KR20150091510A - 전기의 유연한 사용을 위한 통합 시스템 및 방법 - Google Patents

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게오르크 마르코우즈
유르겐 에르빈 랑
뤼디거 쉬테
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에보니크 데구사 게엠베하
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Abstract

본 발명은 에틴의 전기열적 생산 시스템 및 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리함과 동시에, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림을 수득하는 분리 장치를 포함하는 통합 시스템에 관한 것이다. 상기 통합 시스템은 가스를 천연 가스 그리드에 도입하는 장치를 가지며, 이 장치에는 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 하나 이상의 라인에 의해 분리 장치로부터 공급된다. 상기 통합 시스템은, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 분리 장치로부터 천연 가스 그리드에 공급되고, 천연 가스 그리드에 공급되는 가스 스트림의 양 및/또는 조성이 전력 공급을 조건으로 하여 변형되는 방법에 의해 전기의 유연한 사용을 가능하게 한다.

Description

전기의 유연한 사용을 위한 통합 시스템 및 방법 {INTEGRATED SYSTEM AND METHOD FOR THE FLEXIBLE USE OF ELECTRICITY}
본 발명은 전기의 유연한 사용을 위한 통합 플랜트(plant) 및 방법에 관한 것이다.
재생 에너지원, 예컨대 풍력, 태양 에너지 및 수력의 사용은 전기 발전에 있어서 그 중요성이 계속해서 증가하고 있다. 전기 에너지는 전형적으로, 줄여서 전기 네트워크라 하는 원거리의, 광역에 걸쳐 있는, 다국가적으로 연결된 전기 공급 네트워크를 통해 다수의 소비자에게 공급된다. 전기 에너지가 전기 네트워크 자체에 또는 추가 장치 없이는 상당한 정도로 저장될 수 없으므로, 전기 네트워크에 공급되는 전력은 부하라 하는 소비자측 전력 수요와 맞춰져야 한다. 공지된 바와 같이, 부하는 시간 의존적으로, 특히 하루 중 시간대별로, 주중 요일별로, 또한 연중 시기별로 변동한다. 전통적으로, 부하 변동은 기저 부하, 중간 부하 및 피크 부하로 3개의 범위로 나눠지고, 전기 에너지 발전기는 유형에 따라 이러한 3개의 부하 범위에서 적합하게 사용된다. 안정적이고 신뢰할 수 있는 전기 공급을 위해서는, 전기 발전과 전기 소비가 연속적으로 균형을 이루어야 한다. 발생가능한 단기간 이탈은 소위 양성 또는 음성 제어 에너지 또는 제어 전력에 의해 상쇄된다. 재생성 전기 발전 장치의 경우에, 풍력 및 태양 에너지와 같은 특정한 유형의 경우에는, 에너지 발전 용량이 항상 이용가능한 것이 아니고 특정한 방식으로 제어할 수 없을 뿐만 아니라, 예를 들어 하루 중 시간대별로, 또한 일기(weather) 의존적으로 변동되기 쉽고, 이러한 변동은 일부 상황에서만 예측가능하고 특정한 시간대의 에너지 수요와 일반적으로 일치하지 않아 어려움이 발생한다.
변동하는 재생 에너지원의 발전 용량과 주어진 시간대의 소비량 사이의 차이는 통상적으로 다른 발전 플랜트, 예를 들어 가스, 석탄 및 원자력 플랜트에 의해 보상되어야 한다. 변동하는 재생 에너지원이 점차적으로 확대되고 전기 공급의 증가하는 점유율을 차지함에 따라, 이들의 출력과 특정한 시간대의 소비량 사이에 훨씬 더 커진 변동이 상쇄되어야 한다. 따라서, 오늘날까지도, 가스 발전 플랜트 뿐만 아니라, 점차적으로 역청탄 발전 플랜트가 이러한 변동을 상쇄시키기 위해 부분 부하로 운전되거나 운전 정지되고 있다. 발전 플랜트의 이러한 가변적인 운전은 상당한 추가 비용을 포함하므로, 이전부터 대체 방안의 개발이 연구되었다. 발전 플랜트의 출력을 변화시키는 것에 대한 대안으로서 또는 그에 대하여 추가적인, 하나의 접근법은 한 명 이상의 소비자에 의해 요구되는 전력을 조정하는 것이다 (예를 들어, 수요측 관리, 스마트 그리드(smart grid)). 또 다른 접근법은 재생 에너지원으로부터 발전 출력이 높을 때 전력 출력 중 일부를 저장했다가 발전 출력이 낮고 소비량이 높을 때 그것을 회수하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 양수식 발전 플랜트가 오늘날까지 사용되고 있다. 물의 전기분해식 분열에 의해 수소의 형태로 전기를 저장하는 개념 또한 개발 중에 있다.
여기서 기재된 방안은 모두 상당한 추가 비용 및 효율-관련 에너지 손실을 수반한다. 이러한 배경에 대비하여, 재생 에너지원, 특히 풍력 및 태양 에너지의 사용으로 인해 발생하는 전기 제공과 전기 소비 사이의 차이를 상쇄시키는 더 나은 가능성을 찾기 위한 연구가 증가하고 있다.
아크 반응기에서 에틴을 생산하는 플랜트로부터, 이것이 아크를 연결하거나 해제함으로써 고변동 전기 공급에 매우 잘 적합화될 수 있다는 것이 공지되었다. 그러나, 이러한 경우에 상기 플랜트는 상대적으로 낮은 이용률을 가지므로, 플랜트가 초과량의 전기가 있을 때만 운전된다면 플랜트에 의한 평균 연간 에틴 생산량 대비 투자 비용이 매우 높다는 문제점이 있다.
가능한 최장 연속 사용을 기준으로, 최대 20%의 추정 운전 시간은 허용할 수 없을 정도로 긴 환불 시간을 초래하므로, 상기 플랜트는 국가의 간섭에 의해서만 또는 이상적인 사업 모델을 적용할 때만 수익성이 있을 수 있다. 이러한 추정은 플랜트가 재생 에너지원으로부터 초과량이 있을 때만 운전된다는 가정을 전제로 한다.
추가로, 상대적으로 장시간에 걸쳐서 재생 에너지의 공급이 낮은 경우에, 발전 플랜트는 기본 수요가 해결됨을 보장할 수 있도록 규정되어야 한다는 것을 주목해야 한다. 이를 위해 필요한 발전 플랜트 용량의 제공은 이러한 경우에도 역시 한편으로는 비교적 높은 고정 비용과 함께 다른 한편으로는 상대적으로 짧은 운전 시간 때문에, 사업 상의 제의로서 경제적으로 실현가능하거나 국가 조항에 의해 자금이 지원될 수 있어야 한다.
통상의 발전 플랜트, 즉 화석 또는 생물기원 에너지 매체 또는 원자핵 에너지에 기반한 발전 플랜트는 장시간에 걸쳐서 계획된 기준에 따라 전기 에너지를 제공할 수 있다. 그러나, 정치적인 이유로, 특히 지속가능성 및 환경 보호의 이유로, 화석 에너지 매체 또는 원자력에 기반한 플랜트의 사용은 재생 에너지원에 기반한 전기 발전기를 위해 점차적으로 감소되어야 한다. 그러나, 이러한 전기 발전기는 수요와 관련하여, 또한 그의 부재가 경제적으로 운전될 수 있도록 설비되어야 한다. 재생 에너지원에 기반한 어느 정도의 설비 용량으로부터, 재생 에너지 용량을 추가로 증가시키는 대신에 저장 용량을 설비하여, 재생 에너지로부터 초과량의 전기가 있을 때, 그것을 적절하게 사용 및 저장할 수 있고, 전기가 부족할 때는, 에너지 저장소 또는 통상의 발전 플랜트로부터 전기가 제공될 수 있도록 하는 것이 경제적으로 더욱 권장된다. 에너지 소비를 편의상 더욱 유연하게 한다면, 전기의 현저한 초과 또는 부족이 나타나는 때가 감소할 것이라고 가정할 수 있다. 이러한 감소한 시간 동안에, 이러한 어려움에도 불구하고, 전기 공급을 위한 예방책이 필요하고, 그와 동시에 가능한 한 경제적으로 이를 달성해야 한다.
