate electrical energy stored in the hydrogen storage 24 hydrogen can be supplied via the second connecting line 28 for hydrogen of the plant 14 for generating electricity. Furthermore, the integrated system 10 in the embodiment shown on a controller 30, which via a first communication link 32 with the system 12 for electrothermic production of hydrogen cyanide, via a second communication link 34 to the plant 14 for power generation via a third communication link 36 with the Switching point 18 for power transmission and via a fourth communication link 38 is connected to the hydrogen storage 24.
Die in der voranstehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können zur Ausführung der Erfindung auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden. Bezugszeichenliste: The features of the invention disclosed in the foregoing description as well as the claims, figures and embodiments may also be used in any combination for carrying out the invention. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 integrierte Anlage  10 integrated system
12 Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure  12 Plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid
14 Anlage zur Stromerzeugung  14 plant for power generation
16 zentrales Stromnetz  16 central power grid
18 Schaltpunkt zur Stromübertragung 18 switching point for power transmission
20 erste elektrische Verbindungsleitung zweite elektnsche Verbindungsleitung20 first electrical connection line second electrical connection line
Wasserstoffspeicher Hydrogen storage
erste Verbindungsleitung für Wasserstoff zweite Verbindungsleitung für Wasserstofffirst connecting line for hydrogen second connecting line for hydrogen
Steuerung control
erste Kommunikationsverbindung zweite Kommunikationsverbindung dritte Kommunikationsverbindung vierte Kommunikationsverbindung first communication connection second communication connection third communication connection fourth communication connection

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Integrierte Anlage (10), umfassend eine Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure und eine Anlage (14) zur Stromerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure über eine Leitung (26, 28) mit der Anlage (14) zur Stromerzeugung verbunden ist und die Leitung ein in der Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erhaltenes Produktgas der Anlage (14) zur 1 . Integrated plant (10), comprising a plant (12) for the electrothermic production of hydrocyanic acid and a plant (14) for generating electricity, characterized in that the plant (12) for electrothermic production of hydrocyanic acid via a line (26, 28) with the Plant (14) is connected to generate electricity and the line in the system (12) for the electrothermal production of hydrocyanic acid product gas of the system (14)
Stromerzeugung zuführt.  Generating electricity.
2. Integrierte Anlage gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Integrated system according to claim 1, characterized in that the
Anlage (14) zur Stromerzeugung eine Brennstoffzelle umfasst.  Plant (14) for generating electricity comprises a fuel cell.
3. Integrierte Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (14) zur Stromerzeugung ein Kraftwerk mit einer Turbine umfasst. 3. Integrated system according to claim 1 or 2, characterized in that the plant (14) for generating electricity comprises a power plant with a turbine.
4. Integrierte Anlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftwerk mit einer Turbine eine Gasturbine umfasst, die mit Wasserstoff und/oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasen betreibbar ist. 4. Integrated system according to claim 3, characterized in that the power plant with a turbine comprises a gas turbine which is operable with hydrogen and / or hydrocarbon-containing gases.
5. Integrierte Anlage gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftwerk mit einer Turbine ein Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk ist. 5. Integrated system according to claim 3 or 4, characterized in that the power plant with a turbine is a gas-and-steam turbine power plant.
6. Integrierte Anlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure einen Lichtbogenreaktor umfasst. 6. Integrated system according to one of the preceding claims, characterized in that the plant (12) for the electrothermal production of hydrogen cyanide comprises an arc reactor.
7. Integrierte Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch 7. Integrated system according to one of claims 1 to 6, characterized
gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure einen Reaktor mit einer elektrisch beheizten Kokswirbelschicht umfasst.  in that the plant (12) for the electrothermal production of hydrocyanic acid comprises a reactor with an electrically heated coke fluidized bed.
8. Integrierte Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch 8. Integrated system according to one of claims 1 to 6, characterized
gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure einen elektrisch beheizten Reaktor mit einem Platin-haltigen Katalysator umfasst. in that the plant (12) for the electrothermal production of hydrogen cyanide comprises an electrically heated reactor with a platinum-containing catalyst.
9. Integrierte Anlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure eine Vorrichtung zur Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung erhaltenen Gasgemisches aufweist und die Vorrichtung zur 9. Integrated installation according to one of the preceding claims, characterized in that the plant (12) for the electrothermal production of hydrogen cyanide has a device for separating the gas mixture obtained in the electrothermal production and the device for
Trennung des bei der elektrothermischen Herstellung erhaltenen  Separation of the product obtained in the electrothermal production
Gasgemisches mit der Anlage (14) zur Stromerzeugung verbunden ist.  Gas mixture is connected to the plant (14) for generating electricity.
