NL2009939C2 - Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel. Download PDF

Info

Publication number
NL2009939C2
NL2009939C2 NL2009939A NL2009939A NL2009939C2 NL 2009939 C2 NL2009939 C2 NL 2009939C2 NL 2009939 A NL2009939 A NL 2009939A NL 2009939 A NL2009939 A NL 2009939A NL 2009939 C2 NL2009939 C2 NL 2009939C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
gas mixture
gas
fuel cell
carbon dioxide
inlet
Prior art date
Application number
NL2009939A
Other languages
English (en)
Inventor
Marinus Driel
Ellart Kostijn Wit
Anton Scholten
Gerard Westendorp
Original Assignee
Green Vision Holding B V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Green Vision Holding B V filed Critical Green Vision Holding B V
Priority to NL2009939A priority Critical patent/NL2009939C2/nl
Priority to EP13185369.9A priority patent/EP2712910B1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2009939C2 publication Critical patent/NL2009939C2/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02Combustion or pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06Heat exchange, direct or indirect
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08Drying or removing water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/10Recycling of a stream within the process or apparatus to reuse elsewhere therein
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/12Regeneration of a solvent, catalyst, adsorbent or any other component used to treat or prepare a fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/46Compressors or pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/48Expanders, e.g. throttles or flash tanks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/54Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/542Adsorption of impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/56Specific details of the apparatus for preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/565Apparatus size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/58Control or regulation of the fuel preparation of upgrading process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET INSTELLEN VAN DE WOBBE-INDEX VAN EEN GASMENGSEL
De uitvinding betreft een werkwijze voor het instellen van de Wobbe-index en het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel.
De Wobbe-index W is een maat voor de uitwisselbaarheid 5 van verschillende gasmengsels op een brander, uitgedrukt in [MJ/m3] , en is gedefinieerd als
* = tH
10 Hierin is H de calorische waarde, in [MJ/m3] , van een gasmengsel, pgas de dichtheid van het gas en pair de dichtheid van lucht, beide in [kg/ m3] .
In Nederland wordt het gasnet gevoed met laagcalorisch gas dat ongeveer 15% stikstof bevat, de zogenaamde 15 Slochterenkwaliteit. Hoger-calorisch gas uit andere bronnen wordt nu verdund met stikstof, dat wordt geproduceerd door middel van gasscheiding van lucht, onder andere door middel van pressure swing adsorption.
Verdunnen met stikstof heeft het nadeel dat de productie 20 van stikstof uit gasscheiding van lucht veel energie kost, omdat de lucht in dit proces moet worden gecomprimeerd. Voor elke hoeveelheid gebruikte stikstof moet veelal een veelvoud van die hoeveelheid aan lucht worden gecomprimeerd, als gevolg waarvan het rendement van de gasscheiding typisch in 25 de buurt van de 30% ligt.
Om het gebruik van milieuvriendelijke bronnen van methaan te stimuleren zal het mogelijk worden gas uit decentrale bronnen, bijvoorbeeld decentraal gewonnen biogas, aan het landelijke gasnet te leveren. Hierdoor kunnen de 30 calorische waarde en de Wobbe-index in het landelijke gasnet gaan variëren.
Het Duitse Offenlegungsschrift DE-A-21 12 447 heeft betrekking op een werkwijze voor het instellen van de Wobbe- 2 index en het verlagen van de calorische waarde van aardgas door middel van het bijmengen van een inert gas. Volgens deze werkwijze worden aardgas en lucht naar een stoomketel geleid, en omgezet in stoom en verbrandingsgas. Het verbrandingsgas 5 wordt gereinigd, gekoeld, gecomprimeerd en gedroogd, en als inert gas toegevoegd aan aardgas, teneinde de calorische waarde daarvan te verlagen. De stoom wordt gebruikt in een stoomturbine voor het aandrijven van compressoren.
Uit EP 0 100 073 Al is bekend een inrichting voor het 10 toevoegen van inert gas aan aardgas, waarbij een gasturbine fungeert als verbrandingsinrichting.
