WO2008141784A2 - Verfahren zum kühlen eines wasserstoff und wasserdampf enthaltenden prozessgases aus einer wasserstoffgewinnungsanlage - Google Patents

Verfahren zum kühlen eines wasserstoff und wasserdampf enthaltenden prozessgases aus einer wasserstoffgewinnungsanlage Download PDF

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    • F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling a process gas containing hydrogen and water vapor, which is produced by steam reforming in a hydrogen production plant, wherein the process gas is cooled to a temperature below the condensation temperature of the water vapor contained in the process gas and the resulting process condensate is separated and wherein the enthalpy of the Process condensate is used for example by recycling the process condensate in the steam reformer process or by heating a stream.
  • a reaction mixture of water vapor and gaseous carbonaceous materials is reacted, with the gaseous, carbonaceous reaction components previously being able to be generated from gaseous, liquid or solid carbon carriers.
  • Water vapor is usually admixed in a ratio of 2.5 to 5 mol / mol of carbon, so that water is present in excess.
  • the reaction mixture contains more water than is consumed by the chemical reactions in steam reforming.
  • the steam reformer process may comprise one or more reaction stages, wherein reaction stages may also be provided which increase the proportion of hydrogen of the product mixture and / or reduce undesired by-products. Between the reaction stages, the reaction mixture can be changed by adding further substances and by supplying or dissipating energy.
  • the process gas containing hydrogen and water vapor leaves the last stage of the steam reformer process at a temperature above 100 ° C. In actual installations, the temperature of the process gas leaving the steam reformer process is often between 200 and 450 ° C. For further use of the process gas, it must be cooled to a further processing temperature.
  • Themann kaustem- temperature is in conventional hydrogen recovery plants at 20 to 50 0 C.
  • the further use may consist in that the process gas purified and / or the hydrogen content in the process gas, for example by pressure swing adsorption, membrane process u. Like. Is increased.
  • the cooling of the process gas is usually carried out in several stages by indirect heat exchange. During the cooling, the condensation temperature of the water vapor contained in the process gas is not reached, so that a process condensate is obtained by partial condensation, which is separated with a separator from the process gas stream.
  • the energy from the cooling can be used in part to heat process-own and / or process-foreign substances.
  • boiler feed water for the steam reformer process can be heated by heat exchange with the process gas.
  • a method with the features described at the outset is known from WO 2005/118466 A2.
  • the process gas produced in a steam reformer process is cooled in two stages by indirect heat exchange to a further processing temperature below 45 0 C.
  • the cooling and condensation heat is used to heat water, which is fed to the steam reformer process.
  • the resulting in the second cooling stage condensate is separated from the process gas stream and also recycled as process liquid in the steam reformer process.
  • heat exchangers for indirect heat exchange with a minimum temperature difference between the process gas inlet and the outlet of the substance to be heated to be planned and operated in practice, the minimum temperature difference is typically between 5 0 C and 50 0 C. This results in an amount of energy that is not recovered as waste heat and has a negative effect on the energy efficiency of the process.
  • there are safety considerations that prohibit a warming of process-own gas streams with the process gas because leaks in the heat exchangers could lead to flammable or explosive mixtures. Process own gas streams can therefore not be used in heat exchange with the process gas for cooling and to improve energy utilization.
  • the object of the invention is to operate the method described above in such a way that the energy of the process gas contained in a steam reformer process and the process gas contained therein can be better utilized.
  • the object is achieved in that the process gas is acted upon in at least one contact apparatus with a cooling liquid, wherein at least part of the water vapor to be separated from the process gas is condensed by direct cooling and eliminated with the cooling liquid.
  • the invention is based on the finding that the heat loss can be reduced by a direct cooling with a liquid and the energy fraction thus obtained can be used for the heating of process-own and / or process-foreign substances.
  • the direct heat exchange in the contact apparatus according to the invention there is no minimum temperature difference between the cooling liquid and the process gas.
  • the process condensate having a higher temperature can be used for hydrogen production. Furthermore, more process condensate is produced, if one compares the direct heat exchange with an indirect heat exchange and sets the same temperature of the cooling liquid.
  • the enthalpy increase of the process condensate can be utilized by recycling the process condensate into the steam reformer process for the production of hydrogen.
  • the hot process condensate can also be used to heat other substances.