따라서, 선행기술을 고려하였을 때, 본 발명의 목적은 통상의 방법의 단점에 의해 영향을 받지 않는 개선된 플랜트를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 선행기술과 비교하였을 때, 전기 에너지의 저장 및 사용과 관련하여 유연성을 증가시킬 수 있는 방법을 찾는 것이다.
추가로, 플랜트는, 예를 들어 경제적 장점을 달성하기 위해, 전기 공급 및/또는 수요에 있어서의 임의의 변화에 대하여 특별히 유연하게 반응할 수 있도록 유연한 운전을 허용해야 한다. 그와 동시에, 플랜트는 상대적으로 장기간의 높은 또는 낮은 전기 공급 동안에 전기 에너지를 저장 또는 제공하도록 사용될 수 있어야 한다.
추가로, 공급의 안전 보장이 본 발명에 의해 개선되어야 한다.
플랜트 및 방법은 또한 가능한 최고 효율을 가져야 한다. 추가로, 본 발명에 따른 방법은 통상적이고, 또한 이용가능한 기반구조를 사용하여 수행될 수 있어야 한다.
또한, 방법은 가능한 최소 방법 단계수로 수행될 수 있어야 할 뿐만 아니라, 단순하고 재현가능해야 한다.
명백하게 언급되지 않은 추가 목적이 하기의 상세한 설명 및 청구범위의 전체 내용으로부터 발생할 수 있다.
분명하게 언급되지 않은, 상기에서 논의된 상황으로부터 초래되는 상기 및 추가의 목적이 에틴의 전기열적(electrothermic) 생산 플랜트, 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리하는 분리 장치 및 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치가, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 분리 장치로부터 천연 가스 네트워크에 도입될 수 있도록 연결된 통합 플랜트에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 대상은 에틴의 전기열적 생산 플랜트 및 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리함과 동시에, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림을 수득하는 분리 장치를 포함하고, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치를 가지며, 이 장치는 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 하나 이상의 도관을 통해 분리 장치로부터 공급되는 것인 통합 플랜트이다.
본 발명의 대상은 또한 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 천연 가스 네트워크에 공급되고 천연 가스 네트워크에 공급되는 가스 스트림의 양 및/또는 조성이 전기 공급에 따라 변화하는, 본 발명에 따른 통합 플랜트에서의 전기의 유연한 사용 방법이다.
본 발명에 따른 통합 플랜트 및 본 발명에 따른 방법은 특히 다양한 성질을 가짐과 동시에, 통상의 방법 및 플랜트의 단점이 상당히 감소할 수 있다.
특히, 에틴의 전기열적 생산 플랜트를 높은 이용률로 운전할 수 있고, 그와 동시에 재생 에너지원이 초과량이 있을 때 경제적으로 사용가능하다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 추가로, 플랜트는 풍력 또는 광발전을 포함하는 재생 에너지원으로부터의 초과량의 전기의 저장가능한 형태로의 전환을 허용한다.
추가로, 전기 에너지는 또한 상대적으로 장기간의 재생 에너지의 낮은 공급 동안에 특별히 저비용 방식으로 제공될 수 있다.
에틴의 전기열적 생산 플랜트는 동력학적으로 잘 운전될 수 있고, 따라서 전기 공급에 따라서 가변적으로 적합화될 수 있다. 그와 동시에, 통합 플랜트는 상대적으로 장기간의 높은 또는 낮은 전기 공급 동안에 전기 에너지를 저장 또는 제공하도록 사용될 수 있다. 그와 동시에, 통합 플랜트의 모든 구성요소의 놀라울 정도로 연장된 운전 시간이 달성될 수 있어, 그의 운전이 매우 경제적일 수 있다.
또한, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 제어가능한 설계를 가지며, 그의 제어는 전기 공급에 대하여 의존적으로 수행될 수 있다고 규정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 재생 에너지원으로부터의 전기는 에틴의 전기열적 생산을 위해 사용된다.
또한, 방법은 상대적으로 적은 방법 단계수로 수행될 수 있고, 이것은 단순하고 재현가능하다.
재생 에너지원으로부터의 전기의 사용은 본 발명의 통합 플랜트가 이산화탄소를 거의 방출시키지 않으면서 화학 유도체를 제공할 수 있도록 하는데, 그 이유는 수득된 에틴이 매우 높은 전환율로, 또한 대체 출발 물질과 비교하여 추가 에너지를 덜 공급하거나 열의 방출이 증가하면서 화학적으로 중요한 다수의 유도체로 전환될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 통합 플랜트는, 동의어로 본원에서 전기라고도 하는, 전기 에너지의 편리하고 유연한 사용을 위해 사용된다. 통합 플랜트는 전기 공급이 높을 때 전기 에너지를 저장할 수 있고, 또한 특히 전기 공급이 낮을 때 전기 에너지를 전기 네트워크에 공급할 수 있다. 저장이라는 용어는 본원에서, 전기 공급이 높을 때 전기를 저장가능한 형태로, 이 경우에는 화학 에너지로 변형시키고, 반면에 전기 공급이 낮을 때는 이 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시킬 수 있는 플랜트의 능력을 말한다. 이 경우에 저장은 메탄 또는 고급 탄화수소로부터 에틴을 전기열적 생산하는 동안에 필연적으로 발생하는, 부산물 수소의 형태로 발생할 수 있다. 저장은 또한 에틴의 전기열적 생산에서 수득되는 생성물의 형태로, 에틴의 형성과 동시에 발생하는 흡열성 전환으로, 예를 들어 메탄 두 분자의 에탄 및 수소로의 전환에 의해 발생할 수 있다. 이와 관련하여 2몰의 메탄 (CH4)이, 예를 들어 1몰의 에탄 (C2H6) 및 1몰의 수소보다 낮은 에너지량을 가지므로, 에너지는 메탄의 수소 및 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소로의 전환에 의해 저장될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
에틴의 생산을 위한 통상의 플랜트에서는, 상대적으로 다량의 에너지가 발생한 2차 생성물 가스를, 임의로 이것을 순수한 형태로 판매하기 위해 가공하는 데에 소비된다. 본 발명의 플랜트에서는, 이러한 정제가 그의 에너지를 위해 부산물 가스를 사용함으로써 훨씬 더 용이해질 수 있다.
본 발명에 따른 통합 플랜트는 에틴의 전기열적 생산 플랜트를 포함한다. 전기열적이라는 용어는 이 경우에 에틴이 탄화수소 또는 석탄으로부터 흡열성 반응으로 생산되고, 이 반응을 수행하기 위해 필요한 열이 전력에 의해 발생하는 방법을 말한다. 바람직하게는, 가스상 또느 증기화된 탄화수소가 사용되고, 지방족 탄화수소가 특히 바람직하다. 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄, 특히 메탄이 특히 바람직하다. 지방족 탄화수소로부터 에틴을 전기열적 생산할 때, 수소가 부산물로서 수득된다.
에틴의 전기열적 생산을 위한 적합한 플랜트는 선행기술로부터, 예를 들어 문헌 [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Volume 1, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/14356007.a01_097.pub4, pages 296 to 303], DE 1 900 644 A1 및 EP 0 133 982 A2로부터 공지되었다.
에틴의 전기열적 생산 플랜트는 바람직하게는 아크 반응기를 포함한다. 에틴의 전기열적 생산은 이 경우에 하나 이상의 탄화수소가 가스 스트림과 함께 아크를 통해 통과하는 1단계 공정으로 수행될 수 있다. 별법으로, 에틴의 전기열적 생산은 수소가 아크를 통해 통과하고, 아크의 하류에서, 하나 이상의 탄화수소가 아크에서 발생된 수소 플라즈마로 공급되는 2단계 공정으로 수행될 수 있다.
아크 반응기는 바람직하게는 0.5 내지 10 kWh/Nm3, 특히 1 내지 5 kWh/Nm3, 특히 2 내지 3.5 kWh/Nm3의 에너지 밀도로 운전되고, 에너지 밀도는 아크를 통해 통과하는 가스의 부피를 말한다.