Het is een doel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het instellen van de Wobbe-index van een gasmengsel, om aldus de Wobbe-index van een aan een 15 eindgebruiker te leveren gasmengsel constant te kunnen houden. Deze werkwijze dient op kostenbesparende wijze te kunnen worden uitgevoerd, waarbij het bijvoorbeeld niet vereist is om, anders dan bij pressure swing adsorption, een grote hoeveelheid verdunnend gas tot een vooraf bepaalde 20 druk te comprimeren.
Dit doel wordt bereikt, en andere voordelen worden gerealiseerd, met een werkwijze voor het converteren van een koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel in een productgasmengsel met een lagere Wobbe-index dan het eerste 25 gasmengsel, welke overeenkomstig de uitvinding de stappen omvat van (i) het verschaffen van het eerste gasmengsel, (ii) het verschaffen van een koolwaterstoffen bevattend tweede gasmengsel, (iii) het verschaffen van een zuurstof bevattend derde gasmengsel, (iv) het leiden van het tweede en het derde 30 gasmengsel in een chemische reactor die is ingericht voor het voortbrengen van een kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel, en (v) het leiden van het vierde gasmengsel in het eerste gasmengsel, onder verkrijging van het productgasmengsel, waarbij de chemische reactor een 35 brandstofcel omvat.
Het volgens de stap (iv) leiden van het tweede en het derde gasmengsel in een brandstofcel levert een belangrijke 3 besparing ten opzichte van de bekende werkwijzen op, omdat het niet nodig is stikstof te produceren of te comprimeren.
In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm is het tweede gasmengsel het eerste deel van een in een eerste en 5 een tweede deel gescheiden eerste gasmengsel, en omvat de stap (v) het leiden van het vierde gasmengsel in het afgescheiden tweede deel van het eerste gasmengsel.
Een werkwijze volgens deze uitvoeringsvorm is in het bijzonder geschikt om een hoogcalorisch methaan houdend gas 10 met een Wobbe-index hoger dan de Wobbe-index van aardgas van Slochterenkwaliteit zodanig te converteren, dat de Wobbe-index gelijk wordt aan die van het aardgas, zodat dit methaan houdende gas na conversie kan worden bij gemengd met aardgas, zonder noodzaak voor de eindgebruiker zijn branders of andere 15 aardgas-apparatuur aan te passen.
Bij toepassing van de werkwijze volgens deze uitvoeringsvorm wordt het hoogcalorische methaan houdende gas via een hoofdleiding aangevoerd, en wordt een eerste deel via een parallelle leiding naar de brandstofcel geleid. In de 20 brandstofcel wordt uit het gas en een zuurstof bevattend derde gasmengsel een kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel gewonnen, dat in het afgescheiden tweede deel van het eerste gasmengsel wordt geleid, onder verkrijging van het productgasmengsel, dat een lagere Wobbe-index heeft dan het 25 oorspronkelijke hoogcalorische methaan houdende gas.
Volgens deze werkwijze is er geen distributie of decentrale productie van stikstof noodzakelijk. Verder zal de totale op druk te brengen hoeveelheid verdunnend gas kleiner zijn dan bij de werkwijzen volgens de stand der techniek, 30 waarmee wordt bespaard op kosten van compressoren en elektriciteit.
In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm is het volgens stap (iii) te verschaffen zuurstof bevattende derde gasmengsel lucht. Lucht biedt het voordeel dat het eerste 35 gasmengsel behalve met kooldioxidegas ook met stikstof wordt verdund.
De uitvinding betreft voorts een inrichting voor het 4 converteren volgens de hierboven beschreven werkwijze van een door een transportleiding geleid koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel in een productgasmengsel met een lagere Wobbe-index dan het eerste gasmengsel, omvattend een 5 chemische reactor met een eerste inlaat voor het inlaten van een koolwaterstoffen bevattend tweede gasmengsel en een tweede inlaat voor het inlaten van een zuurstof bevattend derde gasmengsel, welke reactor is ingericht voor het voortbrengen van een kooldioxidegas bevattend vierde 10 gasmengsel, en met een uitlaatleiding voor het leiden van het vierde gasmengsel in het eerste gasmengsel, onder verkrijging van het productgasmengsel, waarbij de chemische reactor een brandstofcel omvat.