  • it can be used for preheating combustion air, heating the reaction mixture for the steam reformer process, generating steam, for example, for operating a degasser, heating a non-aqueous heat carrier, in particular glycol, and / or heating a stripper.
  • the process gas in the at least one contact apparatus is additionally supplied with a gaseous and / or vaporous medium in order to at least partially or entirely purify the resulting process condensate of inert and foreign components.
  • a gaseous and / or vaporous medium By applying the gas and / or vapor medium directly during and / or after the condensation, the impurities contained in the process condensate such as carbon dioxide, oxygen, nitrogen, ammonia, methanol and formic acid are at least partially, preferably substantially or completely removed.
  • the purified process condensate can be used for example in a simple manner for steam generation. By removing the contaminants, it is also possible to use the process condensate in equipment and pipes made of less high-quality materials. In particular, the use of ferritic steels instead of high-grade austenitic steels is made possible.
  • By cleaning the process condensate it can also be heated so that it can be used at a higher temperature both in the process and outside the steam reformer process.
  • the expelled during the stripping impurities and residues of the steam and / or gas used for the stripping are preferably recycled to the process gas, so that no material flow and energy losses occur.
  • the steam used may be, for example, steam.
  • As a gas for cleaning for example, hydrogen and / or nitrogen can be used.
  • water, process condensate, aqueous systems containing additive, water / glycol mixtures or aqueous salt solutions can be used as the cooling liquid.
  • suitable additives are substances which improve the separation and / or the action of the stripping.
  • Water also includes boiler feed water, which may be used to start the process, control the process, and / or generate a sufficient amount of process condensate.
  • the liquid used for the direct cooling is passed in a cooling circuit, wherein the guided in the cooling circuit liquid is withdrawn from the contact apparatus, is cooled in a heat exchanger and then fed back to the contactor.
  • the cooled liquid is mixed again with the process gas and again absorbs energy from the process gas.
  • the enthalpy taken from the liquid by heat exchange in the cooling circuit can be used for steam generation or for heating process-specific or process-independent substances.
  • the enthalpy taken from the liquid circuit can be used, for example, to heat combustion air, to heat the reaction mixture for the steam reformer process, to generate steam, to heat a nonaqueous heat carrier, or to heat a separate stripper.
  • the accumulating in the contact apparatus by condensation amount of process condensate is discharged from the cooling circuit and can the Steam reformer process supplied or otherwise used.
  • the condensate can be discharged via a separation stage in which any inorganic or organic additives are removed to remain in the cooling circuit.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that the process condensate is degassed before being returned to the steam reformer process.
  • the hot process condensate can be expanded to drive off volatiles.
  • the degassed process condensate can be used to produce, for example, a vapor with less inert and foreign components, for example carbon dioxide, oxygen, nitrogen, ammonia, methanol.
  • the process gas produced in the steam reformer process is first precooled by indirect heat exchange before it is the direct cooling and preferably provided Strippung / cleaning is supplied.
  • the process gas can be cooled to a temperature which corresponds to the condensation temperature of the water vapor contained in the process gas. A reduction to a temperature below the condensation temperature is harmless. It is advantageous, however, if the process gas is pre-cooled before entering the contact apparatus to a temperature which is greater by up to 70 0 C than the condensation temperature of the water vapor contained in the process gas.
  • pre-cooling boiler feed water can be used, which is heated by the pre-cooling and fed to the steam reformer process.
  • the invention teaches that the process gas following the direct cooling in the contact apparatus in at least one further cooling stage to a temperature of less than 50 0 C, preferably to a temperature of 20 to 50 ° C, cooled.
  • the condensate, which is obtained in the downstream cooling stage, can be separated and recycled as a cooling liquid in the contact apparatus for direct cooling of the process gas.
  • a further embodiment of the method according to the invention provides that the process gas is passed in succession through two or more contact devices in which the process gas is acted upon by a cooling liquid and water vapor is separated from the process gas by condensation and / or purified by direct cooling.
  • the contact devices are connected in series. You can each be assigned a cooling circuit. Condensate, which is discharged from the cooling circuits, can be supplied to the uses described.
