NL2002756C2

NL2002756C2 - Werkwijze en systeem voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof.

Info

Publication number: NL2002756C2
Application number: NL2002756A
Authority: NL
Inventors: Christiaan Martinus Meijden; Lucas Petrus Loduvicus Maria Rabou
Original assignee: Stichting Energie
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-10-19
Also published as: CN105670724A; EA021586B1; LT2419497T; EP2419497A1; US8821153B2; EP2419497B1; CN102395659A; DK2419497T3; EA201171252A1; PL2419497T3; US20120021364A1; WO2010120171A1; ES2677912T3; UA107568C2

Description

Titel: Werkwijze en systeem voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een 5 brandbaar gas uit een brandstof, omvattende: - het omzetten van de brandstof bij een temperatuur die tussen 600-1000°C ligt en bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste een brandbaar gas, dat CH4, CO, H2, CO2, H2O en hogere koolwaterstoffen omvat - het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen 10 in het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste CH4, CO, H2, C02, en H20.

Met de term “vergassen” wordt in deze octrooiaanvrage vergassing of pyrolyse of een combinatie van vergassing en pyrolyse aangeduid. In de praktijk treedt bij vergassing tegelijkertijd in enige mate pyrolyse op.

15 Door het in een reactorinrichting verhitten van een brandstof tot een temperatuur van 600-1000°C treedt vergassing en/of pyrolyse van de brandstof op. Het voeden van de brandstof aan de reactorinrichting is lastig als de reactorinrichting onder hoge druk wordt bedreven, met name als de brandstof uit biomassa bestaat. Daarom is het voordelig als de druk in de reactorinrichting relatief laag is. Het door vergassing en/of 20 pyrolyse gevormde brandbare gas omvat CH4, CO, H2, C02, H20 en hogere koolwaterstoffen. Voor een nageschakelde toepassing van het brandbare gas, zoals verbranding in een gasturbine of conversie van het brandbare gas in synthetic natural gas (SNG), is compressie van het brandbare gas nodig. De daarvoor benodigde compressiearbeid is echter relatief hoog.

25 Uit W02009/007061 is een werkwijze voor het omzetten van biomassa naar synthetic natural gas (SNG) bekend. Door vergassing van de biomassa ontstaat een gasmengsel dat CH4, CO, H2, C02 en hogere koolwaterstoffen omvat. Dit gasmengsel wordt in contact gebracht met een katalysator in een reactor met een gefluïdiseerd bed om het gasmengsel om te zetten in een productgas. Om het productgas geschikt te 30 maken voor toevoer aan het aardgasnet wordt het productgas na het methaniseren gedroogd, gereinigd van C02 en gecomprimeerd tot 5-70 bar. Een doel van de uitvinding is een verbeterde werkwijze voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof te verschaffen.

2

Dit doel is volgens de uitvinding bereikt door een werkwijze voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof, omvattende: - het omzetten van de brandstof bij een temperatuur die tussen 600-1000°C ligt en bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste een brandbaar gas, dat CH4, CO, 5 H2, CO2, H2O en hogere koolwaterstoffen omvat, - het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste CH4, CO, H2, CO2, en H20, - na het katalytisch omzetten, het verwijderen van een hoeveelheid H20 en een 10 hoeveelheid CO2 uit het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, - na het verwijderen van H20 en C02, het door een compressor verhogen van de druk van het brandbare gas.

De brandstof wordt door vergassing en/of pyrolyse in een reactorinrichting omgezet. Het vergassen wordt uitgevoerd bij een toevoer van een ondermaat zuurstof 15 ten opzichte van de hoeveelheid zuurstof die nodig is voor verbranding van de brandstof. Bij een ondermaat zuurstof treedt vergassing op, terwijl pyrolyse wordt uitgevoerd onder zuurstofloze omstandigheden. In de praktijk treedt bij vergassing tegelijkertijd in enige mate pyrolyse op.

De druk in de reactorinrichting is lager dan 10 bar, bij voorkeur lager dan 5 bar, 20 zoals 1 -2 bar. Als gevolg van de relatief lage druk kan het voeden van de brandstof aan de reactorinrichting eenvoudig worden uitgevoerd. De temperatuur in de reactorinrichting ligt tussen 600-1000°C, d.w.z. in de reactorinrichting treedt zogenaamde lagctcmpcratuurvcrgassing op. In de reactorinrichting ontstaat een brandbaar gas, dat CH4, CO, H2, C02, H20 en hogere koolwaterstoffen omvat. Het 25 brandbare gas dat in de reactorinrichting wordt gevormd, is een gasmengsel.