아크 반응기의 반응 구역에서의 온도는 가스 유량에 따라 달라지고, 아크의 중심부에서는 20,000℃까지 도달할 수 있고, 주변부에서의 온도는 약 600℃일 수 있다. 아크의 말단부에서, 가스의 평균 온도는 바람직하게는 1300 내지 3000℃의 범위이고, 특히 바람직하게는 1500 내지 2600℃의 범위이다.
아크 반응기의 반응 구역에서의 공급 원료의 체류 시간은 바람직하게는 0.01 ms 내지 20 ms의 범위이고, 특히 바람직하게는 0.1 ms 내지 10 ms의 범위이고, 특히 바람직하게는 1 내지 5 ms의 범위이다. 그 후에, 반응 구역에서 나오는 가스 혼합물은 열역학적으로 불안정한 중간체 생성물 아세틸렌의 분해를 피하기 위해, 켄칭, 즉 250℃ 미만의 온도로 매우 급속 냉각된다. 직접적인 켄칭 공정, 예를 들어 탄화수소 및/또는 물의 공급, 또는 간접적인 켄칭 공정, 예를 들어 증기 발생과 함께 열 교환기에서의 급속 냉각이 켄칭을 위해 사용될 수 있다. 직접적인 켄칭 및 간접적인 켄칭은 또한 서로 조합될 수 있다.
제1 실시양태에서, 반응 구역에서 나오는 가스 혼합물은 단지 물에 의해 켄칭된다. 이 실시양태는 상대적으로 낮은 투자 비용을 특징으로 한다. 그러나, 이러한 방식으로는 생성물 가스에 함유된 에너지의 상당 부분이 사용되지 않거나, 단지 낮은 엑서지(exergy) 값으로 사용되는 것이 단점이다.
바람직한 실시양태에서, 반응 구역에서 나오는 가스 혼합물은 탄화수소-함유 가스 또는 탄화수소-함유 액체와 혼합되고, 여기서 탄화수소의 적어도 일부는 흡열성으로 분해된다. 공정이 수행되는 방식에 따라, 정도의 차이는 있지만 광범위한 생성물, 예를 들어 에틴 및 수소 뿐만 아니라, 에탄, 프로판, 에텐 및 다른 저급 탄화수소의 분획이 생산된다. 이는 발생된 열이 추가 용도를 위해, 예컨대 탄화수소의 흡열성 분해를 위해, 훨씬 더 많이 전달되도록 한다.
이와 같이 온도가, 예를 들어 150 내지 300℃로 낮아진 후에, 고체 구성성분, 특히 탄소 입자가 분리되고, 출발 물질에 따라 에틴 및 수소 뿐만 아니라, 추가 물질, 예컨대 에텐, 에탄, 고급 탄화수소, 일산화탄소 및 휘발성 황 화합물, 예컨대 H2S 및 CS2를 함유할 수 있는 가스 혼합물이 추가 가공을 위해 전달되어 에틴을 수득한다.
에틴의 생산을 위한 전기열적 플랜트의 전력 소비는 아세틸렌의 계획된 생산 용량에 따라 달라진다. 대부분의 다른 화학적 생산 기술의 경우와 마찬가지로, 개별 투자 비용 (설비 생산 용량 대비 투자 비용)은 플랜트의 규모가 증가할수록 감소한다. 아세틸렌의 생산에 있어서 관습적인 플랜트 규모는 연간 수만톤의 아세틸렌 내지 수십만톤의 아세틸렌 범위에 있다 (최대 이용률 기준). 문헌에 개시된 바와 같이, 아세틸렌의 생산을 위한 반응부에서의 특별한 에너지 요건은 사용된 원료에 따라, 1톤의 에틴 당 약 9 내지 약 12 MWh전기의 범위에 있다. 공정을 위한 전기 에너지의 요건을 포함하여, 이는 아세틸렌 플랜트의 절대 전력 요건을 제공한다. 바람직한 생산 용량은 일반적으로, 함께 또는 개별적으로 제어될 수 있는 복수 개의 아크 반응기의 평행한 배열에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 통합 플랜트는 또한 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리함과 동시에, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림을 수득하는 분리 장치, 및 또한 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치를 포함하고, 이 장치에는 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림이 도관을 통해 분리 장치로부터 공급된다.
분리 장치에서, 에틴이 수소 및 다른 탄화수소로부터 분리된다. 에틴은 이 경우에 용매로의 선택적 흡수에 의해 가스 혼합물로부터 분리될 수 있다. 적합한 용매는 예를 들어, 물, 메탄올, N-메틸 피롤리돈 또는 이들의 혼합물이다. 가스 혼합물로부터 에틴을 분리하는 적합한 방법은 선행기술로부터, 예를 들어 문헌 [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Volume 1, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/ 14356007.a01_097.pub4, pages 291 to 293, 299 and 300], DE 31 50 340 A1 및 WO 2007/096271 A1로부터 공지되었다.
에틴으로부터 분리된, 수소 및 탄화수소를 함유하는 혼합물은 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 직접 공급될 수 있다. 별법으로, 수소는 에틴으로부터 분리된 혼합물로부터 분리될 수 있고, 수소 또는 그에 의해 생성된 탄화수소-함유 가스 중 어느 하나는 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급된다. 유사하게, 수소 및 탄화수소-함유 가스는 또한 별개의 도관을 통해 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리하는 분리 장치로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로 공급될 수 있다. 수소 및 탄화수소의 분리는 이 경우에 또한 플랜트의 운전에 불리한 영향을 미치는 불완전 분리 없이, 불완전하게 발생할 수 있어, 기기에 대한 소비 및 분리를 위한 에너지 소비가 선행기술에 따른 에틴의 전기열적 생산 플랜트에서 수행되는 것과 같은 완전 분리와 비교하여 감소할 수 있다.
가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 임의의 특별한 제약을 받지 않는다. 수소, 알칸 및 알켄이 개별적으로 또는 혼합된 가스상 형태로 천연 가스 네트워크에 도입될 수 있는 모든 장치가 적합하다.
바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 하나 이상의 수소 저장소를 포함한다. 저장소의 유형은 중요하지 않으므로, 가압 탱크, 액화 가스 저장소, 고체에 가스 흡착되는 저장소, 또는 수소가 가역적 화학 반응에 의해 저장되는 화학적 저장소가 이를 위해 사용될 수 있다. 저장소의 용량은 바람직하게는 전부하(full load)하에 에틴의 전기열적 생산 플랜트에 의해 2시간 이내에 생산된 수소의 양, 특히 바람직하게는 12시간 이내에 생산된 양, 가장 특히 바람직하게는 48시간 이내에 생산된 양을 보유하는 치수를 갖는다. 상대적으로 대형의 수소 저장소를 사용함으로써 수소가 연장된 시간에 걸쳐서 천연 가스 네트워크에 공급될 수 있고, 이에 의해 네트워크 운전자에 의해 지시된 천연 가스 네트워크에서의 최대 수소 함량이 유지된다. 천연 가스 네트워크에 연결된 다수의 말단부 장치는 소위 웨버 지수(Wobbe index)와 관련하여 비교적 좁은 대역 내에서만 안전하게 운전가능하고, 대역의 광역화는 말단부 장치에 대하여 복잡한 추가 설비를 필요로 할 것이다. 웨버 지수는 천연 가스의 연소 성질을 기술한다. 수소의 천연 가스에의 공급은 일반적으로 웨버 지수의 강하를 유도한다. DVGW의 규격 워크시트 G 260에 웨버 지수의 하한이 규정되어 있다. 천연 가스의 조성에 따라, 이러한 하한은 부피를 기준으로 어느 정도 퍼센트의 수소만이 천연 가스 네트워크에 공급되어도 도달할 수 있다.