  • An advantageous embodiment of the method provides, the condensate, which is discharged from a subsequent cooling circuit, is used as the cooling liquid in the respective upstream contact apparatus.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that liquid, which is withdrawn from a downstream contact apparatus, optionally after an intermediate cooling the upstream contact apparatus is supplied as a cooling liquid for direct cooling of the process gas.
  • the withdrawn from the first contact apparatus liquid is fed into a cooling circuit, which binds the first contact apparatus with a downstream contact apparatus.
  • the refrigeration cycle connects the first contact apparatus to the last contact apparatus in a series connection.
  • the guided in the cooling circuit liquid is withdrawn from the first contact apparatus, cooled in a heat exchanger and then fed to the downstream or last contact apparatus as a cooling liquid for direct cooling of the process gas.
  • the resulting in the direct cooling in the contact devices condensate is discharged before the heat exchanger for further use of the cooling circuit.
  • the contact apparatus provided in the context of the method according to the invention comprises at least one gas inlet for the process gas stream containing hydrogen and steam, at least one gas outlet, a contact zone for a gas / liquid contact, a device for contacting the contact zone with a liquid flow and at least one liquid outlet.
  • the contact apparatus also performs the function of a separator.
  • a mist eliminator may be arranged, with arrangements with a low flow pressure loss being preferred. It is understood that a mist eliminator can also be designed as a downstream separate unit and is arranged behind the gas outlet.
  • a liquid circuit is preferably connected, which connects the liquid outlet with the means for acting on the contact zone and in the flow path has a heat exchanger for cooling the liquid supplied to the contact zone liquid stream.
  • the contact apparatus comprises a further inlet for the supply of a gaseous and / or vaporous medium for stripping / cleaning a process condensate and thus additionally fulfills the Function of a stripper.
  • the case designed as a combined steam stripper and pure condensate generator contact apparatus can form a structural unit or consist of at least two mutually connected to the mass transfer modules, in one module, the direct cooling and in the other module, the stripping / cleaning.
  • the invention particularly relates to a steam stripper formed in the form of a separation column as a structural unit and pure condensate producer, wherein a lower section of the separation column for stripping / cleaning the process gas has a diameter which is smaller than the diameter of the arranged in the upper portion of the separation column condensation part and wherein the separation column has in both sections separating trays or packages.
  • the contact apparatus is advantageously designed so that in the zone between the direct cooling and the cleaning / stripping a side take-off is present as an outlet for a part of the hot process condensate.
  • the contact apparatus consists of interconnected modules for mass transfer, a portion of the hot process condensate may be withdrawn from the flow between the modules.
  • the part of the hot process condensate led out of the side take-off or drawn off between the modules can be used, for example, as described above, to heat other substances.
  • the area provided for the direct cooling or the module of the contact apparatus provided for the direct cooling is preferably equipped with internals, for example trays or packings, in order to already achieve a first purification of the process condensate of inert and foreign fractions.
  • the invention is also the use of a contact apparatus with
  • At least one gas inlet for a process gas stream containing hydrogen and steam at least one gas inlet for a process gas stream containing hydrogen and steam
  • a purification of the process condensate is preferably provided, wherein the contact apparatus for this purpose has at least one further inlet for the supply of a gaseous and / or vaporous medium.
  • the invention enables efficient recovery of energy from hydrogen and steam-containing process gas in hydrogen plants that operate on the basis of steam reforming. It is also advantageous that heat exchangers for indirect heat transfer completely eliminated or at least the number of heat exchangers and / or their size can be reduced.
  • the flow pressure loss of such heat exchangers can be considerable. By eliminating the heat exchanger or by reducing their number, the pressure loss of the process gas path can be reduced. This has the consequence that, for example, the pressure increase for generating the reaction mixture and / or the purified hydrogen is lower, which can result in further energy savings.
  • a lower flow pressure loss can also be used to lower the pressure level in the hydrogen production, which basically has a favorable effect on the reaction equilibrium of the steam reforming. This is shifted to the product hydrogen at lower pressures.
  • the invention also makes it possible to completely or partially purify the process condensate of inert and foreign components. This cleaning is enhanced by installations in the direct cooling zone and / or the stripping / cleaning zone. The cleaning in the direct cooling zone may cause the hot process condensate to already be partially cleaned when it is led out of the contactor through a side draw before entering the stripping / cleaning zone.