Dit gasmengsel omvat niet-brandbare componenten, zoals C02 en H20. De brandbare componenten in het gasmengsel zijn derhalve verdund met deze niet-brandbare componenten. Als gevolg van het grote volume is voor het verhogen van de druk van dit gasmengsel relatief veel energie nodig. Het verwijderen van C02 en H20 30 is lastig door de in het gasmengsel aanwezige hogere koolwaterstoffen, zoals benzeen en tolueen. Deze koolwaterstoffen kunnen bovendien bij compressie condenseren, hetgeen te voorkomen is door de temperatuur in de compressor voldoende hoog te 3 houden, maar dat zou weer nadelig zijn voor de benodigde compressiearbeid en daarmee het energieverbruik van de compressor.

Volgens de uitvinding wordt eerst het gehalte van de hogere koolwaterstoffen in het gasmengsel gereduceerd door het katalytisch omzetten daarvan naar ten minste 5 CH4, CO, H2, CO2 en Η20. M.a.w. het brandbare gas wordt volgens de uitvinding katalytisch geconditioneerd, waarbij de componenten die bij de compressiestap kunnen condenseren worden omgezet in vluchtiger componenten. Hierdoor is het gas geschikt gemaakt voor conventionele verwijdering van CO2 en H2O uit het gas bij lage druk. De totale calorische waarde van het brandbare gas daalt daarbij niet of nauwelijks. Na het 10 reduceren van het C02-gehalte en H20-gehalte in het gas wordt de druk van het brandbare gas door de compressor verhoogd voor een nageschakelde toepassing. Aangezien het brandbare gas in de compressor CO2- en H20-vrij is of C02 en H20 slechts in kleine hoeveelheden bevat, is de compressie van het brandbare gas relatief efficiënt en het energieverbruik van de compressor gereduceerd.

15 In een uitvoering wordt na het verhogen van de druk van het brandbare gas door de compressor het brandbare gas gemethaniseeerd om SNG te maken. In dit geval brengt de compressor het brandbare gas op een druk van 5 bar of meer, omdat een dergelijke druk gunstig is voor het methaniseren van het brandbare gas. Het comprimeren is volgens de uitvinding efficiënt doordat aanzienlijke hoeveelheden C02 20 en H20 voorafgaand aan het methaniseren uit het brandbare gas zijn verwijderd. Het te comprimeren volume van het brandbare gas is hierdoor immers gereduceerd.

In een andere uitvoering wordt na het verhogen van de druk van het brandbare gas door de compressor het brandbare gas toegepast in een nagcschakcldc toepassing. Het op druk gebrachte brandbare gas wordt bijvoorbeeld verbrand in een gasturbine, 25 waarvoor gewoonlijk een druk van 20 bar of meer nodig is. Ook in dit geval is de voor de compressie benodigde energie gereduceerd als gevolg van het verwijderen van hoeveelheden C02 en H20 uit het brandbare gas.

In een uitvoering omvatten de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas onverzadigde koolwaterstoffen, zoals C2H2 en C2H4, verzadigde koolwaterstoffen, 30 zoals C2Hö, en aromatische koolwaterstoffen, zoals C6H6 en C6H7. Daarnaast zijn nog verdere hogere koolwaterstoffen aanwezig in het brandbare gas dat door vergassing in de reactorinrichting is gevormd.

4

Het is mogelijk dat het omzetten van de brandstof in de reactorinrichting naar ten minste het brandbare gas wordt uitgevoerd bij een druk die kleiner dan 5 bar is, zoals 1-2 bar, waarbij het katalytisch omzetten wordt uitgevoerd bij een druk die kleiner dan 5 bar is, zoals 1-2 bar, en waarbij het verwijderen van H20 en C02 wordt uitgevoerd bij 5 een druk die kleiner dan 5 bar is, zoals 1-2 bar.

De compressor comprimeert het brandbare gas tot een druk die afhankelijk is van de nageschakelde toepassing van het brandbare gas. Bijvoorbeeld verhoogt de compressor de druk van het brandbare gas tot minimaal 5 bar, bij voorkeur tot minimaal 10 bar, zoals 40 bar of meer. Als het brandbare gas wordt geconverteerd naar 10 SNG dat aan het gasnet moet worden toegevoerd, zal de druk van het gas na de omzetting tot SNG worden verhoogd tot de druk in het gasnet, die bijvoorbeeld 60 bar of meer kan zijn.