In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm zijn de 15 eerste inlaat van de brandstofcel met een eerste aftakking van de transportleiding is gekoppeld voor het inlaten van een eerste deel van het eerste gasmengsel, en is de uitlaatleiding van de brandstofcel gekoppeld met een tweede aftakking van de transportleiding, stroomafwaarts ten 20 opzichte van de eerste aftakking.
In een uitvoeringsvorm is de brandstofcel voorzien van een reformer voor het omzetten van een koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel in een waterstof en koolmonoxide bevattend gasmengsel.
25 Een reformer biedt de mogelijkheid het koolwaterstoffen bevattende eerste gasmengsel voorafgaand aan de reactie in de brandstofcel althans gedeeltelijk naar een waterstofrijk mengsel te converteren.
De reformer is bijvoorbeeld een autotherme reformer, en 30 het volgens stap (iii) te verschaffen zuurstof bevattende derde gasmengsel bevat bijvoorbeeld voorts stikstof, waarbij kathode tailgas uit de brandstofcel wordt terug geleid naar de autotherme reformer.
Kathode tailgas biedt het voordeel dat het gehalte 35 stikstof opzichte van zuurstof erin relatief hoog is, als gevolg waarvan het uit de autotherme reformer afkomstige, in de brandstofcel te leiden gasmengsel wordt verrijkt met 5 stikstof, waarmee de Wobbe-index van dat gasmengsel wordt verlaagd.
Bij een inrichting volgens de uitvinding is de brandstofcel van ieder geschikt type, bijvoorbeeld een 5 vastepolymeerbrandstofcel (PEM FC).
In een volgend voorbeeld is de brandstofcel een vaste-oxidebrandstofcel (SOFC). Met een SOFC is het mogelijk om een koolwaterstoffen houdend gasmengsel direct, dat wil zeggen zonder reformer, om te zetten in kooldioxide en water, 10 waarbij elektrisch vermogen wordt opgewekt.
In een volgende uitvoeringsvorm is de inrichting voorzien van een meet- en regeleenheid voor het bepalen van de hoeveelheid van het voort te brengen kooldioxidegas bevattende vierde gasmengsel.
15 De brandstofcel is bijvoorbeeld een vaste- oxidebrandstofcel (SOFC) die het gasmengsel van waterstof en koolmonoxide omzet in een stroom zuiver kooldioxide en elektrisch vermogen.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting 20 volgens de uitvinding is deze voorzien van een droogeenheid voor het drogen van het kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel.
Deze droogeenheid omvat bijvoorbeeld een gas-opwerkingseenheid op basis van Pressure Swing Absoption 25 (PSA)-technologie voor het nareinigen van het kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel.
De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, onder verwijzing naar de tekeningen.
30 In de tekeningen tonen in schematische weergave
Fig. 1 een werkwijze en inrichting volgens de stand der techniek voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel,
Fig. 2 een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze en 35 inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel, 6
Fig. 3 een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel, 5 Fig. 4 een derde uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel,
Fig. 5 een vierde uitvoeringsvorm van een werkwijze en 10 inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel,
Fig. 6 een vijfde uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de 15 calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend gasmengsel, en
Fig. 7 een zesde uitvoeringsvorm van een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding voor het verlagen van de calorische waarde van een koolwaterstoffen bevattend 20 gasmengsel.
In de figuren zijn overeenkomstige onderdelen aangeduid met dezelfde verwijzingsgetallen.
Fig. 1 is een schematische weergave van een werkwijze voor het verlagen van de Wobbe-index volgens de stand der 25 techniek, waarbij een koolwaterstoffen houdend gasmengsel 1, bijvoorbeeld zuiver methaan (CH4) met een druk van bijvoorbeeld 66 bar en een Wobbe-index Wi = 48 MJ/m3 wordt gemengd met stikstofgas 6, waarbij een productgasmengsel 5 met een lagere Wobbe-index W5 = 40 MJ/m3 wordt verkregen. Het 30 stikstofgas 6, dat met een compressor 12 wordt gecomprimeerd tot een druk van eveneens 66 bar, wordt verkregen uit een luchtseparator 11, die wordt gevoed met lucht 3 die met een compressor 13 wordt gecomprimeerd tot een druk van bijvoorbeeld 7 bar. Uit de luchtseparator 11 komt een 35 stikstofarm restluchtmengsel 7 vrij. De totale compressie-energie die voor deze werkwijze is vereist bedraagt ongeveer 0,6 % van de energie-inhoud van het productgasmengsel 5.