가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 바람직하게는 하나 이상의 탄화수소-함유 가스 저장소를 포함한다. 가압 탱크, 액화 가스 저장소, 탄화수소가 용매에 흡수되는 저장소, 또는 고체에 가스 흡착되는 저장소가 저장소로서 사용될 수 있다. 저장소의 용량은 바람직하게는 전부하하에 에틴의 전기열적 생산 플랜트에 의해 2시간 이내에 생산되는 가스상 탄화수소의 양, 특히 바람직하게는 12시간 이내에 생산되는 양, 가장 특히 바람직하게는 48시간 이내에 생산되는 양을 보유하는 치수를 갖는다.
가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 바람직하게는 가스의 혼합 장치를 포함한다. 가스의 혼합 장치는 바람직하게는 천연 가스 네트워크에 도입되는 가스의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도, 또는 이러한 가스 성질의 조합이 설정될 수 있는 구성을 갖는다. 특히 바람직하게는, 가스의 혼합 장치는 혼합 가스의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도를 결정하는 측정 장치를 포함하고, 이에 의해 가스의 혼합물이 제어될 수 있다. 특히 바람직하게는, 가스의 혼합 장치는 수소 저장소에 연결되고, 추가로 바람직한 실시양태에서는 또한 탄화수소-함유 가스 저장소에도 연결된다.
바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소가 이산화탄소 또는 일산화탄소와 반응하여 메탄을 생성하는 메탄화 반응기를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소와 일산화탄소가 반응하여 탄화수소를 생성하는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응기를 포함한다. 추가로 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소와 불포화 탄화수소가 반응하여 포화 탄화수소를 생성하는 수소화 반응기를 포함한다. 적합한 메탄화 반응기, 피셔-트롭쉬 반응기 및 수소화 반응기는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 선행기술로부터 공지되었다. 상기 3개의 실시양태는 모두 수소의, 밀도, 부피-특이적 발열량 및 웨버 지수가 수소보다 높은 생성물로의 전환을 제공한다. 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소가 생성된다면, 밀도, 부피-특이적 발열량 및 웨버 지수는 천연 가스보다 훨씬 높다. 이러한 탄화수소와 함께, 수소는 실시 기준에 의해 지시된 밀도, 발열량 및 웨버 지수에 대한 한계값 아래로 떨어지지 않으면서 상대적으로 높은 비율로 천연 가스 네트워크에 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 통합 플랜트는 바람직하게는 전기 발전 플랜트를 추가로 포함하고, 여기에는 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림이 도관을 통해 분리 장치로부터 공급된다. 전기 발전 플랜트로서, 전력이 가스 스트림으로부터 발전될 수 있는 모든 플랜트가 여기서 적합하다. 바람직하게는, 고효율을 갖는 전기 발전 플랜트가 사용된다.
바람직한 실시양태에서, 전기 발전 플랜트는 연료 전지를 포함한다. 이 실시양태에서, 전기 발전 플랜트는 바람직하게는 실질적으로 수소로 이루어진 가스 스트림이 공급된다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전기 발전 플랜트는 터빈을 갖는 발전 플랜트를 포함한다. 특히 바람직하게는, 플랜트는 수소 및/또는 탄화수소-함유 가스에 의해 운전가능한 가스 터빈을 포함한다. 변화하는 조성을 갖는 수소 및 탄화수소-함유 가스의 혼합물에 의해 운전가능한 가스 터빈이 가장 바람직하게 사용된다.
바람직하게는, 터빈을 갖는 발전 플랜트는, 복합 사이클 가스-및-증기 발전 플랜트라고도 하는 가스-및-증기 터빈 발전 플랜트이다. 이러한 발전 플랜트에서는, 가스 터빈 발전 플랜트 및 증기 발전 플랜트의 원리가 조합된다. 가스 터빈은 일반적으로 특히 하류 폐열 보일러를 위한 열 공급원으로서 작용하고, 이것은 결국 증기 터빈을 위한 증기 발생기로서 작용한다.
분리 장치로부터 공급되는 가스 스트림 이외에도, 전기 발전 플랜트는 또한 추가 물질, 예를 들어 연료 전지의 작동을 위한 추가 수소 또는 터빈의 운전 또는 증기 발생기의 가열을 위한 추가 연료가 공급될 수 있다.
전기 발전 플랜트의 전력 출력은 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 생산 용량에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 전기 발전 플랜트의 출력은 전부하하의 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 전력 요건이 전기 발전 플랜트에 의해 완전히 해결될 수 있도록 선택된다. 이러한 경우에, 전력 출력 대 에틴 생산 용량의 비율은 바람직하게는 에틴 1 t/h 당 2 내지 20 MW전기, 특히 바람직하게는 에틴 1 t/h 당 5 내지 15 MW전기의 범위이다. 이러한 경우에 전력은 단일 장치 또는 복수 개 장치의 조합된 그룹에 의해 달성될 수 있고, 여기서 조합된 그룹 (풀)은 일반적인 제어 시스템에 의해 달성될 수 있다. 에틴의 전기열적 생산 플랜트를 위한 전기 에너지는 또한 전기 네트워크로부터 도출될 수 있다. 유사하게, 전기 발전 플랜트는, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 이외의, 추가 전기 소비자에게 또한 공급되거나 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 요건을 초과한 전기 에너지가 전기 네트워크에 공급되도록 하는 치수를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 통합 플랜트의 특히 바람직한 실시양태에서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 증기가 전기열적 공정의 폐열로부터 발생하는 증기 발생기를 포함하고, 전기 발전 플랜트는 전기가 증기로부터 발전되는 장치를 포함하고, 통합 플랜트는 증기 발생기에서 발생된 증기가, 전기가 증기로부터 발전되는 장치에 공급되는 증기 도관을 포함한다. 바람직하게는, 아크 반응기에서 수득된 반응 가스의 간접적인 켄칭이 증기 발생기로서 사용된다. 전기가 증기로부터 발전되는 장치는 바람직하게는 증기 터빈 또는 증기 모터, 특히 바람직하게는 증기 터빈이다. 가장 바람직하게는, 증기 터빈이 가스-및-증기 터빈 발전 플랜트의 일부이다. 이 실시양태에서, 에틴의 생산 플랜트에서 발생된 폐열은 전기 발전을 위해 사용될 수 있고, 전기가 증기로부터 발전되는 장치를 운전하기 위한 연료 요건은 감소할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 통합 플랜트는 에틴 저장소를 추가로 포함한다. 이 저장소는 낮은 전기 공급으로 에틴의 전기열적 생산 플랜트에서 에틴이 약간만 생산되거나 에틴이 전혀 생산되지 않을 때도, 에틴을 추가 생성물로 계속해서 전환시키는 하류 반응을 계속해서 수행할 수 있도록 한다. 에틴의 저장은 바람직하게는 그것을 용매에 용해시킴으로써, 특히 바람직하게는 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리할 때 에틴의 흡수를 위해 사용된 용매에 용해시킴으로써 발생한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 통합 플랜트는 일기 예보 유닛에 연결된다. 일기 예보 유닛과의 이러한 연결은, 한편으로는 전기 공급이 낮을 때, 따라서 전기를 위해 고비용이 들 때, 비용이 들지 않는 초과량 전기를 사용할 가능성 및 전기 발전 플랜트로부터 전기를 제공할 가능성을 이용하고, 다른 한편으로는 하류의, 에틴-소비 플랜트의 계속적인 운전을 위해 충분한 에틴을 항상 제공할 수 있도록, 플랜트의 운전을 조정할 수 있게 한다. 따라서, 일기 예보의 결과에 따라, 예를 들어 에틴 저장소를 높은 또는 낮은 충전 수준이 되도록 할 수 있다. 또한, 에틴의 추가 공정 플랜트가 변형된 운전 모드를 위해 준비되고 설정될 수 있다. 예를 들어, 전기가 상대적으로 장기간 부족할 때, 시스템의 이러한 부재는 감소한 생산 용량에 대하여 설정될 수 있어, 에틴의 부족으로 인한 운전 중단을 피할 수 있다.