Bij de stap van het verwijderen van H20 en C02 kan ten minste 70% van het in het brandbare gas aanwezige H20 en ten minste 70% van het in het brandbare gas 15 aanwezige C02 worden verwijderd. Het is zelfs mogelijk dat het brandbare gas in hoofdzaak H20- en C02-vrij is, bijvoorbeeld slechts in concentraties van kleiner dan 1 % in het brandbare gas overblijft.

In een uitvoering omvat het verwijderen van H20 uit het brandbare gas het afkoelen tot een temperatuur waarbij H20 in het brandbare gas condenseert tot een 20 condensaat. Na het katalytisch omzetten van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas kan water door verlaging van de temperatuur worden uitgecondenseerd. Het condensatiewater bevat nauwelijks koolwaterstoffen - de brandbare componenten die kunnen condenseren bij verlaging van de temperatuur zijn immers katalytisch omgezet.

25 In een uitvoering omvat het verwijderen van C02 uit het brandbare gas het chemisch absorberen van C02. Bijvoorbeeld wordt het brandbare gas toegevoerd aan een absorbeerinrichting, waarin het brandbare gas in contact is met een absorptiemiddel voor C02, zoals amine. Een conventionele aminescrubber is geschikt om C02 te verwijderen uit het brandbare gas waarin de hogere koolwaterstoffen katalytisch zijn 30 omgezet. De aminescrubber kan worden bediend bij lage druk en bij lage temperatuur.

Voor het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas zijn verschillende katalysatoren geschikt, zoals die welke als actieve component bevatten ten minste een van de edelmetalen Pt, Pd, Rh, 5

Ru, (Os, Ir) en/of ten minste een van de overgangsmetalen Ni, Co, Mo, W. Ook verbindingen van de bovengenoemde metalen zijn mogelijk, bijvoorbeeld NiMoS.

Als de katalysator niet bestand is tegen verontreinigingen, zoals teer, zwavel en/of chloor, is het mogelijk dat voorafgaand aan het katalytisch omzetten een 5 hoeveelheid teer en/of een hoeveelheid zwavel en/of een hoeveelheid chloor worden verwijderd uit het brandbare gas. Deze stap is echter niet nodig bij toepassing van een katalysator die wel bestand is tegen teer, zwavel en/of chloor.

De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit biomassa. Het vervaardigde brandbare gas is 10 een zogenaamd productgas.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof, omvattende: - een reactorinrichting, die is voorzien van een toevoeropening voor het toevoeren van de brandstof, en welke reactorinrichting is uitgevoerd voor het omzetten van de 15 brandstof in de reactorinrichting bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste een brandbaar gas, dat CH4, CO, H2, C02, H2O en hogere koolwaterstoffen omvat, en welke reactorinrichting is voorzien van een afvoeropening voor het afvoeren van het brandbare gas, - een reactor, die is voorzien van een toevoeropening die is verbonden met de 20 afvoeropening van de reactorinrichting, welke reactor is voorzien van een katalysator en is uitgevoerd voor het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, naar ten minste CH4, CO, H2, C02, en H20, en welke reactor is voorzien van een afvoeropening voor het afvoeren van het brandbare gas waarin ten minste een deel van de hogere 25 koolwaterstoffen katalytisch is omgezet, - een scheidingsinrichting, die is voorzien van een toevoeropening die is verbonden met de afvoeropening van de reactor, en welke scheidingsinrichting is uitgevoerd voor het afscheiden van een hoeveelheid H20 en een hoeveelheid C02 uit het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, en welke scheidingsinrichting is 30 voorzien van een afvoeropening voor het afvoeren van het brandbare gas zonder afgescheiden H20 en C02, - een compressor, die is voorzien van een inlaat die is verbonden met de afvoeropening van de scheidingsinrichting, welke compressor is uitgevoerd voor het 6 verhogen van de druk van het brandbare gas, en welke compressor is voorzien van een uitlaat voor het afkoeren van het brandbare gas met de verhoogde druk.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

