LU103404B1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen EinsatzstoffInfo
- Publication number
- LU103404B1 LU103404B1 LU103404A LU103404A LU103404B1 LU 103404 B1 LU103404 B1 LU 103404B1 LU 103404 A LU103404 A LU 103404A LU 103404 A LU103404 A LU 103404A LU 103404 B1 LU103404 B1 LU 103404B1
- Authority
- LU
- Luxembourg
- Prior art keywords
- methanol
- carbon
- containing feedstock
- stream
- processing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/1516—Multisteps
- C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
- C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff. Bei einem Verfahren bei dem die Effizienz und Energienutzung optimiert wird, sind mindestens die folgenden Schritte umfasst: Aufbereitung mindestens eines kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (2); Vergasung in einem Vergaser (3) oder Pyrolyse in einem Pyrolyseofen des aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes, zum Erhalt eines Rohsynthesegases; Aufbereitung des Rohsynthesegases (4) zum Erhalt eines Synthesegases; Methanolsynthese (5) zum Erhalt von Rohmethanol; Entspannung des Rohmethanols in einem Niederdruckabscheider (7), Destillation des entspannten Rohmethanols zum Erhalt von Methanol und eines Kopfproduktes; Entnahme eines Teilsstroms der Methanolsynthese (5) und Zuführen mindestens eines Teils des Teilstroms zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes.
Description
230557 P00LU 09.10.2024
LU103404
Beschreibung
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff.
Daneben betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff.
Die Herstellung von Methanol erfolgt durch eine exotherme Reaktion, welche als Edukte
Wasserstoff und Kohlenstoffoxide vorsieht, welche einem entsprechenden Reaktor fur die Methanolsynthese als Gasstrom zugeführt werden. Diese Stoffe können aus verschiedenen Quellen gewonnen werden.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, einen kohlenstoffhaltigen Energietragerstrom einer
Dampfreformierung oder etwa einer katalytischen partiellen Oxidation zu unterziehen, sodass ein Synthesegas im Wesentlichen aufweisend Wasserstoff und Kohlenstoffoxide erhalten wird. Je nach Art des Energietragers und Art der Erzeugung des
Synthesegases werden dabei unterschiedliche Anteile von Wasserstoff und den
Kohlenstoffoxiden - und damit eine unterschiedliche Stôchiometrie - im Synthesegas erreicht. Die resultierende Stéchiometrie kann dann durch verschiedene Maßnahmen wie etwa das Unterziehen einer Wassergas- Shift- Reaktion angepasst werden. Ein
Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass bereits der Energieträger selbst - z. B.
Erdgas - regelmäßig mit einem hohen Druck bereitgestellt werden kann, sodass nach dem Gewinnen des Synthesegases nur eine vergleichsweise geringe Druckerhôhung zum Erreichen des fur die Methanolsynthese erforderlichen Drucks notwendig ist.
230557 P00LU 09.10.2024 -2-
LU103404
Eine weitere Möglichkeit zum Bereitstellen der Edukte für die Synthese von Methanol besteht darin, einen Gasstrom mit einem hohen Kohlenstoffdioxidanteil und ohne
Wasserstoff zu verwenden. Ein solcher Gasstrom kann etwa aus einem Rauchgas gewonnen werden, also aus einem Abgas einer Verbrennung. Ebenso kônnte ein solcher Gasstrom aus einer Anlage zum Herstellen von Bioethanol erhalten werden. Da ein solches Rauchgas also keinen Wasserstoff aufweist, muss bei dieser Variante der
Wasserstoff aus einer anderen Quelle bereitgestellt werden, beispielsweise aus einer
Elektrolyse. Regelmäßig wird für die Methanolsynthese das Gas mit den Edukten in einem Kreislauf zirkuliert, da üblicherweise ein einmaliger Durchgang dieses Gases durch den Reaktor nicht zu einer ausreichend weitgehenden Umsetzung in Methanol führt.
Das umgesetzte Methanol wird regelmäßig durch Kondensation aus dem zirkulierenden
Gas entfernt. Gleichzeitig sammeln sich durch die Zirkulation aber auch inerte Stoffe an, welche durch diese Kondensation nicht ausreichend entfernt werden können. Zur
Entfernung dieser Stoffe aus dem Kreislauf ist es erforderlich, einen Teil des zirkulierenden Gases als Purgegas abzuführen, welches Purgegas dann beispielsweise verfeuert werden kann.