또한, 통합 플랜트는 소비 예보를 수행하는 유닛에 연결될 수 있고, 여기서 이 유닛은 바람직하게는 과거의 소비에 관한 데이터를 포함하는 데이터 메모리를 갖는다. 과거의 소비에 관한 데이터는 예를 들어, 전기 수요 및/또는 전기 발전에 있어서의 일일 변동, 주간 변동, 연간 변동 및 추가 변동을 포함할 수 있다. 소비 예보에 관한 데이터는 또한 특별한 변화, 예를 들어 주요 소비자의 유입 또는 상실을 고려할 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 데이터 메모리는 또한 전기 가격에 있어서의 과거의 변동에 관한 데이터도 함유할 수 있다.
전기의 유연한 사용을 위한 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 통합 플랜트에서 수행되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로부터 천연 가스 네트워크에 공급된다. 이러한 경우에, 통합 플랜트는 천연 가스 네트워크에 공급되는 가스 스트림의 양 및/또는 조성이 전기 공급에 따라 변화하도록 운전된다. 이러한 방식으로, 천연 가스 네트워크에 공급된 가스를 발전 또는 변형시킴으로써 화학 에너지의 형태로 천연 가스 네트워크에 저장되는 전기 에너지의 양이 조정될 수 있다.
전기 공급은 전기의 초과 및 전기의 부족 형태를 둘다 취할 수 있다. 전기의 초과는 특정한 시간대에 재생 에너지원으로부터의 전기가 그 시간대의 전기 총 소비량보다 더 많이 제공된다면 나타난다. 전기의 초과는 또한 변동하는 재생 에너지원으로부터 다량의 전기가 제공되고 발전 플랜트의 감축 또는 운전 정지가 고비용을 수반한다면 나타난다. 전기 부족은 재생 에너지원으로부터 비교적 소량이 이용가능하고 비효율적인 발전 플랜트 또는 고비용을 수반하는 발전 플랜트가 운전되어야 한다면 나타난다. 여기서 기재된 전기의 초과 및 전기의 부족 사례는 다양한 방식으로 확인될 수 있다. 예를 들어, 전기 거래 가격이 각 상황의 지표일 수 있는데, 전기의 초과는 전기의 가격 인하를 유도하고 전기의 부족은 전기의 가격 인상을 유도한다. 그러나, 전기의 초과 또는 전기의 부족은 또한 전기 가격에 대한 직접적인 영향 없이 나타날 수도 있다. 예를 들어, 전기의 초과는 또한 풍력 발전 단지의 운영자가 예측되고 판매된 것보다 더 많은 전력을 생산하였을 때도 나타날 수 있다. 마찬가지로, 운영자가 예측된 것보다 적은 전력을 생산하였다면 전기의 부족이 나타날 수 있다. 본 발명에 따라서, 전기의 초과 및 전기의 부족이라는 용어는 이러한 사례를 모두 포함한다.
전기의 유연한 사용을 위한 본 발명에 따른 방법의 제1 실시양태에서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 본 발명에 따른 통합 플랜트에서 전기 공급에 따라 운전되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림은 분리 장치로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림은 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로부터 천연 가스 네트워크에 공급된다.
이러한 제1 실시양태에서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 바람직하게는 평행하게 배열된 다수의 아크 반응기를 포함하고, 전기 공급에 따라, 아크 반응기는 모두 또는 일부만이 운전되거나 어느 것도 운전되지 않는다. 바람직하게는, 아크 반응기는 이러한 목적을 위해 일정하고 최적화된 반응 조건하에 운전되고, 전기 공급에 따라 플랜트 운전을 조정하는 것은 아크 반응기의 운전 정지 또는 기동에 의해서만 수행된다. 별법의 바람직한 실시양태에서, 아크 반응기가 개별적으로 또는 모든 아크 반응기가 가변적인 처리량 및 상응하게 가변적인 전기 소비량으로 운전된다.
전기의 유연한 사용을 위한 본 발명에 따른 방법의 제2 실시양태에서, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 도관을 통해 분리 장치로부터 공급되는 전기 발전 플랜트를 포함하는 본 발명에 따른 통합 플랜트에서, 분리 장치로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로 공급되는 가스 양 대 분리 장치로부터 전기 발전 플랜트로 공급되는 가스 양의 비율은 전기 공급에 따라 변화하고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림은 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로부터 천연 가스 네트워크에 공급된다.
바람직하게는, 이 실시양태에서 양의 비율은 전기 공급이 높을수록, 보다 큰 비율의 가스가 천연 가스 네트워크에 공급되도록 변화한다. 특히 바람직하게는, 중간의 전기 공급이 나타날 때는, 분리 장치로부터의 가스는 모두 또는 대부분이, 특히 80% 초과가 전기 발전 플랜트에 공급되고, 전기 공급이 높을 때는, 전기 발전 플랜트가 운전을 중단하고 분리 장치로부터의 가스는 모두 또는 대부분이, 특히 80% 초과가 천연 가스 네트워크에 공급된다.
본 발명에 따른 방법의 제2 실시양태는 에틴의 전기열적 생산 플랜트가 중간의 전기 공급이 나타날 때나 전기 공급이 높을 때나 양쪽 모두에서 균일하게 운전되도록 하여, 상기 플랜트의 높은 플랜트 이용률을 초래한다. 통합 플랜트에서의 전기 발전 및 천연 가스 네트워크에 도입되는 가스의 감소는 전기 공급이 높을 때 전기 에너지가 추가로 사용되도록 하고, 화학 에너지의 형태로 천연 가스 네트워크에 효과적으로 저장되도록 한다.
전기의 유연한 사용을 위한 본 발명에 따른 방법의 제3 실시양태에서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트가 아크 반응기를 포함하는 본 발명에 따른 통합 플랜트에서, 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물은 냉각을 위해 탄화수소-함유 가스 또는 탄화수소-함유 액체와 혼합되고, 이러한 가스 및/또는 액체의 유형 및/또는 양은 전기 공급에 따라 변화하고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림은 분리 장치에서 이와 같이 생성된 반응 혼합물로부터 분리되어, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림은 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로부터 천연 가스 네트워크에 공급된다.
바람직하게는, 이러한 실시양태에서, 전기 공급이 높을수록, 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물은 보다 다량의 탄화수소-함유 가스 또는 액체와 혼합되거나, 가스 및/또는 액체의 유형은 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물의 열 에너지의 보다 많은 부분이 가스 및/또는 액체의 구성성분의 흡열성 분해를 위해 사용되도록 변화한다. 흡열성 분해를 위해 사용되는 열 에너지의 비율이 어떻게 탄화수소-함유 가스 또는 액체의 조성 변화의 영향을 받을 수 있는가는, 예를 들어 문헌 [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Volume 1, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/14356007.a01_097.pub4, pages 296 to 303]으로부터 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되었다.
흡열성 분해에 의해 수득된 탄화수소는 모두가 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급될 수 있다. 별법으로, 분획으로만 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급될 수 있고, 그 나머지는 에틴의 생산을 위한 공급원료로서 에틴의 전기열적 생산 플랜트에 공급된다.
본 발명에 따른 방법의 상기에 기재된 제1 및 제2 실시양태의 특징은 또한 서로 조합되어 사용될 수 있다. 바람직하게는, 전기 공급이 낮을 때는, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 전기 공급에 따라 운전되고, 전기 공급이 높을 때는, 분리 장치로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치에 공급되는 가스 양 대 분리 장치로부터 전기 발전 플랜트에 공급되는 가스 양의 비율이 변화한다. 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은
a) 전기 공급을 위한 제1 역치값 및 제2 역치값을 설정하는 단계,
b) 전기 공급을 결정하는 단계,
c) 전기 공급이 제1 역치값을 초과한다면, 분리 장치로부터 전기 발전 플랜트에 공급되는 가스의 비율 및 전기 발전 플랜트의 전력 출력을 전기 공급에 따라 변화시키고, 또한 전기 공급이 제2 역치값 미만이라면, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력을 전기 공급에 따라 변화시키는 단계,
d) 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계
를 포함한다.
역치값은 바람직하게는 특정한 시간대에서의 에틴 저장소의 충전 수준에 따라 또는 후속 시간 동안의 에틴의 소비 및 생성의 진행에 대한 예측에 따라 설정된다. 예를 들어, 에틴 저장소의 충전 수준이 낮은 값으로 떨어지면, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력이 그 값 미만으로 감소하는 역치값은 하한값으로 설정된다.