5 De figuur toont schematisch een systeem voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof, zoals biomassa.

Met 1 is een reactorinrichting aangegeven. De reactorinrichting 1 heeft een eerste toevoer 2 en een tweede toevoer 3, die in figuur 1 schematisch met pijlen zijn aangegeven. Een te vergassen materiaal, zoals biomassa, wordt via de eerste toevoer 2 10 aan de reactor 1 toegevoerd. Tegelijkertijd stroomt een fluïdum omvattende zuurstof, bijvoorbeeld lucht, via de tweede toevoer 3 in de reactorinrichting 1. Via de tweede toevoer 3 wordt ook stoom toegevoerd. Voor het toevoeren van stoom kan de reactorinrichting 1 echter ook zijn voorzien van een derde toevoer (niet getoond). De hoeveelheid toegevoerde lucht is zodanig, dat in de reactorinrichting 1 een ondermaat 15 zuurstof aanwezig is ten opzichte van de hoeveelheid zuurstof die nodig is voor verbranding van de biomassa, d.w.z. het inwendige van de reactorinrichting 1 vormt een zuurstofarme omgeving. In de reactorinrichting 1 heerst bijvoorbeeld een druk van 1-2 bar. De biomassa wordt in de reactorinrichting 1 verhit tot een temperatuur tussen 600 - 1000°C, bijvoorbeeld ongeveer 850°C. Hierdoor treedt vergassing van de 20 biomassa op, waarbij een brandbaar gas ontstaat. Het brandbare gas is een gasmengsel, dat CH4, CO, H2, CO2, H20 en hogere koolwaterstoffen omvat. Het brandbare gas wordt productgas genoemd.

Het watcrdauwpunt van dit brandbare gas is bijvoorbeeld ongeveer 60°C. Het waterdauwpunt kan echter elke temperatuur tussen 50-150°C en in het bijzonder tussen 25 50-100°C zijn. Het teerdauwpunt van het brandbare gas ligt aanzienlijk hoger, zoals tussen 120-400°C. Het teerdauwpunt van het brandbare gas is afhankelijk van de vergassing in de reactorinrichting 1. Meestal ligt het teerdauwpunt van het brandbare gas tussen 300-400°C. In het hete, brandbare gas bevinden zich verontreinigingen, zoals gasvormig teer en stofdeeltjes. De stofdeeltjes omvatten vaste koolstof en assen 30 (“char”).

De reactorinrichting 1 heeft een afkoer 5. Het verontreinigde, brandbare gas stroomt via de afkoer 5 naar een eerste cycloon 6. In de cycloon 6 worden relatief grote vaste deeltjes afgescheiden uit het brandbare gas. Deze deeltjes omvatten bijvoorbeeld 7 onvergaste biomassa en/of zandkorrels die afkomstig zijn van een fluïdisatiebed in de reactorinrichting 1. De afgescheiden deeltjes worden bijvoorbeeld teruggevoerd naar de reactorinrichting 1 (niet weergegeven). De cycloon 6 of een andere voorziening om relatief grote deeltjes af te scheiden van het gas kan overigens een integraal onderdeel 5 zijn van de reactorinrichting 1 (niet weergegeven). Het brandbare gas stroomt vanuit de cycloon 6 naar een koeler 8, waarin het brandbare gas wordt afgekoeld, bijvoorbeeld tot een temperatuur van 380°C. Vervolgens stroomt het brandbare gas naar een oliecondenseerinrichting 12.

De oliecondenseerinrichting 12 heeft een eerste toevoer 11 voor het brandbare 10 gas en een tweede toevoer 14 voor het toevoeren van een olie met een temperatuur die lager is dan die van het brandbare gas. De temperatuur van de olie is hoger dan het waterdauwpunt van het brandbare gas, bijvoorbeeld ongeveer 70°C. Hierdoor kan teer in het productgas niet oplossen in water, hetgeen een moeilijk te reinigen afvalstroom zou opleveren. De toegevoerde olie is bij voorkeur een teerolie, d.w.z. een mengsel van 15 aromatische verbindingen. In het bijzonder omvat de teerolie teren die overeenkomen met de teren die als verontreinigingen in het gas zijn opgenomen.