Zukunftsorientierte Verfahren beziehungsweise Anlagen nutzen eine organische
Substanz, wie z. B. Biomasse, die vergast wird, um Methanol zu synthetisieren. Dafür gibt es verschiedene Vorgehensweisen. Im Vergleich zu Anlagen zur Synthese von
Methanol aus fossilen Brennstoffen benötigen diese Anlagen beziehungsweise
Verfahren aufwändigere Vorbehandlungen und ferner auch eine Gasreinigung.
In einer typischen Methanolanlage wird die Vergasung mit Dampf und Sauerstoff durchgeführt. Der Grund für die Verwendung von Wasserdampf liegt darin, dass die
Biomasse thermisch zersetzt wird und der Wasserdampf mit dem Kohlenstoff aus der organischen Substanz unter Bildung von Wasserstoff reagiert. Die Methanolsynthese erfolgt unter hohem Druck, und wenn Luft für die Synthese verwendet wird, erhöht der in der Luft enthaltene Stickstoff die erforderliche Leistung, und der enthaltene Stickstoff verringert außerdem die Effizienz der Methanolsynthese. Daher wird die Verwendung von Sauerstoff vorgezogen.
230557 P00LU 09.10.2024 -3-
LU103404
Herkômmiliche Anlagen, die bislang ohne Biomasse oder vergleichbare kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe betrieben wurden, sind in Bezug auf die Kosten als
Anlagensystem zur Synthese von Methanol speziell aus Biomasse nur bedingt wettbewerbsfähig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anlage zur
Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, insbesondere
Biomasse oder einem vergleichbaren kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, bereitzustellen, bei denen die Effizienz und Energienutzung optimiert wird.
Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 dadurch gelôst, dass das Verfahren mindestens die folgenden
Schritte umfasst: Aufbereitung von mindestens einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff;
Vergasung in einem Vergaser und/oder Pyrolyse in einem Pyrolyseofen des aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes, zum Erhalt eines Rohsynthesegases;
Aufbereitung des Rohsynthesegases zum Erhalt eines Synthesegases;
Methanolsynthese zum Erhalt von Rohmethanol; Destillation des Rohmethanols zum
Erhalt von Methanol und einem Kopfprodukt; Entnahme eines Teilsstroms der
Methanolsynthese und Zuführen mindestens eines Teils des Teilstroms zur
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes.
Unter einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff sind insbesondere kohlenstoffhaltige
Feststoff und/oder kohlenstoffhaltige Flüssigkeiten zu verstehen. Bevorzugt handelt es sich bei dem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff um Biomasse. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff um Abfälle, beispielsweise um
Hausmüll, Plastik, etc..
Entsprechend kann die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes unterschiedlich gestaltet werden, wobei dem Fachmann klar ist, dass die Aufbereitung fur unterschiedliche Einsatzstoffe unterschiedlich ausfallen kann und muss. Die
Aufbereitung kann dabei Schritte wie das Trocknen und/oder Zerkleinern des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes beinhalten. Torrefizierung ist eine weitere Möglichkeit,
230557 P00LU 09.10.2024 -4-
LU103404 um beispielsweise Biomasse beziehungsweise Feststoff aufzubereiten. Eine andere
Möglichkeit wäre eine Art Karbonisierung.
Je nachdem, wie die Vergasung und/oder Pyrolyse des aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes erfolgt, muss die Aufbereitung entsprechend auf dieses Verfahren angepasst werden. Bei einem Flugstromvergaser ist es in der Regel erforderlich, die Struktur des kohlenstoffhaltigen Stoffes aufzubrechen, um ein akzeptables Ergebnis zu erzielen. Bei Festbettvergasern oder Wirbelschichtvergasern ist die Aufbereitung in der Regel weniger aufwendig.