10. Integrierte Anlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch 10. Integrated system according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die integrierte Anlage (10) mindestens einen Speicher (24) für Wasserstoff und/oder kohlenwasserstoffhaltige Gase aufweist, der über eine Leitung (26) mit der Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von in that the integrated system (10) has at least one hydrogen and / or hydrocarbon-containing gas store (24) which is connected via a line (26) to the system (12) for the electrothermal production of
Blausäure verbunden ist und über eine Leitung (28) mit der Anlage (14) zur Stromerzeugung verbunden ist. Hydrochloric acid is connected and is connected via a line (28) with the system (14) for generating electricity.
1 1 . Integrierte Anlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 1 1. Integrated system according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Anlage zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure einen Dampferzeuger umfasst, mit dem aus der Abwärme des elektrothermischen Verfahrens Dampf erzeugt wird, die Anlage zur  in that the plant for the electrothermal production of hydrocyanic acid comprises a steam generator with which steam is generated from the waste heat of the electrothermal process, the plant for
Stromerzeugung eine Vorrichtung umfasst, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, und die integrierte Anlage eine Dampfleitung umfasst, mit der in dem Dampferzeuger erzeugter Dampf der Vorrichtung, in der Strom aus Dampf erzeugt wird, zugeführt wird.  Electricity generation comprises a device in which electricity is generated from steam, and the integrated system comprises a steam line, with the steam generated in the steam generator of the device in which stream of steam is generated, is supplied.
12. Integrierte Anlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 12. Integrated system according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass sie mit einer Wetterprognose-Einheit verbunden ist.  characterized in that it is connected to a weather forecast unit.
13. Verfahren zum flexiblen Einsatz von Strom, dadurch gekennzeichnet, dass in einer integrierten Anlage (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 in Zeiten eines hohen Stromangebots die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure betrieben wird und mindestens ein Teil von neben Blausäure erhaltenem Wasserstoff und/oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen 13. A method for the flexible use of electricity, characterized in that in an integrated system (10) according to one of claims 1 to 12 in times of high electricity supply, the plant (12) is operated for the electrothermal production of hydrocyanic acid and at least a part of next Hydrogen cyanide obtained hydrogen and / or gaseous hydrocarbons
gespeichert werden und in Zeiten eines geringen Stromangebots gespeicherter Wasserstoff und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe der Anlage (14) zur Stromerzeugung zugeführt werden. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure einen Lichtbogenreaktor aufweist, und die aus dem Lichtbogenreaktor erhaltene Gasmischung zur Abkühlung mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas oder einer stored and in times of low supply of electricity stored hydrogen and / or gaseous hydrocarbons of the system (14) are supplied to generate electricity. A method according to claim 13, characterized in that the plant (12) for electrothermic production of hydrocyanic acid comprises an arc reactor, and the gas mixture obtained from the arc reactor for cooling with a hydrocarbon-containing gas or a
kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeit versetzt wird. hydrocarbonaceous liquid is added.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Art und/oder Menge des Gases und/oder der Flüssigkeit in Abhängigkeit vom erwarteten Stromangebot gewählt wird. A method according to claim 14, characterized in that the type and / or amount of the gas and / or the liquid is selected depending on the expected electricity supply.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromangebot aus den Daten einer Wetterprognose vorausberechnet wird. A method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the electricity supply from the data of a weather forecast is calculated in advance.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (14) zur Stromerzeugung ein Gas-und-Dampfturbinen- Kraftwerk ist und in der integrierten Anlage (10) bei einem hohen Stromangebot die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit einer Leistung von mehr als 80 % der Nennleistung und die Anlage (14) zur Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that the plant (14) for power generation is a gas and steam turbine power plant and in the integrated plant (10) at a high power supply, the plant (12) for the electrothermal production of Hydrocyanic acid with a capacity of more than 80% of the nominal power and the installation (14) for the
Stromerzeugung mit 0-50 % der elektrischen Nennleistung betrieben wird und bei einem geringen Stromangebot die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mit einer Leistung von 0-50 % der Nennleistung und die Anlage (14) zur Stromerzeugung mit mehr als 80 % der elektrischen Power generation is operated at 0-50% of the nominal electrical power and at a low power supply, the plant (12) for electrothermic production of hydrocyanic acid with a power of 0-50% of the rated power and the plant (14) for power generation with more than 80% of electrical
Nennleistung betrieben wird. Rated power is operated.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, umfassend die Schritte a) Festlegen eines ersten Schwellwerts und eines zweiten Schwellwerts für ein Stromangebot, Method according to one of claims 13 to 17, comprising the steps of a) setting a first threshold value and a second threshold value for a current supply,
b) Bestimmung des Stromangebots, b) determination of electricity supply,
c) Veränderung der elektrischen Leistung der Anlage (14) zur c) change in the electrical power of the system (14) to
Stromerzeugung in Abhängigkeit vom Stromangebot, falls das  Electricity generation depending on electricity supply, if that
Stromangebot den ersten Schwellwert überschreitet und Veränderung der Leistung der Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von  Electricity supply exceeding the first threshold and changing the performance of the plant (12) for the electrothermal production of
Blausäure in Abhängigkeit vom Stromangebot, falls das Stromangebot den zweiten Schwellwert unterschreitet, und d) Wiederholen der Schritte b) und c). Hydrocyanic acid depending on the electricity supply, if the electricity supply falls below the second threshold, and d) repeating steps b) and c).