Het brandbare gas en de olie zijn in de oliecondenseerinrichting 12 met elkaar in tegenstroom. Terwijl het brandbare gas van beneden naar boven door de oliecondenseerinrichting 12 stroomt, wordt het brandbare gas beregend met de 20 toegevoerde olie. Het productgas wordt in de oliecondenseerinrichting 12 verzadigd met de olie. Doordat de relatief koude olie in contact komt met het hete, brandbare gas, verdampt de olie gedeeltelijk tot oliedamp. Naarmate de olie verder vanaf boven naar beneden door de oliecondenseerinrichting 12 stroomt, neemt de hoeveelheid oliedamp toe. De temperatuur ligt daarbij dus tussen het waterdauwpunt en het teerdauwpunt van 25 het brandbare gas. Door oververzadiging condenseert die oliedamp op de teer- en stofdeeltjes in het brandbare gas, dat omhoog stroomt. Hierdoor worden druppeltjes gevormd die aangroeien tot vergrote deeltjes.

De oliecondenseerinrichting 12 heeft een eerste afvoer 15 voor het afvoeren van het met olie verzadigde, brandbare gas met de vergrote deeltjes. De temperatuur van het 30 brandbare gas in de afvoer 15 is gedaald als gevolg van warmtewisseling met de olie, bijvoorbeeld tot 70°C. De oliecondenseerinrichting 12 heeft verder een tweede afVoer 16 voor het afVoeren van vloeibare olie.

8

Vervolgens stroomt het met olie verzadigde, brandbare gas met de vergrote deeltjes naar een scheidingsinrichting 18 voor het verwijderen van de vergrote deeltjes uit het productgas. De scheidingsinrichting 18 omvat een eerste afvoer 25 voor het afvoeren van de afgescheiden druppels van teer en/of stof met gecondenseerde olie. De 5 scheidingsinrichting 18 heeft een tweede afvoer 26 voor het afvoeren van het brandbare gas. Dit brandbare gas is in hoofdzaak stofvrij. De temperatuur is in hoofdzaak onveranderd, in dit uitvoeringsvoorbeeld ongeveer 70°C. Het brandbare gas wordt vervolgens toegevoerd aan een absorbeerinrichting 32.

De absorbeerinrichting 32 heeft een eerste toevoer 34, waardoor het productgas in 10 de absorbeerinrichting 32 stroomt, en een tweede toevoer 35 voor het toevoeren van verse olie. De temperatuur van deze olie is hoger dan het waterdauwpunt van het brandbare gas, d.w.z. de heersende omstandigheden in de absorbeerinrichting 32 zijn zodanig dat water niet condenseert. Daardoor kan geen vermenging van water en teer optreden. De temperatuur van de olie is echter lager dan het teerdauwpunt van het 15 brandbare gas. In dit uitvoeringsvoorbeeld is de temperatuur van de toegevoerde olie ongeveer gelijk aan de temperatuur van het productgas, d.w.z. ongeveer 70°C.

De schone olie fungeert als een wasolie die van boven naar beneden door de absorbeerinrichting 32 beweegt. Het in hoofdzaak stofvrije, brandbare gas en de olie zijn in tegenstroom in contact met elkaar. De gasvormige teerverbindingen in het 20 brandbare gas worden hierdoor geabsorbeerd. Verdere teer lost op in de olie.

De absorbeerinrichting 32 heeft een eerste afvoer 37 voor het afVoeren van het brandbare gas, dat in hoofdzaak stofvrij en teervrij is. De met teren verontreinigde olie stroomt via een tweede afvocr 38 uit de absorbeerinrichting 32, De tweede afVocr 38 is verbonden met een oliereinigingsinrichting (niet weergegeven). In de 25 oliereinigingsinrichting wordt bijvoorbeeld lucht, stoom of een ander fluïdum in contact met de olie wordt gebracht, zodat de lucht teer opneemt uit de olie. De gereinigde olie wordt teruggevoerd naar de toevoer 35 van de absorbeerinrichting 32.

De afvoer 37 van de absorbeerinrichting 32 is aangesloten op een toevoer 41 van een verwijderingsinrichting 40 voor het verwijderen van zwavel en/of chloor uit het 30 brandbare gas. De verwijderingsinrichting 40 heeft een afVoer 42 voor het afvoeren van het brandbare gas, waaruit zwavel en/of chloor in hoofdzaak zijn verwijderd. De afvoer 42 is verbonden met een toevoeropening 44 van een reactor 45.