7
Fig. 2 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 20 voor het verlagen van de Wobbe-index Wi van een eerste koolwaterstoffen houdend gasmengsel 1 volgens de uitvinding, waarbij een tweede koolwaterstoffen houdend 5 gasmengsel 2 in een brandstofcel 10 wordt geleid, waaraan ook een zuurstof bevattend gasmengsel 3 wordt toegevoerd, waarbij een kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel 4 wordt verkregen, dat in het eerste gasmengsel 1 wordt geleid, onder verkrijging van een productgasmengsel 5 met een Wobbe-index 10 W5, die lager is dan Wi.
Fig. 3 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 30 voor het verlagen van de Wobbe-index Wi van een koolwaterstoffen houdend gasmengsel 1, bijvoorbeeld aardgas, waarbij een eerste deel 1' van het aardgas in een 15 brandstofcel 10 wordt geleid, waaraan ook een zuurstof bevattend gasmengsel 3 wordt toegevoerd, waarbij een kooldioxidegas bevattend gasmengsel 4 wordt verkregen, dat in het resterende, tweede deel 1" van het aardgas wordt geleid, onder verkrijging van een productgasmengsel 5 met een Wobbe-20 index W5, die lager is dan Wi.
Fig. 4 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 40 voor het verlagen van de Wobbe-index Wi van een koolwaterstoffen houdend gasmengsel 1, bijvoorbeeld zuiver methaan met een druk van bijvoorbeeld 66 bar en een Wobbe-25 index Wi = 48 MJ/m3, waarbij een eerste deel 1' van het methaan en lucht 3 in een autotherme reformer 14 worden geleid, waarbij de zuurstof in de lucht 3 volledig wordt omgezet in een gasmengsel 8 dat in hoofdzaak waterstof bevat, naast methaan, stikstof, koolmonoxide en kooldioxide. Dit 30 gasmengsel 8 wordt naar een brandstofcel 10 geleid, waaraan ook een zuurstof bevattend gasmengsel 3 wordt toegevoerd, waarbij een zuurstofarm kathode tailgas 9 en een kooldioxidegas bevattend gasmengsel (het anode tailgas) 4' worden verkregen. Het anode tailgas 4' wordt achtereenvolgens 35 gereinigd en gedroogd in een gas-opwerkingseenheid 15 met een katalytische brander, waarbij water 16 wordt afgescheiden en de geproduceerde warmte kan worden gebruikt in de reformer 14 8 voor de productie van stoom. Het aldus gereinigde en gedroogde anode tailgas 4 wordt via een compressor 12, waarbij het gas wordt gecomprimeerd tot een druk van 66 bar, geleid in het resterende, tweede deel 1" van het methaan, 5 onder verkrijging van een productgasmengsel 5 met een Wobbe-index W5 = 40 MJ/m3. Om deze lagere Wobbe-index te verkrijgen is ongeveer 4,5% van het aangevoerde methaan in de reformer geconsumeerd. De totale hoeveelheid vereiste compressie-energie bedraagt ongeveer de helft van de energie die de 10 werkwijze volgens de stand der techniek, zoals beschreven bij figuur 1, vereist. De brandstofcel 10 levert een surplus van ca. 1,3% elektrische energie, na aftrek van de energie die benodigd is voor de compressor 12.
Fig. 5 is een schematische weergave van een werkwijze en 15 inrichting 50, die overeenkomt met de inrichting 40 van Fig. 4, maar waarbij een deel van het zuurstofarme kathode tailgas 9 uit de brandstofcel 10 wordt teruggeleid naar de autotherme reformer 14. Volgens deze werkwijze wordt slechts 1,9% van het aangevoerde methaan in de reformer geconsumeerd, maar 20 wordt minder elektriciteit gewonnen.