Die Methanolsynthese findet in einem geeigneten Reaktorsystem statt. Am weitesten verbreitet sind adiabate Reaktoren und quasi isotherme Reaktoren. In adiabaten
Reaktoren mit einem einzigen Katalysatorbett wird die Reaktion durch Zugabe von kaltem Gas an mehreren Stellen gequencht. Das Temperaturprofil entlang der
Reaktorachse ist daher sagezahnférmig. In Reaktoren, in denen das Synthesegas durch mehrere axial hintereinander angeordnete Reaktorschichten strômt, wird die
Reaktionswärme durch Zwischenkühler abgeführt. In diesen Reaktoren strômt das
Synthesegas axial, radial oder axial/radial durch die Katalysatorbetten.
Der quasi-isotherme Standardreaktor besteht aus einem Rôhrenreaktor mit Kühlung durch Wasser. Der Katalysator befindet sich in Rohren, die zur Abfuhr der
Reaktionswärme von Wasser am Siedepunkt umgeben sind. Die Temperatur des
Kühlmediums wird durch einen voreingestellten Druck in der Dampftrommel eingestellt.
Das Synthesegas strômt in axialer Richtung durch die Rohre.
Mehrere hintereinandergeschaltete Reaktoren sind ebenfalls môglich, die gemeinsam eine Einrichtung zur Methanolsynthese bilden.
In einer ersten Kolonne der Destillations-Sektion einer Methanol-Anlage werden in erster Linie aus dem Rohmethanol leichtflüchtige, gelöste Komponenten, wie
Kohlenoxide, Methan und Wasserstoff über Kopf abgezogen. Dieses Kopfprodukt kann dann als Brenngas verwendet werden. Es enthält jedoch eine große Menge an CO», was seinen Heizwert begrenzt, sowie viele leichtflüchtige Bestandteile, deren
230557 P00LU 09.10.2024 -5-
LU103404
Verbrennung zu größeren CO,-Emissionen führt. Darüber hinaus enthält das
Kopfprodukt eine grôBere Menge an Methanol.
Rohmethanol, das den Reaktor verlässt, enthält Wasser und andere Verunreinigungen.
Menge und Zusammensetzung dieser Verunreinigungen hängen von den
Reaktionsbedingungen, dem Einsatzgas sowie der Art und Lebensdauer des
Katalysators ab. Das Rohmethanol enthält niedrigsiedende und hochsiedende
Bestandteile (leichte und schwere). Zu den Leichtsiedern gehören hauptsächlich gelöste Gase (z. B. CO»), Dimethylether, Methylformiat und Aceton. Zu den schweren
Enden gehören höhere Alkohole, langkettige Kohlenwasserstoffe, höhere Ketone und
Ester niederer Alkohole.
Die Verunreinigungen im Rohmethanol werden im Allgemeinen in zwei Stufen abgetrennt. Zunächst werden alle Bestandteile, die bei einer niedrigeren Temperatur als
Methanol sieden, in einer Leichtsiederkolonne entfernt. Das reine Methanol wird dann in einer oder mehreren Destillationskolonnen über Kopf destilliert. Wenn die Kolonnen bei unterschiedlichen Drücken arbeiten, kann die Kondensationswärme der Dämpfe der
Kolonne, die bei höherem Druck arbeitet, zur Beheizung der Kolonne mit niedrigerem
Druck genutzt werden.
Einige Komponenten bilden azeotrope Gemische mit Methanol, z. B. Aceton,
Ethylformiat, Methylacetat, Ethylacetat und Methylproprionat.
Erfindungsgemäß wird in der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration der Abgastrom aus dem Methanolsyntheseloop nach der Methanol-Rückgewinnung direkt als Brenngas der Aufbereitung zugeführt, um die Energie des Stroms zu nutzen. Durch diese
Verschaltung können die Restgasströme der Methanol-Anlage noch sinnvoll als
Brenngas genutzt werden und reduzieren so den Bedarf an externem Gas bzw. kann die Zugabe von externem Gas vermieden werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
230557 P00LU 09.10.2024 -6-
LU103404
Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Teilstrom vor der Zuführung in die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffes in eine erste Methanolrückgewinnungseinheit geleitet wird, wobei in der ersten Methanolrückgewinnungseinheit ein erster methanolbeladener Strom und ein erster methanolarmer Teilstrom anfällt. Bei der Methanolrückgewinnungseinheit kann es sich insbesondere um eine Methanol-Waschkolonne handeln.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Rohmethanol in einem Niederdruckabscheider entspannt wird, dass der erste methanolbeladene Strom dem Niederdruckabscheider zugeführt wird. Denkbar ist auch, dass der erste methanolbeladene Strom direkt der Destillation zugeführt wird.
Zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäRen Verfahrens vorgesehen sein, dass der Teilstrom vor der Zuführung in die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes in eine Wasserstoffrückgewinnungseinheit geleitet wird, wobei ein wasserstoffreicher Strom und ein wasserstoffarmer Teilstrom anfällt und wobei der wasserstoffreiche Strom der Methanolsynthese zugeführt wird. Auf diese
Weise werden Wasserstoffverluste minimiert. Bei kombinierter Nutzung der
Wasserstoffrückgewinnungseinheit und der Methanolriickgewinnungseinheit kann die
Wasserstoffrückgewinnungseinheit der Methanolrückgewinnungseinheit vor- oder nachgeschaltet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Rückführung zumindest eines Teils des Kopfproduktes in die
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes erfolgt. Auf diese Weise kann das
Kopfprodukt als Brenngas eingesetzt werden.
Zusätzlich oder alternativ ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBen
Verfahrens vorgesehen, dass das Kopfprodukt vor der Rückführung in eine zweite
Methanolrückgewinnungseinheit geleitet wird, wobei in der zweiten
Methanolrückgewinnungseinheit ein zweiter methanolbeladener Strom und ein zweiter methanolarmer Teilstrom anfällt, wobei der zweite methanolbeladene Strom der
Destillation oder dem Rohmethanol vor der Destillation zugeführt wird. Bei der zweiten
230557 P00LU 09.10.2024 -7-
LU103404
Methanolrückgewinnungseinheit kann es sich insbesondere um eine Methanol-
Waschkolonne handeln. Das Kopfprodukt der Destillationskolonne kann auch nach der
Methanol-Rückgewinnung in einer Waschkolonne zur Aufbereitung geleitet werden, um den Gasstrom als Brenngas einzusetzen. Somit kônnen zuvor Wertprodukte aus dem
Kopfprodukt entfernt und dem Prozess anderweitig wieder zugeführt werden.
Dabei ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Niederdruckabscheider zur
Entspannung des Rohmethanols vorgesehen. In dem Niederdruckabscheider fällt ein
Entspannungsgas an, wobei das Entspannungsgas zumindest teilweise der Destillation und/oder der Aufbereitung von Biomasse beziehungsweise dem kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoff zugeführt wird. Bevor das Rohmethanol in den Destillationsbereich der
Anlage geleitet wird, muss der Druck auf einen niedrigeren Wert in einem
Niederdruckabscheider gesenkt werden. Dabei fällt ein Entspannungsgas an, das noch erhebliche Mengen an Methanol, Kohlenstoff und Wasserstoff enthält. Um das
Methanol zurückzugewinnen, kann es in die erste Destillationskolonne oder in eine
Methanol-Waschkolonne geleitet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels Wasserelektrolyse ein Wasserstoffstrom und ein
Sauerstoffstrom generiert wird und dass der Wasserstoffstrom stromaufwärts der
Methanolsynthese oder in die Methanolsynthese eingebracht wird und dass der
Sauerstoffstrom in den Vergaser eingebracht wird. Um die Kohlenstoffausbeute zu erhöhen bietet es sich an externen Wasserstoff hinzuzugeben, zum Beispiel aus einer
Wasserelektrolyse. Bei einer Anlagenkonfiguration mit Wasserelektrolyse kann der bei der Spaltung von Wasser anfallende Sauerstoff in der Vergasung eingesetzt werden.
Dann ist auch keine weitere Sauerstoffquelle, zum Beispiel aus einer
Luftzerlegungsanlage (ASU) notwendig.
Ferner ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass mittels Luftzerlegung ein Sauerstoffstrom generiert wird, der in den
Vergaser eingebracht wird. Ohne Wasserelektrolyse kann zusätzlicher Sauerstoff mittels einer Luftzerlegungsanlage (ASU) hinzugefügt werden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn kein externer Wasserstoff benötigt wird.