전기 공급은 전기 생산자 및/또는 전기 소비자와의 합의에 의해 직접적으로 또는 무역 플랫폼(platform) 및/또는 OTC 방법 및 연합 전기 가격에 의해 간접적으로 결정될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 전기 공급은 풍력 에너지 및/또는 태양 에너지로부터 전기를 생산하는 전기 생산자와의 합의에 의해 결정된다. 추가로 바람직한 실시양태에서, 전기 공급은 무역 플랫폼의 전기 가격에 의해 결정된다.
전기 공급이 풍력 에너지 및/또는 태양 에너지로부터 전기를 생산하는 전기 생산자와의 합의에 의해 결정된다면, 바람직하게는 전기 발전 플랜트의 전력 출력은 제1 역치값을 초과하였을 때의 전기 초과량에 따라 변화하고, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력은 제2 역치값에 도달하지 않았을 때의 전기 부족량에 따라 변화한다.
전기 공급이 무역 플랫폼의 전기 가격에 의해 결정된다면, 바람직하게는 전기 발전 플랜트의 전력 출력은 제1 역치값을 초과하였을 때의 미리 결정된 하한값으로 변화하고, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력은 제2 역치값에 도달하지 않았을 때의 미리 결정된 하한값으로 변화한다.
중간의 전기 공급이 나타날 때 에틴의 전기열적 생산 플랜트 및 전기 발전 플랜트의 공동 운전은 놀랍게도 두 플랜트 모두의 장기 운전 시간이 달성되도록 하여, 플랜트의 높은 수준의 수익성이 달성된다.
마찬가지로, 제2 및 제3 실시양태의 특징이 또한 서로 조합될 수 있다. 에틴의 전기열적 생산 플랜트가 전기열적 공정의 폐열로부터 증기가 발생되는 증기 발생기를 포함하고, 전기 발전 플랜트가 이러한 증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 포함하는 통합 플랜트가 이러한 목적을 위해 특히 유리하게 사용된다. 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물의 냉각을 위해 사용되는 가스 및/또는 액체의 유형 및/또는 양을 변화시킴으로써, 전기 발전을 위해 증기 터빈에 직접 사용되는 에틴의 전기열적 생산으로부터 유래된 열의 분획 및 흡열성 분해의 생성물과 함께 화학 에너지의 형태로 천연 가스 네트워크에 저장되는 분획을 조정할 수 있다.
마지막으로, 제1 및 제3 실시양태의 특징 또는 3개의 실시양태 모두의 특징이 또한 서로 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소 저장소를 포함하고, 이 저장소로부터 수소는 천연 가스 파이프라인에 도입되고, 도입되는 수소의 양은 천연 가스 파이프라인에서의 가스 유량에 따라, 천연 가스 파이프라인에서의 가스의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도 또는 이러한 가스 성질의 조합이 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 설정된다. 수소의 도입은 천연 가스 네트워크에 도입되어야 하는 가스의 도입 후에 천연 가스 파이프라인에서의 이러한 가스 성질을 측정함으로써 제어될 수 있다.
또한, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소 및 탄화수소-함유 가스의 가스 혼합물 저장소를 포함할 수 있고, 가스 혼합물은 이 저장소로부터 천연 가스 파이프라인에 도입될 수 있고, 도입되는 가스 혼합물의 양은 천연 가스 파이프라인에서의 가스 유량에 따라, 천연 가스 파이프라인에서의 가스의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도 또는 이러한 가스 성질의 조합이 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 설정된다.
본 발명에 따른 방법의 추가로 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소 및 탄화수소-함유 가스를 위한 별개의 저장소 및 이러한 저장소에 연결된 가스의 혼합 장치를 포함한다. 가스의 혼합 장치에서, 수소 및 탄화수소-함유 가스가 혼합되고, 양의 비율은 생성된 가스 혼합물의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도 또는 이러한 가스 성질의 조합이 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 설정된다. 바람직하게는, 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물로부터 에틴을 분리하는 분리 장치에서 분리된 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소, 특히 에탄, 에텐, 프로판, 프로펜, 부탄 및/또는 부텐이 탄화수소-함유 가스로서 사용된다. 가스 성질의 설정 후에 초래된 가스 혼합물은 이어서 천연 가스 네트워크에 공급된다. 바람직하게는, 생성된 가스 혼합물의 웨버 지수는 천연 가스 네트워크에 공급되는 가스의 웨버 지수 대 천연 가스 네트워크에 있는 가스의 웨버 지수의 비율이 0.9:1 내지 1:0.9, 특히 0.95:1 내지 1:0.95의 범위에 있도록 설정된다.
추가 가스, 예컨대 산소, 질소 및 바람직하게는 공기가 웨버 지수를 강하시키거나 다른 특징적인 변수를 가스 파이프라인의 운전자에 의해 지시된 값으로 설정하기 위해 적용가능한 실시 기준에 의해 설정된 범위 내에서 추가로 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가로 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소가 이산화탄소 또는 일산화탄소와 반응하여 메탄을 생성하는 메탄화 반응기를 포함하고, 여기서 수소를 함유하는 가스 스트림은 분리 장치로부터 메탄화 반응기에 공급되고, 메탄화 반응기에서 생성된 메탄은 천연 가스 네트워크에 공급된다. 수소의 메탄으로의 전환에 의해 수소의 천연 가스 네트워크로의 공급에 대한 제약을 피할 수 있고, 또한 가스가 천연 가스 파이프라인에서 낮은 가스 유량을 갖는 시점에도 천연 가스 네트워크에 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가로 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소 및 일산화탄소가 반응하여 탄화수소를 생성하는 피셔-트롭쉬 반응기를 포함하고, 여기서 수소를 함유하는 가스 스트림은 분리 장치로부터 피셔-트롭쉬 반응기에 공급되고, 피셔-트롭쉬 반응기에서 생성된 가스상 탄화수소는 천연 가스 네트워크에 공급된다. 이 실시양태는 석탄으로부터의 에틴의 전기열적 생산 및 EP 0 133 982 A2에서 개시된 코크스의 합성 가스로의 후속 가스화와 함께 특히 유리하게 사용될 수 있다. 이렇게 수득된 합성 가스는 에틴의 전기열적 생산에서 형성된 수소와 함께 공급원료로서 피셔-트롭쉬 반응기에 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치는 수소화 반응기를 포함하고, 여기서 불포화 탄화수소를 함유하는 가스 스트림은 분리 장치로부터 수소화 반응기에 공급되고, 수소화 반응기에서 생성된 포화 탄화수소는 천연 가스 네트워크에 공급된다. 이 실시양태는 에틴의 전기열적 생산이 아크 반응기에서 수행될 때 특히 유리하게 사용될 수 있고, 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물은 냉각을 위해 탄화수소-함유 가스 또는 탄화수소-함유 액체와 혼합되고, 불포화 탄화수소가 분해에 의해 형성되며, 수소 및 불포화 탄화수소를 함유하는 가스 스트림은 생성된 가스 혼합물로부터 분리되고, 이러한 가스 스트림이 수소화 반응기에 공급된다. 이러한 가스 스트림 중의 불포화 탄화수소의 수소화에 의해, 가스 스트림의 수소 함량은 상당한 에너지 손실 없이 감소할 수 있고, 천연 가스 네트워크에 공급하기에 매우 적합한 가스 혼합물이 수득될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법의 경우에, 에틴의 전기열적 생산 플랜트는 전기 공급에 따라 천연 가스 네트워크로부터의 가스에 의해 운전되는 가스 발전 플랜트로부터 전기를 도출해낸다. 이 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는
a) 전기 공급을 위한 제1 역치값 및 제2 역치값을 설정하는 단계,
b) 전기 공급을 결정하는 단계,
c) 전기 공급이 제1 역치값을 초과한다면, 가스 발전 플랜트의 전력 출력을 전기 공급에 따라 변화시키고, 또한 전기 공급이 제2 역치값 미만이라면, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력을 전기 공급에 따라 변화시키는 단계,
d) 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계
를 포함한다.