Fig. 6 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 60, op basis van een brandstofcel 10, die in het bijzonder bedoeld voor het verlagen van de Wobbe-index Wi van hoogcalorisch aardgas 1.
25 Aan deze inrichting 60 kan hoog calorisch aardgas 1, 1' worden toegevoerd, bij voorkeur op hoge druk, voor het omzetten van dat aardgas in zuiver kooldioxide 4 en elektrisch vermogen. Het zuivere kooldioxide 4 kan vervolgens door middel van een kooldioxide-mengapparaat 18 worden 30 teruggevoerd aan het aardgasnetwerk, bij voorkeur in een deel 5 waar de druk met behulp van een reduceerapparaat 19 is verlaagd, voor het aldaar verlagen van de Wobbe-index tot een waarde W5 die lager is dan de Wobbe-index Wi van het hoogcalorische aardgas 1, 1'. Door de Wobbe-index aldus te 35 verlagen is het niet nodig om de achterliggende apparatuur, bijvoorbeeld in een fabriek 21, aan te passen aan wisselende gassamenstellingen.
9
De inrichting 60 is samengesteld uit achtereenvolgens een meet- en regeleenheid 17 voor het bepalen van hoeveelheid bij te mengen kooldioxide 4, een pre-reformer 14 voor het omzetten van een gasmengsel 1, 1' met variërende 5 samenstelling in een gasmengsel 8 van waterstof en koolmonoxide, een vaste-oxidebrandstofcel 10 (SOFC) die het gasmengsel 8 van waterstof en koolmonoxide omzet in een stroom zuiver kooldioxide 4 en elektrisch vermogen, en een gas-opwerkingseenheid 15 op basis van Pressure Swing 10 Absoption (PSA)-technologie voor het nareinigen van de kooldioxide. De afmetingen van de inrichting 60 worden bepaald door de beoogde toepassing ervan, en kunnen variëren van die van een bijvoorbeeld een huishoudkoelkast tot een zeecontainer.
15 Fig. 7 is een schematische weergave van een werkwijze en inrichting 70, op basis van een PEM FC brandstofcel 10, die in het bijzonder bedoeld voor het verlagen van de Wobbe-index Wi van hoogcalorisch aardgas 1.
De inrichting 70 is samengesteld uit achtereenvolgens 20 een warmtewisselaar, een warmtewisselaar annex reformer 14, een CO-reductie-eenheid 24, de PEM FC brandstofcel 10, een brander 25, een katalytische brander 26, een warmtewisselaar 27, een koeler 28 en een droger 15.
De werking van de inrichting 70 is als volgt.
25 Van een mengsel van hoogcalorisch aardgas 1 wordt een gedeelte 1' afgescheiden, dat wordt bij gemengd met stoom 22 uit water 33 dat is verhit in warmtewisselaar 23, en in reformer/warmtewisselaar 14 verder opgewarmd en omgezet tot een heet waterstofrijk mengsel met kooldioxide, dat via de 30 warmtewisselaar 23 naar de CO-reductie-eenheid 24 wordt geleid. Vanuit de CO-reductie-eenheid 24 wordt een koel waterstofrijk gasmengsel in de PEM FC brandstofcel 10 geleid, van waaruit een zuurstofarm mengsel 31 en het anode tailgas 4' naar de brander 25 worden geleid, van waaruit een zeer 35 heet gasmengsel 32 van stikstof, kooldioxide ,stoom en eventueel geringe hoeveelheden zuurstof en koolmonoxide via de reformer/warmtewisselaar 14, de katalytische brander 26, 10 de warmtewisselaar 27, de koeler 28 en de droger 15 wordt toegevoegd aan het hoog-calorische aardgas 1", onder verkrijging van een productgasmengsel 5 met een Wobbe-index W5, die lager is dan Wi.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het converteren van een koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel (1) in een productgasmengsel (5) met een lagere Wobbe-index dan het eerste gasmengsel (1), omvattend de stappen van 5 (i) het verschaffen van het eerste gasmengsel (1), (ii) het verschaffen van een koolwaterstoffen bevattend tweede gasmengsel (2), (iii) het verschaffen van een zuurstof bevattend derde gasmengsel (3), 10 (iv) het leiden van het tweede (2) en het derde gasmengsel (3) in een chemische reactor (10) die is ingericht voor het voortbrengen van een kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel (4), en (v) het leiden van het vierde gasmengsel (4) in het 15 eerste gasmengsel (1), onder verkrijging van het productgasmengsel (5), waarbij de chemische reactor (10) een brandstofcel omvat.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het tweede gasmengsel het eerste deel van een in een eerste (1') en een 20 tweede deel (1") gescheiden eerste gasmengsel (1) is, en waarbij de stap (v) het leiden van het vierde gasmengsel (4) in het afgescheiden tweede deel (1") van het eerste gasmengsel (1) omvat.