9

De reactor 45 is voorzien van een katalysator, zoals die welke als actieve component bevatten ten minste een van de edelmetalen Pt, Pd, Rb, Ru, (Os, Ir) en/of ten minste een van de overgangsmetalen Ni, Co, Mo, W. Ook verbindingen van de bovengenoemde metalen zijn mogelijk, bijvoorbeeld NiMoS. In de reactor 45 heerst 5 ongeveer dezelfde lage druk als in de reactorinrichting 1, in dit uitvoeringsvoorbeeld 1-2 bar. Het is echter ook mogelijk in de reactor 45 een druk heerst die is verhoogd ten opzichte van de druk in de reactorinrichting 1. Bijvoorbeeld is de druk verhoogd tot ongeveer 5 bar. Hiervoor kan een compressor zijn voorzien tussen de afvoer 37 van de absorbeerinrichting 32 en de toevoer 41 van de verwijderingsinrichting 40.

10 De hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas worden in de reactor 45 katalytisch omgezet naar ten minste CH4, CO, H2, CO2, en H2O. Bijvoorbeeld: via reacties met H2, zoals C2H2 + H2 -> c2h4 c2h4 + h2 -> c2h6 15 C2H6 + H2 -> 2CH4 C6H6 + 9H2 -> 6CH4 C7H8 + 10H2^7CH4 of via reacties met H2O, zoals C2H4 + h2o -»co + h2 + ch4 20 CöH6 + 3H20 -* 3CO + 3CH4 of via reacties met C02, zoals C2H4 + C02 -> 2CO + CH4.

Naast de bovenstaande reacties kunnen verdere reacties in de reactor 45 optreden.

De reactor 45 is voorzien van een afvoeropening 47 voor het afvoeren van het 25 brandbare gas waarin de hogere koolwaterstoffen katalytisch zijn omgezet. Het uit de afvoeropening 47 afgevoerde, brandbare gas is in hoofdzaak vrij van hogere koolwaterstoffen. Dit gas stroomt naar een scheidingsinrichting 50 voor het afscheiden van een hoeveelheid H20 en een hoeveelheid C02. De scheidingsinrichting 50 omvat een aantal inrichtingen, waarin ook steeds ongeveer dezelfde lage druk als in de 30 reactorinrichting 1 heerst, in dit uitvoeringsvoorbeeld 1-2 bar. Zoals hierboven beschreven is het echter ook mogelijk de druk is verhoogd ten opzichte van de druk in de reactorinrichting 1, bijvoorbeeld tot ongeveer 5 bar.

10

De scheidingsinrichting 50 omvat een warmtewisselaar 52, die is voorzien van een toevoeropening 51 die is verbonden met de afvoeropening 47 van de reactor 45. De warmtewisselaar 52 koelt het brandbare gas af tot een temperatuur waarbij H2O condenseert. Het gecondenseerde water verlaat de warmtewisselaar 52 via een uitlaat 5 53. De warmtewisselaar 52 heeft een afvoeropening 54 voor het afvoeren van het brandbare gas, dat in hoofdzaak vrij van H2O is. De afvoeropening 54 is verbonden met een eerste toevoer 55 van een absorptie-inrichting 58. De absorptie-inrichting 58 heeft een tweede toevoer 57 voor het toevoeren van een wasvloeistof, zoals amine. Door contact tussen het brandbare gas en de wasvloeistof wordt CO2 geabsorbeerd in de 10 wasvloeistof. De wasvloeistof met daarin opgenomen CO2 verlaat de absorptie-inrichting 58 via een eerste afvoeropening 59.

De wasvloeistof met daarin opgenomen CO2 stroomt vanaf de eerste afvoer 59 via een pomp 60 en een warmtewisselaar 61 naar een scheidingsinrichting 63, waarin de wasvloeistof en CO2 van elkaar worden gescheiden. De wasvloeistof stroomt via een 15 eerste afVoer 64, de warmtewisselaar 61 en een tweede warmtewisselaar 67 naar de tweede toevoer 57 van de absorptie-inrichting 58, terwijl CO2 de scheidingsinrichting 63 verlaat via een tweede afvoer 65. De absorptie-inrichting 58 omvat een tweede afvoeropening 56 voor het afvoeren van het brandbare gas zonder afgescheiden H2O en CO2. Het verwijderen van CO2 en H2O uit het brandbare gas vindt in de 20 scheidingsinrichting 50 plaats bij relatief lage temperatuur en relatief lage druk.