  • the process condensate can be guided and handled in less high-quality and therefore generally cheaper materials. If sufficient
  • Cleaning does not require a separate steam generation system for the production of steam from the process condensate, so that the process condensate can be used with boiler feed water in a steam generation system, whereby substantial process simplification can be achieved.
  • Fig. 1 is a greatly simplified system diagram for an inventive
  • Fig. 8 is designed as a structural unit contact apparatus for performing the method.
  • a hydrogen-containing process gas 5 is generated with the addition of combustion air 2, a gaseous carbon carrier 3 and water vapor 4. Water is in excess in the reaction mixture, that is, it contains more water than is consumed by the chemical reactions in steam reforming.
  • the steam reforming process shown schematically as plant block 1 may comprise one or more reaction stages. It is also possible to provide reaction stages which change the proportion of hydrogen in the product mixture and / or change by-products.
  • the hydrogen-containing process gas 5 leaves the last stage of the steam reformer process at a temperature above 100 0 C and is cooled to a further processing temperature of about 20 to 50 0 C for further use.
  • the hot process gas 5 originating from the steam reformer process is first precooled by indirect heat exchange 6.
  • boiler feed water 7 is used for the steam reformer process.
  • the heated boiler feed water is fed to a steam generator 8, which may be of any type, and then used in the steam reforming process.
  • the process gas 5 is pre-cooled to a temperature which preferably corresponds approximately to the condensation temperature or is slightly greater than the condensation temperature of the water vapor contained in the process gas 5.
  • the precooled process gas is then applied in a contact apparatus 9 with a cooling liquid, wherein at least part of the water vapor to be separated from the process gas is condensed by direct cooling and eliminated with the cooling liquid.
  • a cooling liquid water or process condensate is used for the direct cooling as the cooling liquid, which is guided in a cooling circuit 10.
  • the guided in the cooling circuit 10 liquid is withdrawn from the contact apparatus 9, cooled in a heat exchanger 11 and then fed back to the contactor 9.
  • the enthalpy taken from the liquid by heat exchange can be used to generate steam or to heat process-specific or process-external substances, for example to heat part of the combustion air 2 required for the steam reformer process.
  • the resulting in the contact apparatus 9 by condensation amount of process condensate is discharged from the cooling circuit 10 and used in Dampfreformer perspectives.
  • the hot process condensate 12 is also fed as boiler feed water to a steam generator 8 1 .
  • two evaporators 8, 8 * are provided.
  • Process condensate 12 can in this case be fed into the evaporator 8 operated with boiler feed water 7. It may be appropriate, the
  • the process gas 5 is cooled in at least one further cooling stage 13 to a further processing temperature of less than 50 0 C.
  • the resulting in the further cooling condensate 12 ' is separated in a separator 14 of the process gas stream 5 and as Cooling liquid returned to the contact apparatus 9 for direct cooling of the process gas.
  • the contact apparatus 9 has at least one gas inlet for the process gas stream, at least one gas outlet and a contact zone for a gas / liquid contact.
  • the contact zone can be designed without installation or contain internals to improve the mass and heat exchange.
  • a device 15 for acting on the contact zone with a liquid flow and at least one liquid outlet are provided.
  • separators e.g. Impingement be provided for the separation of liquid droplets.
  • the process gas is successively passed through two or more contact devices 9, 9 1 , in which the process gas is supplied with a cooling liquid and is separated by direct cooling of water vapor from the process gas by condensation.
  • the contact apparatuses each have a cooling circuit 10, 10 'assigned. Condensate discharged from the second refrigeration cycle 10 'is used as the cooling liquid in the first contact apparatus 9.
  • the cooling liquid for example, a water / glycol mixture or an aqueous system containing additives used.
  • Condensate is discharged through a separation stage 16, are separated in the inorganic or organic additives to remain in the cooling circuit.
  • the contact zone of the contact apparatus 9 ' can be supplied with boiler feed water, which is supplied for example via a separate feed line 17. By supplying boiler feed water, the process can be further controlled and ensured that a sufficient amount of process condensate is always generated. Via the feed line 17 and additives can be supplied.
  • the cooling circuits 10, 10 'of the series-connected contact devices 9, 9 1 can be operated with the same cooling liquid or different cooling liquids.
  • the first refrigeration cycle 10 is operated with process condensate and the second refrigeration cycle 10 'is operated with a water / glycol mixture or an aqueous system containing additives.