3. Werkwijze volgens een der conclusies 1-2, waarbij het 25 volgens stap (iii) te verschaffen zuurstof bevattende derde gasmengsel (3) lucht is.
4. Inrichting (20, 30, 40, 50, 60, 70) voor het converteren van een door een transportleiding geleid koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel (1) in een 30 productgasmengsel (5) met een lagere Wobbe-index dan het eerste gasmengsel (1), omvattend een chemische reactor (10) met een eerste inlaat voor het inlaten van een koolwaterstoffen bevattend tweede gasmengsel (2) en een tweede inlaat voor het inlaten van een zuurstof bevattend derde gasmengsel (3), welke reactor (10) is ingericht voor het voortbrengen van een kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel (4), en met een uitlaatleiding voor het leiden van het vierde gasmengsel (4) in het eerste gasmengsel (1), onder 5 verkrijging van het productgasmengsel, met het kenmerk, dat de chemische reactor (10) een brandstofcel omvat (5).
5. Inrichting (30, 40, 50, 60, 70) volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de eerste inlaat van de brandstofcel (10) met een eerste aftakking van de transportleiding is 10 gekoppeld voor het inlaten van een eerste deel (1') van het eerste gasmengsel (1), en de uitlaatleiding van de reactor brandstofcel (10) met een tweede aftakking van de transportleiding, stroomafwaarts ten opzichte van de eerste aftakking, is gekoppeld.
6. Inrichting volgens een der conclusies 4-5, met het kenmerk, dat de brandstofcel (10) is voorzien van een reformer (14) voor het omzetten van een koolwaterstoffen bevattend eerste gasmengsel (1, 1') in een waterstof en koolmonoxide bevattend gasmengsel (8).
7. Inrichting (50) volgens conclusie 6, waarbij de reformer (14) een autotherme reformer is, en het in de tweede inlaat in te laten zuurstof bevattende derde gasmengsel (3) voorts stikstof bevat, met het kenmerk, dat een leiding is verschaft voor het terugleiden van kathode tailgas (9) uit de 25 brandstofcel (10) naar de autotherme reformer.
8. Inrichting (70) volgens een der conclusies 4-7, met het kenmerk, dat de brandstofcel (10) een vastepolymeerbrandstofcel (PEM FC) is.
9. Inrichting volgens een der conclusies 4-7, met het 30 kenmerk, dat de brandstofcel (10) een vaste-oxidebrandstofcel (SOFC) is.
10. Inrichting (40, 50, 60, 70) volgens een der conclusies 4-9, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een droogeenheid (15) voor het drogen van het kooldioxidegas 35 bevattend vierde gasmengsel (4).
11. Inrichting (60) volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de droogeenheid (15) een gasopwerkingseenheid op basis van Pressure Swing Absoption (PSA)-technologie omvat voor het nareinigen van het kooldioxidegas bevattend vierde gasmengsel (4).
12. Inrichting (60) volgens een der conclusies 4-11, met 5 het kenmerk, dat deze is voorzien van een meet- en regeleenheid (17) voor het bepalen van de hoeveelheid van het voort te brengen kooldioxidegas bevattende vierde gasmengsel (4) .
NL2009939A 2012-10-01 2012-12-06 Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel. NL2009939C2 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2009939A NL2009939C2 (nl) 2012-10-01 2012-12-06 Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel.