역치값은 바람직하게는 에틴 저장소의 현재의 충전 수준에 따라 또는 후속 시간 동안의 에틴의 소비 및 생성의 진행에 대한 예측에 따라 설정된다. 예를 들어, 에틴 저장소의 충전 수준이 낮은 값으로 떨어지면, 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력이 그 값 미만으로 감소하는 역치값은 하한값으로 설정된다.
전기 공급은 전기 생산자 및/또는 전기 소비자와의 합의에 의해 직접적으로 또는 무역 플랫폼 및/또는 OTC 방법 및 연합 전기 가격에 의해 간접적으로 결정될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 전기 공급은 풍력 에너지 및/또는 태양 에너지의 전기 생산자와의 합의에 의해 결정된다. 추가로 바람직한 실시양태에서, 전기 공급은 무역 플랫폼의 전기 가격에 의해 결정된다.
전기 발전 플랜트의 출력 감소가 발생하는 제1 역치값의 절대 수준은 본 발명의 방법의 이 실시양태에서 중요하지 않으며, 경제적 기준에 따라 설정될 수 있다. 에틴의 전기열적 생산 플랜트의 출력 감소가 발생하는 제2의 미리 결정된 값도 마찬가지이다. 제1 역치값 및 제2 역치값은 바람직하게는 동일하게 선택된다.
바람직하게는, 전기 공급이 높을 때, 에틴의 생산을 위해 사용되는 전기 에너지는 적어도 부분적으로 재생 에너지원으로부터, 특히 바람직하게는 풍력 및/또는 태양 에너지로부터 기원한다. 그러나, 현재의 독일 법제에 따르면, 재생 에너지원으로부터 수득된 전기는 특정한 시간대에 수요가 없더라도 전기 네트워크에 공급될 수 있고 그에 대한 대가가 지불되어야 한다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 통상적으로 발전된 전기가 때로는 "초과량"이 될 수 있는데, 그 이유는 발전 플랜트 운영자에게 전기를 원가 미만으로 판매하는 것보다 발전 플랜트를 낮은 출력으로 정지시키는 것이 수익성이 더 낮을 수 있기 때문이다. 통상의 플랜트의 계속적인 운전으로부터 수득된 이러한 전기 에너지 초과량은 본 발명의 방법에 의해 경제적으로 사용, 특히 저장될 수 있다.
전기 공급은 바람직하게는 일기 예보 데이터로부터 사전에 계산된다. 사전에 계산된 전기 공급을 기준으로, 전기 공급을 위한 상기에 언급된 역치값은 바람직하게는 예보 시간대에, 계획된 양의 에틴이 생산될 수 있도록 선택된다.
본 발명에 따른 방법의 추가로 바람직한 실시양태는 본 발명에 따른 통합 플랜트의 상기에 제공된 상세한 설명으로부터 유래된다.
본 발명의 통합 플랜트 및 방법은 매우 경제적이고 자원을 보존하는 방식으로 에틴을 생산하는 데에 적합하다. 에틴은 다양한 가치있는 중간체 생성물로 변형될 수 있고, 그와 동시에 이러한 방식으로 이산화탄소 배출의 놀라운 감소를 달성할 수 있다.
이러한 놀라운 감소는 상승적으로 작용하는 다수의 인자에 기반한다. 여기에는 에틴의 생산이 전기 공급에 따라 매우 유연하게 조정되도록 하면서, 재생 에너지원으로부터의 전기가 에틴의 생산을 위해 사용될 수 있다는 사실이 포함된다. 추가로, 수소가 매우 높은 전기 효율로 수득될 수 있고, 이산화탄소의 방출 없이 전기 에너지의 발전에 사용될 수 있다. 추가로, 열이 가치있는 유도체의 생성 동안에 흔히 방출된다. 이러한 폐열은 공정의 다른 부분에서의 열 요건을 해결하는 데에 흔히 사용될 수 있다 (예를 들어, 증류에 의한 분리 공정의 경우에). 이산화탄소의 배출은, 한편으로 탄화수소의 산화가 공정의 열을 발생시키기 위해 필요하다면 그에 상응하게 감소한다. 비엔탈피는 동일한 최종 생성물, 예를 들어 에틸렌 또는 프로필렌의 합성을 위해 대체 사용되는 다른 통상의 탄화수소의 경우보다 에틴의 경우에 더 높다. 그 결과, 보다 많은 폐열이 일반적으로 전환 동안에 발생할 수 있고 다른 전환을 위해 사용될 수 있다.
추가로, 생성된 에틴이 아세톤, 부탄디올 또는 30 g/몰 이상의 분자량을 갖는 불포화 화합물의 생산을 위해 사용된다고 규정될 수 있다. 30 g/몰 이상의 분자량을 갖는 불포화 화합물은 특히 비닐 에테르, 바람직하게는 메틸 비닐 에테르 또는 에틸 비닐 에테르; 비닐 할라이드, 바람직하게는 비닐 클로라이드; 아크릴로니트릴; 불포화 알콜, 바람직하게는 알릴 알콜, 프로파르길 알콜, 부틴디올 및/또는 부텐디올; 비닐 아세틸렌; 아크릴산 및 아크릴산 에스테르; 비닐 알콜의 에스테르, 바람직하게는 비닐 아세테이트; 부타디엔 및 부텐을 포함한다.
생성된 에틴은 또한 선택적으로 에텐으로 수소화될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태는 도 1에 기반하여 하기 실시예에 의해 설명된다.
도 1은 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1), 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물 (3)로부터 에틴을 분리하는 분리 장치 (2) 및 가스를 천연 가스 네트워크 (5)에 도입하는 장치 (4)를 포함하는, 본 발명에 따른 통합 플랜트의 구조를 개략적으로 도시한다.
에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)에서, 에틴이 도관 또는 이송 요소 (14)를 통해 공급된 탄화수소-함유 출발 물질로부터 생성된다. 천연 가스 및 저급 탄화수소, 특히 C2-C4 탄화수소가 탄화수소-함유 출발 물질로서 적합하다. 그러나, 별법으로, 석탄이 또한 출발 물질로서 사용될 수 있고, 그의 휘발성 구성성분은 에틴으로 전환된다. 에틴의 전기열적 생산을 위한 전력은 전기 네트워크 (16)로부터 전기 라인 (15)을 통해 도출된다. 에틴의 전기열적 생산은 바람직하게는 아크 반응기 (도시되지 않음)에서 수행된다.
에틴의 전기열적 생산에서 수득된 반응 혼합물 (3)은 분리 장치 (2)에 공급되고, 여기서 에틴이 반응 혼합물로부터 분리되어 도관 (17)을 통해 생성물로서 수득된다. 에틴의 분리에서, 수소 및 에틴과 상이한 탄화수소 뿐만 아니라, 추가 구성요소, 예컨대 카본 블랙 및 황-함유 화합물이 분리된다. 수소 및 에틴과 상이한 탄화수소는 분리 장치에서 수소 및 탄화수소를 함유하는 가스 스트림의 형태로 수득될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 수소 및 탄화수소의 부분적인 또는 완전한 분리가 수행되고, 가스의 수소-풍부 스트림은 도관 (6)을 통해, 또한 별도로, 가스의 탄화수소-풍부 스트림은 도관 (7)을 통해 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)에 공급된다.
가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)로부터, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스는 연결 도관 (18)을 통해 천연 가스 네트워크 (5)에 도입된다. 도 1에 도시된 바람직한 실시양태에서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)는 수소 저장소 (8), 탄화수소-함유 가스 저장소 (9) 및 가스의 혼합 장치 (10)를 추가로 포함하고, 이 혼합 장치에 의해 수소, 탄화수소-함유 가스 및 가능하게는 추가 가스가 혼합될 수 있어, 특별하게 설정된 조성을 갖는 가스 스트림이 연결 도관 (18)을 통해 천연 가스 네트워크 (5)에 도입될 수 있다.