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste 19. The method according to claim 18, characterized in that the first
Schwellwert und der zweite Schwellwert gleich sind.  Threshold and the second threshold are the same.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure mindestens einen Lichtbogenreaktor umfasst und die Lichtbogenreaktor innerhalb eines Kalenderjahres im Mittel mindestens 2500 Volllaststunden, bevorzugt mindestens 4000 Volllaststunden und besonders bevorzugt mindestens 5000 Volllaststunden betrieben wird. 20. The method according to any one of claims 13 to 19, characterized in that the plant (12) for electrothermic production of hydrogen cyanide comprises at least one arc reactor and the arc reactor within a calendar year on average at least 2500 full load hours, preferably at least 4000 full load hours and more preferably at least 5000th Full load hours is operated.
21 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (14) zur Stromerzeugung innerhalb eines Kalenderjahres mindestens 4000 Volllaststunden, bevorzugt mindestens 5000 Volllaststunden und besonders bevorzugt mindestens 5500 Volllaststunden betrieben wird. 21. Method according to one of claims 13 to 20, characterized in that the plant (14) for power generation within a calendar year at least 4000 full load hours, preferably at least 5000 full load hours and more preferably at least 5500 full load hours is operated.
22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die in der Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erzeugte Blausäure in mindestens einem weiteren Prozess zu einem weiteren Produkt umgesetzt wird und ein Nebenprodukt aus diesem Prozess in der Anlage (14) zur Stromerzeugung zur Erzeugung von Strom eingesetzt wird. 22. The method according to any one of claims 13 to 21, characterized in that the hydrocyanic acid produced in the plant (12) for the electrothermal production of hydrocyanic acid is converted into a further product in at least one further process and a by-product from this process in the plant ( 14) is used to generate electricity to generate electricity.
23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Anlage (12) zur elektrothermischen Herstellung von Blausäure erzeugte Blausäure in mindestens einem weiteren Prozess zu einem weiteren Produkt umgesetzt wird und in diesem Prozess erzeugte Wärme in der Anlage (14) zur Stromerzeugung zur Erzeugung von Strom eingesetzt wird. 23. The method according to any one of claims 13 to 22, characterized in that the hydrocyanic acid produced in the plant (12) for the electrothermal production of hydrocyanic acid is converted into a further product in at least one further process and heat generated in the process in the plant ( 14) is used to generate electricity to generate electricity.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TN2016000186A1 (en) 2013-12-04 2017-10-06 Evonik Degussa Gmbh Device and method for the flexible use of electricity.
KR20220017486A (en) 2019-06-05 2022-02-11 바스프 에스이 Electric Heated Hybrid High Temperature Method

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899275A (en) 1959-08-11 Manufacture of hydrocyanic acid
GB780080A (en) 1953-10-19 1957-07-31 Knapsack Ag Manufacture of hydrogen cyanide
US2997434A (en) 1958-11-19 1961-08-22 Knapsack Ag Process for preparing hydrogen cyanide
US3674668A (en) * 1969-02-24 1972-07-04 Phillips Petroleum Co Electric arc process for making hydrogen cyanide, acetylene and acrylonitrile
US4144444A (en) 1975-03-20 1979-03-13 Dementiev Valentin V Method of heating gas and electric arc plasmochemical reactor realizing same
DE4332789A1 (en) 1993-09-27 1995-03-30 Abb Research Ltd Process for storing energy
US5470541A (en) 1993-12-28 1995-11-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Apparatus and process for the preparation of hydrogen cyanide
DE69533582T2 (en) 1994-02-01 2005-11-17 Invista Technologies S.A.R.L., Wilmington METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN CYANIDE
CA2271448A1 (en) * 1999-05-12 2000-11-12 Stuart Energy Systems Inc. Energy distribution network
DE10317197A1 (en) 2003-04-15 2004-11-04 Degussa Ag Electrically heated reactor and method for carrying out gas reactions at high temperature using this reactor
DE102009018126B4 (en) 2009-04-09 2022-02-17 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Power supply system and operating procedures
DE102010017027B3 (en) * 2009-10-23 2011-06-22 Erdgas Südwest GmbH, 76275 Method for operating man-made and/or biogenic methane-containing gas generating system e.g. biogas system, in natural gas network, involves supplying gas flow to heating system, and storing electrical energy generated in system in supply
WO2011063326A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Egt Enterprises, Inc. Carbon capture with power generation
AU2013363314A1 (en) * 2012-12-18 2015-07-30 Invista Technologies S.A.R.L. Apparatus and method for hydrogen recovery in an Andrussow process
EP2935107A1 (en) * 2012-12-18 2015-10-28 Invista North America S.a.r.l. Process for heat recovery from ammonia stripper in adrussow process

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