EP13185369.9A EP2712910B1 (en) 2012-10-01 2013-09-20 Method and apparatus for adjusting the Wobbe-index of a gas mixture

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1039831 2012-10-01
NL1039831 2012-10-01
NL2009939A NL2009939C2 (nl) 2012-10-01 2012-12-06 Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel.
NL2009939 2012-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2009939C2 true NL2009939C2 (nl) 2014-04-02

Family

ID=49182200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2009939A NL2009939C2 (nl) 2012-10-01 2012-12-06 Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel.

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2712910B1 (nl)
NL (1) NL2009939C2 (nl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2015818B1 (en) * 2015-11-19 2017-06-06 Host B V Method and gas refining installation for providing a gas stream having a wobbe index within a required range.
PT109628A (pt) * 2016-09-23 2018-03-23 Bosch Termotecnologia Sa Dispositivo de preparação de gás e processo para a disponibilização de uma mistura de gás combustível
DE102016014490A1 (de) * 2016-12-06 2018-06-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Anpassung der Methanzahl von Gasgemischen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2112447A1 (de) * 1971-03-11 1972-09-21 Borsig Gmbh Verfahren zur Konditionierung von Erdgas
EP0100073A1 (de) * 1982-07-28 1984-02-08 Ruhrgas Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Inertisierung von Erdgas
EP1862212A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-05 Wolfgang Dipl.-Ing. Doczyck Verfahren und Anordnung zur Reinigung von Faulgas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2112447A1 (de) * 1971-03-11 1972-09-21 Borsig Gmbh Verfahren zur Konditionierung von Erdgas
EP0100073A1 (de) * 1982-07-28 1984-02-08 Ruhrgas Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Inertisierung von Erdgas
EP1862212A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-05 Wolfgang Dipl.-Ing. Doczyck Verfahren und Anordnung zur Reinigung von Faulgas

Also Published As

Publication number Publication date
EP2712910A1 (en) 2014-04-02
EP2712910B1 (en) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6397502B2 (ja) 水素製造のための改質装置・電解装置・精製装置(rep)組立体、同組立体を組み込むシステムおよび水素製造方法
CN1116501C (zh) 利用烃类原料生产电能、蒸汽和二氧化碳的工艺
US11370660B2 (en) Method for the preparation of synthesis gas
CN110770162B (zh) 制备氨合成气的方法
CN102730637B (zh) 低碳排放的费托合成尾气综合利用工艺
JP5183093B2 (ja) オンサイト水素燃焼による熱供給で炭化水素の留分を水蒸気改質することにより水素富有ガスと電力とを併産する方法
KR20150132215A (ko) 연료 전지를 사용한 통합된 발전 및 탄소 포획
EA039539B1 (ru) Способ выработки энергии с интегрированным производством водорода
JPH06504873A (ja) 電気エネルギーと機械エネルギーを併せて発生するための方法と装置
AU2018389971B2 (en) Process for producing a hydrogen-containing synthesis gas
JP2012530352A5 (nl)
NL2009939C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het instellen van de wobbe-index van een gasmengsel.
KR20140103141A (ko) 연료 전지용의 조절가능한 기체 조성물의 제조방법
CN117177936A (zh) 蓝氨生产方法
EP3085430A1 (en) Method and device for desulphurizing a gas mixture with a pressure swing adsorption process
JP4450623B2 (ja) 燃料電池システム
NL1021364C2 (nl) Shift membraanbrander-brandstofcel combinatie.
CN110958988A (zh) 用于改善氨合成气装置的效率的方法
WO2016087275A1 (en) A process for the elimination of volatile organic compounds and hazardous air pollutants in ammonia plants
KR102691661B1 (ko) 공기 분리 유닛을 구비하는 sofc-ccs 하이브리드 시스템
JP5899231B2 (ja) 液体水素および電気の生成方法
JP6229508B2 (ja) 酸素燃焼ボイラシステム
US11746009B2 (en) Process for start-up of an autothermal reformer
US20080166290A1 (en) Method and Apparatus for Generating Process Heat and/or Electrical Energy
US20150295261A1 (en) Fuel cell system comprising a combined fuel processing apparatus and a fuel cell unit

Legal Events

Date Code Title Description
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20170101