De tweede afvoeropening 56 is verbonden met een inlaat 70 van een compressor 71. Het brandbare gas heeft bij de inlaat 70 een temperatuur van 10-50°C, terwijl de druk in hoofdzaak ongeveer dezelfde lage druk is als in de rcactorinrichting 1 heerst, in dit uitvoeringsvoorbeeld 1 -2 bar. Zoals hierboven beschreven is het echter ook 25 mogelijk de druk is verhoogd ten opzichte van de druk in de reactorinrichting 1, bijvoorbeeld tot ongeveer 5 bar. De compressor 70 verhoogt de druk van het brandbare gas tot meer dan 5 bar, bijvoorbeeld tot 20-80 bar. Aangezien het brandbare gas niet of nauwelijks is verdund met CO2 en H20 is het energieverbruik van de compressor 70 relatief laag. Het op druk gebrachte, brandbare gas verlaat de compressor 70 via een 30 uitlaat 72. De uitlaat 72 is verbonden met een nageschakelde toepassing 74.

De nageschakelde toepassing 74 is bijvoorbeeld methanisering, d.w.z. de productie van methaan (CH4) via de reactie: CO + 3H2 -► CH4 + H20 (1) 11 of via de reactie: C02 + 4H2 -+ CH4 + 2 H2O (2)

Ter bevordering van deze reacties wordt gewoonlijk een katalysator gebruikt met Ni als actieve component. De katalysator bevordert ook de watergas shift reactie: 5 CO + H20 -»C02 + H2 (3)

Bovenstaande reacties kunnen ook in omgekeerde richting verlopen. Zo is reactie (2) de som van reactie (1) en de omgekeerde reactie (3). De som van reactie (1) en (2) levert 2 CO + 2 H2 —> CH4 + C02

Welke van deze reacties in feite verlopen, hangt af van de verhouding tussen de 10 verschillende componenten in het gas. Bij de methaniseringstoepassing is het gunstig om de druk door de compressor 70 te laten verhogen tot minimaal 5 bar en bij voorkeur minimaal 10 bar.

De nageschakelde toepassing 74 zou echter bijvoorbeeld ook een gasturbine kunnen zijn, waarin het op druk gebrachte, brandbare gas wordt verbrand. Bij de 15 toepassing van het brandbare gas in een gasturbine verhoogt de compressor 70 de druk gewoonlijk tot 20 bar of meer.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de figuur weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. De vakman kan verschillende aanpassingen aanbrengen die binnen de reikwijdte van de uitvinding liggen.

20

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof, omvattende: 5. het omzetten van de brandstof bij een temperatuur die tussen 600-1000°C ligt en bij een druk die kleiner dan 10 bar is, naar ten minste een brandbaar gas, dat CH4, CO, H2, CO2, H20 en hogere koolwaterstoffen omvat, - het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas bij een druk die kleiner dan 10 bar is, naar ten minste CH4, CO,

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij na het verhogen van de druk van het brandbare gas door de compressor het brandbare gas wordt gemethaniseeerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij na het verhogen van de druk van het 20 brandbare gas door de compressor het brandbare gas wordt toegepast in een nageschakelde toepassing, bijvoorbeeld wordt verbrand in een gasturbine.

4. Werkwijze volgens een van dc voorgaande conclusies, waarbij dc hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas omvatten onverzadigde koolwaterstoffen, zoals

25 C2H2 en C2H4, verzadigde koolwaterstoffen, zoals C2H6, en aromatische koolwaterstoffen, zoals CóHö en ¢7¾.

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het omzetten van de brandstof naar ten minste het brandbare gas wordt uitgevoerd bij een druk die 30 kleiner dan 5 bar is, zoals 1 -2 bar, waarbij het katalytisch om zetten wordt uitgevoerd bij een druk die kleiner dan 5 bar is, zoals 1-2 bar, en waarbij het verwijderen van H20 en C02 wordt uitgevoerd bij een druk die kleiner dan 5 bar is, zoals 1-2 bar.

6. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de compressor de druk van het brandbare gas verhoogt tot minimaal 5 bar, bij voorkeur tot minimaal 10 bar.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste 70% van het in het brandbare gas aanwezige H2O en ten minste 70% van het in het brandbare gas aanwezige CO2 worden verwijderd.

8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het verwijderen 10 van H2O uit het brandbare gas omvat het afkoelen tot een temperatuur waarbij H2O in het brandbare gas condenseert tot een condensaat.

9. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het verwijderen van CO2 uit het brandbare gas omvat het chemisch absorberen van CO2. 15

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij het brandbare gas wordt toegevoerd aan een absorbeerinrichting, waarin het brandbare gas in contact is met een absorptiemiddel voor CO2, zoals amine.