230557 P00LU 09.10.2024 -8-
LU103404
Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einer Anlage zur Herstellung von
Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, umfassend mindestens die folgenden Komponenten: eine Einrichtung zur Aufbereitung eines kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffes; einen Vergaser zur Vergasung und/oder einen Pyrolyseofen zur
Pyrolyse des aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes, zum Erhalt eines
Rohsynthesegases; eine Einrichtung zur Aufbereitung des Rohsynthesegases zum
Erhalt eines Synthesegases; eine Einrichtung zur Methanolsynthese zum Erhalt von
Rohmethanol; optional einen Niederdruckabscheider zur Entspannung des
Rohmethanols; eine Destillation zum Destillieren des entspannten Rohmethanols zum
Erhalt von Methanol und einem Kopfprodukt; eine Rückführung von der Einrichtung zur
Methanolsynthese zur Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffes. Die Anlage zur Herstellung von Methanol ist dabei eingerichtet und ausgestaltet, ein erfindungsgemäBes Verfahren durchzuführen. Die vorherigen
Ausführungen betreffend das erfindungsgemäße Verfahren gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Anlage.
Bei einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage ist in der Rückführung eine erste Methanolrückgewinnungseinheit vorgesehen, wobei in der ersten
Methanolrückgewinnungseinheit ein erster methanolbeladener Strom und ein erster methanolarmer Teilstrom anfällt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage ist vorgesehen, dass eine strömungstechnische Verbindung zwischen der ersten
Methanolrückgewinnungseinheit und dem Niederdruckabscheider und/oder der
Destillation zum Zuführen des ersten methanolbeladenen Stroms in den
Niederdruckabscheider, ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage ist eine
Wasserstoffrückgewinnungseinheit vorgesehen, wobei die
Wasserstoffrückgewinnungseinheit strömungstechnisch mit der ersten
Methanolrückgewinnungseinheit und der Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes verbunden ist.
230557 P00LU 09.10.2024 -9-
LU103404
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäBen Anlage ist eine zweite
Rückführung zum Rückführen zumindest eines Teils des Kopfproduktes in die
Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes vorgesehen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäRen Anlage ist eine zweite Methanolrückgewinnungseinheit vorgesehen, die in Strômungsrichtung zwischen dem Kopf der Destillation und der Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffes angeordnet ist.
Ferner ist bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäBen Anlage eine dritte
Rückführung von dem Niederdruckabscheider zu der Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes zur Rückführung eines in dem Niederdruckabscheider anfallenden Entspannungsgases vorgesehen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehôrigen
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Anlage beziehungsweise eines Verfahrens zur Herstellung von
Methanol aus Biomasse,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer optimierten Anlage beziehungsweise eines Verfahrens zur Herstellung von Methanol aus Biomasse und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer optimierten Anlage beziehungsweise eines Verfahrens zur
Herstellung von Methanol aus Biomasse.
230557 P00LU 09.10.2024 - 10 -
LU103404
Figur 1 zeigt schematisch ein Verfahren beziehungsweise eine Anlage 1 zur Herstellung von Methanol aus einem Synthesegas, das aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff gewonnen wird. Dabei wird zunächst in einer Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 biologisches Material beziehungsweise kohlenstoffreiches Material für die Weiterverarbeitung aufbereitet, im vorliegenden Fall
Biomasse. Nach der Aufbereitung wird die Biomasse in einem Vergaser 3 vergast und/oder in einem Pyrolyseofen (nicht dargestellt) pyrolisiert, wodurch ein
Rohsynthesegas erhalten wird. Dieses Rohsynthesegas wird in einer Einrichtung zur
Aufbereitung des Rohsynthesegases 4 behandelt, um ein Synthesegas zu erhalten.
Anschließend wird das Synthesegas in einer Einrichtung zur Methanolsynthese 5, die mindestens einen Reaktor 6 umfasst, zu Methanol beziehungsweise Rohmethanol umgesetzt. Rohmethanol, das den Reaktor 6 verlässt, enthält Wasser und andere
Verunreinigungen. Darum ist stromabwarts des Reaktors 6 zunächst ein
Niederdruckabscheider 7 vorgesehen. Bevor das Rohmethanol in einen
Destillationsbereich der Anlage geleitet wird, muss der Druck auf einen niedrigeren
Wert im Niederdruckabscheider 7 gesenkt werden. Dabei fällt ein Entspannungsgas an, das noch erhebliche Mengen an Methanol, Kohlenstoff und Wasserstoff enthält. Um das
Methanol zurückzugewinnen, wird es in die Destillation 8 geleitet. In der Destillation 8 wird reines Methanol erhalten. Bei der Destillation 8 werden Nebenprodukte,
Prozesswasser und nicht umgesetzte Stoffe vom Methanol thermisch abgetrennt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für die Bereitstellung von Sauerstoff eine
Luftzerlegungsanlage (ASU) 9 vorgesehen, die Sauerstoff für den Vergaser 3 bereitstellt.