  • the process gas is successively passed through two or more contact devices 9, 9 1 , in which the process gas is supplied with a cooling liquid and is separated by direct cooling of water vapor from the process gas by condensation.
  • the contact devices 9, 9 have no separate cooling circuits. They are connected to one another in such a way that liquid drawn off from the second or a downstream contact apparatus 9 1 is fed to the first or respectively upstream contact apparatus 9 as cooling liquid for direct cooling of the process gas.
  • an intermediate cooling in a heat exchanger 18 take place.
  • the liquid withdrawn from the first contact apparatus 9 is guided in a cooling circuit 19 which connects the first contact apparatus 9 to the last contact apparatus 9 1 in the series connection.
  • the guided in the cooling circuit 19 liquid is withdrawn from the first contact apparatus 9, cooled in a heat exchanger 11 and then supplied in the downstream or last contact apparatus 9 'as a cooling liquid for direct cooling of the process gas.
  • the resulting in the direct cooling in the contact devices 9, 9 1 condensate is discharged from the cooling circuit 19 before the heat exchanger 11 for further use.
  • FIGS. 4 to 6 show developments of the method described with reference to FIGS. 1 to 3, wherein an additional cleaning of the formed
  • Process condensates takes place.
  • a gaseous and / or vaporous medium 20 is supplied to the contact apparatus 9 and the process gas in addition to the cooling liquid also with the gaseous and / or vaporous medium 20 is applied, whereby the process condensate formed by the direct cooling is purified.
  • process condensate 12 is supplied from the cooling circuit 10 to the steam generator 8 '
  • the liquid guided in the cooling circuit 10 explained above is mixed with a portion of the process condensate by a side draw 30 is withdrawn from the contact apparatus 9.
  • the feeding of the steam generator takes place from a further purified portion 12 of the process condensate, which is withdrawn in the lower region of the contact apparatus 9.
  • the process gas sequentially through two or more contact devices 9 to lead 9 1, wherein the contact sets 9, 9 'but in each case additionally provided with a gaseous and / or vaporous medium 20, 20 be applied for stripping / cleaning of the process gas.
  • the contact apparatus consists of a first module 23 and a second module 22, which are connected to one another for mass transfer.
  • the purification of the process condensate 21 formed in the first module 23 takes place in the second module 22 by means of a gaseous and / or vaporous medium 20.
  • the inert and foreign portions containing stream 24 is returned to the first module 23.
  • the purified process condensate 12 is withdrawn from the second module 22 and fed to the steam generators 8, 8 1 .
  • the coolant used for the direct cooling of the process gas may always be water, process condensate, an aqueous system containing additives, a water / glycol mixture or an aqueous salt solution.
  • additives for example, substances come into consideration, which improve the deposition and / or purification.
  • water also includes boiler feed water, which may be used to start the process, control the process, and / or generate a sufficient amount of process condensate.
  • the enthalpy extracted from the cooling liquid by heat exchange can be used in all process variants for heating process-specific or process-external substances.
  • the enthalpy taken from the liquid circuit can be used, for example, for heating combustion air, for heating the reaction mixture for the steam reformer process, for producing steam, for example for the operation of a degasser, heating a non-aqueous heat carrier, heating a stripper or the like.
  • the amount of process condensate accumulating in the contact apparatuses by direct cooling may be supplied to the steam reforming process or otherwise utilized.
  • Fig. 8 shows a contact apparatus 9 according to the invention, which is designed in the form of a separation column as a combined steam stripper and pure condensate producer and has as a structural unit an upper column section B and a lower column section A.
  • the upper column section B comprises a connection for hot process gas 5, an outlet 32 at the column head for cooled process gas, an am
  • Distributor 15 a further connection 31 for circulation condensate also with a distributor 33 and a collecting device 34 with a vent 30 for heated process condensate in the lower part of the upper column section.