10 H2, C02, en H20, - na het katalytisch omzetten, het verwijderen van een hoeveelheid H20 en een hoeveelheid C02 uit het brandbare gas bij een druk die kleiner dan 10 bar is, - na het verwijderen van H20 en C02, het door een compressor verhogen van de druk van het brandbare gas. 15

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas wordt uitgevoerd met een katalysator die als actieve component omvat ten minste een van dc edelmetalen Pt, Pd, Rh, Ru, (Os, Ir) cn/of ten minste ccn van dc overgangsmetalen Ni, Co, Mo, W en/of verbindingen daarvan. 25

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een hoeveelheid teer en/of een hoeveelheid zwavel en/of een hoeveelheid chloor worden verwijderd uit het brandbare gas voorafgaand aan het katalytisch omzetten.

13. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de brandstof biomassa omvat.

14. Systeem voor het vervaardigen van een brandbaar gas uit een brandstof, omvattende: - een reactorinrichting (1), die is voorzien van een toevoeropening (2) voor het toevoeren van de brandstof, en welke reactorinrichting (1) is uitgevoerd voor het 5 omzetten van de brandstof in de reactorinrichting (1) bij een druk die kleiner dan 10 bar is, naar ten minste een brandbaar gas, dat CH4, CO, H2, CO2, H2O en hogere koolwaterstoffen omvat, en welke reactorinrichting (1) is voorzien van een afvocropening (5) voor het afvoeren van het brandbare gas, - een reactor (45), die is voorzien van een toevoeropening (44) die is verbonden 10 met de afvoeropening (5) van de reactorinrichting (1), welke reactor (45) is voorzien van een katalysator en is uitgevoerd voor het katalytisch omzetten van ten minste een deel van de hogere koolwaterstoffen in het brandbare gas bij een druk die kleiner dan 10 bar is, naar ten minste CH4, CO, H2, CO2, en H2O, en welke reactor (45) is voorzien van een afvoeropening (47) voor het afVoeren van het brandbare gas waarin ten minste 15 een deel van de hogere koolwaterstoffen katalytisch is omgezet, - een scheidingsinrichting (50), die is voorzien van een toevoeropening (51) die is verbonden met de afvoeropening (47) van de reactor (45), en welke scheidingsinrichting (50) is uitgevoerd voor het afscheiden van een hoeveelheid H2O en een hoeveelheid CO2 uit het brandbare gas bij een druk die lager dan 10 bar is, en 20 welke scheidingsinrichting (50) is voorzien van een afvoeropening (56) voor het afvoeren van het brandbare gas zonder afgescheiden H20 en C02, - een compressor (71), die is voorzien van een inlaat (70) die is verbonden met de afvocropening (56) van de scheidingsinrichting (50), welke compressor (71) is uitgevoerd voor het verhogen van de druk van het brandbare gas, en welke compressor 25 (71) is voorzien van een uitlaat (72) voor het afvoeren van het brandbare gas met de verhoogde druk.

15. Systeem volgens conclusie 14, waarbij de uitlaat (72) van de compressor (71) is verbonden met de toevoer van een methaniseringsinrichting (74). 30

16. Systeem volgens conclusie 14, waarbij de uitlaat (72) van de compressor (71) is verbonden met de toevoer van een gasturbine (74).

17. Systeem volgens een van de conclusies 14-16, waarbij het systeem een teerverwijderingsinrichting (12,18,32) omvat, die is voorzien van een toevoer (11) die is verbonden met de afvoeropening (5) van de reactorinrichting (1), en een afvoer (37) die is verbonden met de toevoeropening (44) van de reactor (45). 5

18. Systeem volgens een van de conclusies 14-16, waarbij het systeem een verwijderingsinrichting (40) voor het verwijderen van zwavel en/of chloor omvat, die is voorzien van een toevoer (41) die is verbonden met de afvoeropening (5) van de reactorinrichting (1), en een afVoer (42) die is verbonden met de toevoeropening (44) 10 van de reactor (45).

19. Systeem volgens conclusie 18 voor zover afhankelijk van conclusie 17, waarbij de toevoer (41) van de verwijderingsinrichting (40) voor het verwijderen van zwavel en/of chloor is verbonden met de afvoer (37) van de teerverwijderingsinrichting 15 (12,18,32).