Figur 2 zeigt ein optimiertes Verfahren beziehungsweise eine Anlage 1 zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff. Im Vergleich zum vorherigen
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, ist in Figur 2 anstelle der Luftzerlegungsanlage (ASU) 9 eine Wasserelektrolyse 10 vorgesehen, die Sauerstoff für den Vergaser bereitstellt und Wasserstoff für die Methanolsynthese. Als Tragergas für die Biomasse kann CO, genutzt werden.
230557 P00LU 09.10.2024 - 11 -
LU103404
Ferner ist eine erste Rückführung 11 zumindest eines Teilstroms, beispielsweise ein
Abgasstrom, aus der Einrichtung zur Methanolsynthese 5 zur Einrichtung zur
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 vorgesehen. Bei der vorgeschlagenen Anlagenkonfiguration wird der Abgastrom aus dem
Methanolsyntheseloop nach der Methanol-Ruckgewinnung direkt als Brenngas der
Aufbereitung zugeführt, um die Energie des Stroms zu nutzen. Durch diese
Verschaltung kônnen die Restgasstrôme der Methanol-Anlage noch sinnvoll als
Brenngas genutzt werden und reduzieren so den Bedarf an externem Gas bzw. kann die Zugabe von externem Gas vermieden werden.
In der Rückführung 11 kann eine erste Methanolrückgewinnungseinheit 14 vorgesehen sein, in der ein erster methanolbeladener Strom und ein erster methanolarmer Teilstrom anfällt. Wenn — wie dargestellt — ein Niederdruckabscheider 7 zur Entspannung des
Rohmethanols vorgesehen ist, kann eine strômungstechnische Verbindung zwischen der ersten Methanolrückgewinnungseinheit 14 und dem Niederdruckabscheider 7 vorgesehen werden, um den ersten methanolbeladenen Strom in den
Niederdruckabscheider 7 zuzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann der methanolbeladene Strom auch der Destillation zugeführt werden.
Es kann ferner eine Wasserstoffrückgewinnungseinheit 15 vorgesehen sein, die strômungstechnisch mit der ersten Methanolrückgewinnungseinheit 14 und Einrichtung zur Aufbereitung 2 des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes verbunden ist. Die
Wasserstoffrückgewinnungseinheit 15 kann — wie in Fig. 2 dargestellt — der ersten
Methanolrückgewinnungseinheit 14 vorgeschaltet sein, oder dieser — gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel — nachgeschaltet sein.
Denkbar ist auch eine als gestrichelte Linie dargestellte dritte Rückführung 13, die vom
Niederdruckabscheider 7 in die Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen
Einsatzstoffes 2 geleitet wird.
In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine zweite
Rückführung 12 vorgesehen, durch die zumindest ein Teil des Kopfproduktes in die
Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 erfolgt. Auf diese
230557 P00LU 09.10.2024 „12 -
LU103404
Weise kann das Kopfprodukt als Brenngas eingesetzt werden. In der zweiten
Rückführung 13 kann eine zweite Methanolrückgewinnungseinheit 16 vorgesehen sein, die in Strömungsrichtung zwischen dem Kopf der Destillation 8 und der Einrichtung zur
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 angeordnet ist.
Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 kann eine dritte Rückführung 13, durch die Entspannungsgas vom Niederdruckabscheider 7 in die Einrichtung zur
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 geleitet wird. Die Rückführung 13 kann durch direkte Einleitung des Entspannungsgases in die Einrichtung zur
Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 2 und/oder durch Einleitung in die zweite Methanolrückgewinnungseinheit 16 erfolgen.
Die Rückführung 13 kann alternativ oder zusätzlich zur Einleitung eines Teils des
Entspannungsgases in die Destillation 8 erfolgen.