  • a separator 36, 37 e.g. a pack, arranged between the level of
  • a further separation device such as a separating tray
  • separators e.g. a
  • Pack 38 arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenen Prozessgases, welches in einer Wasserstoffgewinnungsanlage durch Dampfreformieren erzeugt wird. Das Prozessgas (5) wird auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes gekühlt und das dabei anfallende Prozesskondensat (12) wird abgeschieden. Die Enthalpie des Prozesskondensates (12) wird beispielsweise durch Rückführen des Prozesskondensats (12) in den Dampfreformerprozess oder durch Erwärmen eines Stoffstromes genutzt. Erfindungsgemäß wird das Prozessgas (5) in mindestens einem Kontaktapparat (9) mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt, wobei durch Direktkühlung zumindest ein Teil des aus dem Prozessgas abzuscheidenden Wasserdampfes kondensiert und mit der Kühlflüssigkeit ausgeschieden wird.

Description

Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgases aus einer Wasserstoffgewinnungsanlage
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgases, welches in einer Wasserstoffgewinnungsanlage durch Dampfreformieren erzeugt wird, wobei das Prozessgas auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes gekühlt und das hierbei anfallende Prozesskondensat abgeschieden wird und wobei die Enthalpie des Prozesskondensats beispielsweise durch Rückführen des Prozesskondensats in den Dampfreformerprozess oder durch Erwärmung eines Stoffstromes genutzt wird.
Im Dampfreformerprozess wird ein Reaktionsgemisch aus Wasserdampf und gasförmigen, kohlenstoffhaltigen Stoffen zur Reaktion gebracht, wobei die gasförmigen, kohlenstoffhaltigen Reaktionskomponenten zuvor aus gasförmigen, flüssigen oder festen Kohlenstoffträgern erzeugt werden können. Wasserdampf wird zumeist in einem Verhältnis von 2,5 bis 5 mol/mol Kohlenstoff zugemischt, so dass Wasser im Überschuss vorliegt. Das Reaktionsgemisch enthält mehr Wasser als durch die chemischen Reaktionen bei der Dampfreformierung verbraucht wird.
Der Dampfreformerprozess kann eine oder mehrere Reaktionsstufen umfassen, wobei auch Reaktionsstufen vorgesehen sein können, die den Anteil des Wasserstoffes des Produktgemisches erhöhen und/oder unerwünschte Nebenprodukte reduzieren. Zwischen den Reaktionsstufen kann das Reaktionsgemisch durch Zugabe weiterer Stoffe und durch Zufuhr oder Abfuhr von Energie verändert werden. Das Wasserstoff und Wasserdampf enthaltende Prozessgas verläset die letzte Reaktionsstufe des Dampfreformerprozesses mit einer Temperatur oberhalb von 100 °C. Bei in der Praxis ausgeführten Anlagen beträgt die Temperatur des den Dampfreformerprozess verlassenden Prozessgases häufig zwischen 200 und 450 0C. Für die weitere Verwendung des Prozessgases muss dieses auf eine Weiterverarbeitungstemperatur abgekühlt werden. Die Weiterverarbeitungstem- peratur liegt bei herkömmlichen Wasserstoffgewinnungsanlagen bei 20 bis 50 0C. Die weitere Verwendung kann darin bestehen, dass das Prozessgas gereinigt und/oder der Wasserstoffanteil im Prozessgas beispielsweise durch Druckwechseladsorption, Membranverfahren u. dgl. erhöht wird. Die Abkühlung des Prozessgases erfolgt zumeist in mehreren Stufen durch indirekten Wärmeaustausch. Bei der Abkühlung wird die Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes unterschritten, so dass ein Prozesskondensat durch Partialkonden- sation anfällt, welches mit einem Abscheider aus dem Prozessgasstrom abgetrennt wird.
Die Energie aus der Abkühlung kann zum Teil genutzt werden, um prozesseigene und/oder prozessfremde Stoffe zu erwärmen. Insbesondere kann durch Wärmeaustausch mit dem Prozessgas Kesselspeisewasser für den Dampfreformerprozess erwärmt werden.
Ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus WO 2005/118466 A2 bekannt. Das in einem Dampfreformerprozess erzeugte Prozessgas wird in zwei Stufen durch indirekten Wärmeaustausch auf eine Weiterverarbeitungstemperatur unterhalb von 45 0C abgekühlt. Die Kühl- und Kondensationswärme wird zur Erwärmung von Wasser genutzt, welches dem Dampfreformerprozess zugeführt wird. Das in der zweiten Kühlstufe anfallende Kondensat wird von dem Prozessgasstrom abgetrennt und ebenfalls als Prozessflüssigkeit in den Dampfreformerprozess zurückgeführt.