도 1에 도시된 실시양태에서, 통합 플랜트는 또한 전기 발전 플랜트 (11)를 포함하고, 이 발전 플랜트에는 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 도관 (12)을 통해 분리 장치 (2)로부터 공급된다. 전기 발전 플랜트 (11)에서, 전기가 가스로부터 발전된다. 이는 연소 공정에 의해, 바람직하게는 전기가 가스 및 증기 터빈에 의해 발전되는 가스-및-증기 발전 플랜트에서 발생할 수 있다. 그러나, 별법으로, 연료 전지가 또한 수소 및/또는 탄화수소-함유 가스로부터의 전기 발전에 사용될 수 있다. 전기 발전 플랜트 (11)에서 발전된 전기는 전기 라인 (19 및 15)을 통해 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)에 공급되고 에틴의 전기열적 생산을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 전기 발전 플랜트 (11)에서 발전된 전기는 또한 선택적으로, 특히 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)가 운전 중단되었거나 전기 발전 플랜트 (11)에서 발전된 것보다 적은 전기를 소비한다면 전기 네트워크 (16)에 공급될 수도 있다.
분리 장치 (2)로부터 도관 (12)을 통해 수소 및/또는 탄화수소를 공급하는 것에 대한 대안으로서, 수소 및/또는 탄화수소는 또한 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)의 저장소 (8 및/또는 9)로부터 전기 발전 플랜트 (11)에 공급될 수 있다. 전기 발전 플랜트 (11)는 또한 도 1에 도시되지 않은 장치를 통해 추가 연료가 공급될 수 있다.
도 1에 도시된 실시양태에서, 통합 플랜트는 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)에서 증기 발생기 (도시되지 않음), 전기 발전 플랜트 (11)에서 증기 터빈 (도시되지 않음), 및 증기 발생기에서 발생된 증기가 증기 터빈에 공급되는 증기 도관 (13)을 추가로 포함한다.
부호 목록:
1: 에틴의 전기열적 생산 플랜트
2: 에틴을 분리하는 분리 장치
3: 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물
4: 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치
5: 천연 가스 네트워크
6: 수소를 함유하는 가스 스트림을 위한 도관
7: 탄화수소를 함유하는 가스 스트림을 위한 도관
8: 수소 저장소
9: 탄화수소-함유 가스 저장소
10: 가스의 혼합 장치
11: 전기 발전 플랜트
12: 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림을 위한 도관
13: 증기 도관
14: 탄화수소-함유 출발 물질을 위한 도관 또는 이송 요소
15: 전기 라인
16: 전기 네트워크
17: 에틴을 위한 도관
18: 천연 가스 네트워크와의 연결 도관
19: 전기 라인

Claims (25)

  1. 에틴의 전기열적(electrothermic) 생산 플랜트(plant) (1) 및 에틴의 전기열적 생산의 반응 혼합물 (3)로부터 에틴을 분리함과 동시에, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림을 수득하는 분리 장치 (2)를 포함하고, 가스를 천연 가스 네트워크 (5)에 도입하는 장치 (4)를 가지며, 이 장치에 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 하나 이상의 도관 (6, 7)을 통해 분리 장치 (2)로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  2. 제1항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 하나 이상의 수소 저장소 (8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 하나 이상의 탄화수소-함유 가스 저장소 (9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 가스의 혼합 장치 (10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가, 수소가 이산화탄소 또는 일산화탄소와 반응하여 메탄을 생성하는 메탄화 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가, 수소 및 일산화탄소가 반응하여 탄화수소를 생성하는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가, 수소 및 불포화 탄화수소가 반응하여 포화 탄화수소를 생성하는 수소화 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 발전 플랜트 (11)를 추가로 포함하며, 이 전기 발전 플랜트에 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림이 도관 (12)을 통해 분리 장치 (2)로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  9. 제8항에 있어서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)가, 전기열적 공정의 폐열로부터 증기가 발생되는 증기 발생기를 포함하고, 전기 발전 플랜트 (11)는 증기로부터 전기가 발전되는 장치를 포함하는 것이고, 증기 발생기에서 발생된 증기가, 증기로부터 전기가 발전되는 장치에 공급되는 증기 도관 (13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 전기 발전 플랜트 (11)가 가스-및-증기 터빈 발전 플랜트인 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 일기 예보 유닛에 연결된 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)가 아크 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 플랜트.
  13. 에틴의 전기열적 생산이 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 통합 플랜트에서 수행되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치로부터 천연 가스 네트워크에 공급되고, 천연 가스 네트워크에 공급되는 가스 스트림의 양 및/또는 조성이 전기 공급에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는, 전기의 유연한 사용 방법.
  14. 제13항에 있어서, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 통합 플랜트에서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)가 전기 공급에 따라 운전되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림이 분리 장치 (2)로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)에 공급되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)로부터 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 통합 플랜트에서, 에틴의 전기열적 생산이 수행되고, 분리 장치 (2)로부터 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)에 공급되는 가스 양 대 분리 장치 (2)로부터 전기 발전 플랜트 (11)에 공급되는 가스 양의 비율이 전기 공급에 따라 변화하고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)로부터 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제12항에 따른 통합 플랜트에서, 에틴의 전기열적 생산이 아크 반응기에서 수행되고, 아크 반응기에서 나오는 가스 혼합물이 냉각을 위해 탄화수소-함유 가스 또는 탄화수소-함유 액체와 혼합되고, 이러한 가스 및/또는 액체의 유형 및/또는 양은 전기 공급에 따라 변화하고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 하나 이상의 가스 스트림이 이와 같이 생성된 반응 혼합물로부터 분리 장치 (2)에서 분리되어 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)에 공급되고, 수소 및/또는 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)로부터 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 수소 저장소 (8)를 포함하고, 이 저장소로부터 수소가 천연 가스 파이프라인에 도입되고, 도입되는 수소의 양은 천연 가스 파이프라인에서의 가스 유량에 따라, 천연 가스 파이프라인에 있는 가스의 웨버 지수(Wobbe index), 발열량 또는 밀도 또는 이러한 가스 성질의 조합이 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 수소 및 탄화수소-함유 가스를 위한 별개의 저장소 (8, 9), 및 이러한 저장소에 연결된 가스의 혼합 장치 (10)를 포함하고, 가스의 혼합 장치 (10)에서 수소 및 탄화수소-함유 가스가 혼합되고, 양의 비율은 생성된 가스 혼합물의 웨버 지수, 발열량 또는 밀도 또는 이러한 가스 성질의 조합이 미리 결정된 범위 내에서 유지되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가, 수소 및 이산화탄소가 반응하여 메탄을 생성하는 메탄화 반응기를 포함하고, 수소를 함유하는 가스 스트림이 분리 장치 (2)로부터 메탄화 반응기에 공급되고, 메탄화 반응기에서 생성된 메탄이 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가, 수소 및 일산화탄소가 반응하여 탄화수소를 생성하는 피셔-트롭쉬 반응기를 포함하고, 수소를 함유하는 가스 스트림이 분리 장치 (2)로부터 피셔-트롭쉬 반응기에 공급되고, 피셔-트롭쉬 반응기에서 생성된 가스상 탄화수소가 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 천연 가스 네트워크에 도입하는 장치 (4)가 수소화 반응기를 포함하고, 불포화 탄화수소를 함유하는 가스 스트림이 분리 장치 (2)로부터 수소화 반응기에 공급되고, 수소화 반응기에서 생성된 포화 탄화수소가 천연 가스 네트워크 (5)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 공급이 일기 예보 데이터로부터 사전에 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)가 전기 공급에 따라 천연 가스 네트워크 (5)로부터의 가스에 의해 운전되는 가스 발전 플랜트로부터 전기를 도출해내는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    a) 전기 공급을 위한 제1 역치값 및 제2 역치값을 설정하는 단계,
    b) 전기 공급을 결정하는 단계,
    c) 전기 공급이 제1 역치값을 초과한다면, 가스 발전 플랜트의 전력 출력을 전기 공급에 따라 변화시키고, 또한 전기 공급이 제2 역치값 미만이라면, 에틴의 전기열적 생산 플랜트 (1)의 출력을 전기 공급에 따라 변화시키는 단계,
    d) 단계 b) 및 c)를 반복하는 단계
    를 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제1 역치값 및 제2 역치값이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
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