230557 P00LU 09.10.2024 -13-
LU103404
Bezugszeichenliste 1 Anlage 2 Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes 3 Vergaser 4 Einrichtung zur Aufbereitung des Rohsynthesegases 0 5 Einrichtung zur Methanolsynthese 6 Reaktor 7 Niederdruckabscheider 8 Destillation 9 Luftzerlegungsanlage (ASU) 10 Wasserelektrolyse 11 Erste Rückführung 12 Zweite Rückführung 13 Dritte Rückführung 14 erste Methanolrückgewinnungseinheit 15 Wasserstoffrückgewinnungseinheit 16 zweite Methanolrückgewinnungseinheit
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, umfassend mindestens die folgenden Schritte:
a. Aufbereitung von mindestens einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff,
b. Vergasung in einem Vergaser (3) und/oder Pyrolyse in einem Pyrolyseofen des aufbereiteten Einsatzstoffs zum Erhalt eines Rohsynthesegases;
C. Aufbereitung des Rohsynthesegases zum Erhalt eines Synthesegases;
d. Methanolsynthese zum Erhalt von Rohmethanol;
e. Destillation des Rohmethanols zum Erhalt von Methanol und einem Kopfprodukt;
f. Entnahme eines Teilstroms der Methanolsynthese und Zuführen mindestens eines Teils des Teilstroms zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom vor der Zuführung in die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes in eine erste Methanolrückgewinnungseinheit (14) geleitet wird, wobei in der ersten Methanolrückgewinnungseinheit (14) ein erster methanolbeladener Strom und ein erster methanolarmer Teilstrom anfallt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmethanol in einem Niederdruckabscheider (7) entspannt wird und dass der erste methanolbeladene Strom dem Niederdruckabscheider (7) zugefuhrt wird, oder, dass der erste methanolbeladene Strom der Destillation (8) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom vor der Zuführung in die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes in eine Wasserstoffrückgewinnungseinheit (15) geleitet wird, wobei
230557 P00LU
09.10.2024 -2- LU103404 ein wasserstoffreicher Strom und ein wasserstoffarmer Teilstrom anfällt und wobei der wasserstoffreiche Strom der Methanolsynthese (5) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführung zumindest eines Teils des Kopfproduktes in die Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfprodukt vor der Rückführung in eine zweite Methanolrückgewinnungseinheit (16) geleitet wird, wobei in der zweiten Methanolrückgewinnungseinheit (16) ein zweiter methanolbeladener Strom und ein zweiter methanolarmer Teilstrom anfällt, wobei der zweite methanolbeladene Strom der Destillation (8) oder dem Rohmethanol vor der Destillation (8) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Niederdruckabscheider (7) ein Entspannungsgas anfällt und dass das Entspannungsgas zumindest teilweise der Destillation (8) und/oder der Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes zugeführt wird.
0 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Wasserelektrolyse (10) ein Wasserstoffstrom und ein Sauerstoffstrom generiert wird und dass der Wasserstoffstrom stromaufwärts der Methanolsynthese (5) oder in die Methanolsynthese (5) eingebracht wird und dass mindestens ein Teil des Sauerstoffstroms in den Vergaser (3) eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Luftzerlegung ein Sauerstoffstrom generiert wird, der in den Vergaser (3) eingebracht wird.
10. Anlage (1) zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, umfassend mindestens die folgenden Komponenten:
230557 P00LU
09.10.2024 -3- LU103404 a. eine Einrichtung zur Aufbereitung von mindestens einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff (2);
b. einen Vergaser (3) zur Vergasung und/oder einen Pyrolyseofen zur Pyrolyse des aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes, zum Erhalt eines Rohsynthesegases;
C. eine Einrichtung zur Aufbereitung des Rohsynthesegases (4) zum Erhalt eines Synthesegases;
d. eine Einrichtung zur Methanolsynthese (5) zum Erhalt von Rohmethanol;
e. eine Destillation (8) zum Destillieren des entspannten Rohmethanols zum Erhalt von Methanol und einem Kopfprodukt;
f. eine Rückführung (11) von der Einrichtung zur Methanolsynthese (5) zur Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes.
11. Anlage (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführung (11) eine erste Methanolrückgewinnungseinheit (14) vorgesehen ist, wobei in der ersten Methanolrückgewinnungseinheit (14) ein erster methanolbeladener Strom und ein erster methanolarmer Teilstrom anfällt.
12. Anlage (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederdruckabscheider (7) zur Entspannung des Rohmethanols vorgesehen ist und dass eine strômungstechnische Verbindung zwischen der ersten Methanolrückgewinnungseinheit (14) und dem Niederdruckabscheider (7) zum Zuführen des ersten methanolbeladenen Stroms in den Niederdruckabscheider (7).
13. Anlage (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoffrückgewinnungseinheit (15) vorgesehen ist, dass die Wasserstoffrückgewinnungseinheit (15) strômungstechnisch mit der ersten Methanolrückgewinnungseinheit (14) und Einrichtung zur Aufbereitung (2) des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes verbunden ist.
14. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Rückführung (12) zum Rückführen zumindest eines Teils des
230557 P00LU
09.10.2024 -4- LU103404 Kopfproduktes in die Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (2) vorgesehen ist.
15. Anlage (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Methanolrückgewinnungseinheit (16) vorgesehen ist, die in Strômungsrichtung zwischen dem Kopf der Destillation (8) und der Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (2) angeordnet ist.
16. Anlage (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Rückführung (13) von dem Niederdruckabscheider (7) zur Einrichtung zur Aufbereitung des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (2) zur Rückführung eines in dem Niederdruckabscheider (7) anfallenden Entspannungsgases vorgesehen ist.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU103404A LU103404B1 (de) | 2024-10-09 | 2024-10-09 | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff |
| PCT/EP2025/077955 WO2026077766A1 (de) | 2024-10-09 | 2025-09-30 | Verfahren und anlage zur herstellung von methanol aus einem kohlenstoffhaltigen einsatzstoff |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU103404A LU103404B1 (de) | 2024-10-09 | 2024-10-09 | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LU103404B1 true LU103404B1 (de) | 2026-04-13 |
Family
ID=93010772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LU103404A LU103404B1 (de) | 2024-10-09 | 2024-10-09 | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LU (1) | LU103404B1 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023110526A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Casale Sa | Methanol from biomass gasification |
| EP3847146B1 (de) * | 2018-09-04 | 2023-10-11 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von methanol aus synthesegas ohne emission von kohlendioxid |
-
2024
- 2024-10-09 LU LU103404A patent/LU103404B1/de active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3847146B1 (de) * | 2018-09-04 | 2023-10-11 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von methanol aus synthesegas ohne emission von kohlendioxid |
| WO2023110526A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | Casale Sa | Methanol from biomass gasification |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69407858T2 (de) | Stripping von Fuselöl | |
| DE69417251T2 (de) | Synergistisches verfahren zur herstellung von methanol | |
| WO2009106357A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur umwandlung kohlenstoffhaltiger rohstoffe | |
| DE2024301C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Methanol | |
| DE102009047445A1 (de) | Anlage zum Erzeugen eines Produktgases aus organischen Einsatzstoffen | |
| DE102017200435A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen | |
| EP1878782A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wassergas-Shift-Reaktion bei sehr niedrigen Temperaturen | |
| LU103404B1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| DE2013297C3 (de) | ||
| EP2445991A2 (de) | Verfahren zur bioraffinerie | |
| LU103405B1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| LU103406B1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| DE102008064213A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines festen Energieträgers aus Stroh und Pellet aus gepreßtem Pyrolysekoks | |
| EP3274426B1 (de) | Verfahren zum kühlen eines heissen synthesegases | |
| DE102024129190A1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| WO2026077766A1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von methanol aus einem kohlenstoffhaltigen einsatzstoff | |
| WO2026077767A1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von methanol aus einem kohlenstoffhaltigen einsatzstoff | |
| DE102024129195A1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| DE102024129197A1 (de) | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Methanol aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff | |
| WO2026077768A1 (de) | Verfahren und anlage zur herstellung von methanol aus einem kohlenstoffhaltigen einsatzstoff | |
| DE3220995A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von methanol | |
| DE102008014297A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Rohstoffe | |
| EP4438696A1 (de) | Power-to-liquid-vorrichtung sowie power-to-liquid-verfahren | |
| DE102022115977A1 (de) | Methanolherstellung aus Biomasse und grünem Wasserstoff | |
| WO2016070989A1 (de) | Verfahren zur produktion von synthesegas |