Aus wirtschaftlichen und/oder technischen Gründen müssen Wärmeaustauscher für einen indirekten Wärmeaustausch mit einer Mindesttemperaturdifferenz zwischen dem Prozessgaseintritt und dem Austritt des zu erwärmenden Stoffes geplant und betrieben werden, wobei in der Praxis die Mindesttemperaturdifferenz typischerweise zwischen 5 0C und 50 0C liegt. Daraus resultiert ein Energiebetrag, der als Verlustwärme nicht zurückgewonnen wird und sich auf den energetischen Wirkungs- grad des Verfahrens nachteilig auswirkt. Hinzu kommen sicherheitstechnische Erwägungen, die eine Aufwärmung von prozesseigenen Gasströmen mit dem Prozessgas verbieten, weil Undichtigkeiten in den Wärmeaustauschern zu brennbaren oder explosionsfähigen Gemischen führen könnten. Prozesseigene Gasströme können daher nicht im Wärmeaustausch mit dem Prozessgas zur Abkühlung und zur Verbesserung der Energieausnutzung verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so zu betreiben, dass die Energie des in einem Dampfreformerprozess erzeugten Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenen Prozessgases besser genutzt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Prozessgas in mindestens einem Kontaktapparat mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei durch Direktkühlung zumindest ein Teil des aus dem Prozessgas abzuscheidenden Wasserdampfes kondensiert und mit der Kühlflüssigkeit ausgeschieden wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Verlustwärme durch eine Direktkühlung mit einer Flüssigkeit reduziert und der dadurch gewonnene Energieanteil für die Erwärmung von prozesseigenen und/oder prozessfremden Stoffen genutzt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen direkten Wärmeaustausch im Kontaktapparat ist keine Mindesttemperaturdifferenz zwischen Kühlflüssigkeit und Prozessgas vorhanden.
Im Ergebnis kann das Prozesskondensat mit einer höheren Temperatur für die Wasserstofferzeugung genutzt werden. Ferner fällt mehr Prozesskondensat an, wenn man den direkten Wärmeaustausch mit einem indirekten Wärmeaustausch vergleicht und dieselbe Temperatur der Kühlflüssigkeit zugrunde legt. Der Enthalpiezuwachs des Prozesskondensats kann durch Rückführung des Prozesskondensats in den Dampfreformerprozess zur Wasserstofferzeugung genutzt werden.
Das heiße Prozesskondensat kann ferner verwendet werden, um andere Stoffe zu erwärmen. So kann es beispielsweise für die Verbrennungsluftvorwärmung, die Erwärmung des Reaktionsgemisches für den Dampfreformerprozess, die Erzeugung von Dampf beispielsweise für den Betrieb eines Entgasers, die Erwärmung eines nichtwässrigen Wärmeträgers, insbesondere Glykol, und/oder die Beheizung eines Strippers verwendet werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Prozessgas in dem mindestes einen Kontaktapparat zusätzlich mit einem gas- und/oder dampfförmigen Medium beaufschlagt wird, um das anfallende Prozesskondensat zumindest ganz oder teilweise von Inert- und Fremdanteilen zu reinigen. Durch die Beaufschlagung mit dem gas- und/oder dampfförmigen Medium unmittelbar während und/oder nach der Kondensation werden die im Prozesskondensat enthaltenen Verunreinigungen wie beispielsweise Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Methanol und Ameisensäure zumindest teilweise, vorzugsweise weitgehend oder vollständig entfernt. Das gereinigte Prozesskondensat kann so beispielsweise in einfacher Weise für die Dampferzeugung genutzt werden. Durch die Entfernung der Verunreinigungen ist es auch möglich, das Prozesskondensat in Apparaten und Leitungen aus weniger hochwertigen Materialien zu verwenden. Insbesondere wird die Nutzung von ferritischen Stählen anstelle von hochwertigen austenitischen Stählen ermöglicht. Durch die Reinigung des Prozesskondensates kann dieses auch erwärmt werden, so dass es mit einer höheren Temperatur sowohl im Prozess als auch außerhalb des Dampfreformerprozesses verwendet werden kann.
Die bei der Strippung ausgetriebenen Verunreinigungen und Reste des für die Strippung verwendeten Dampfes und/oder Gases werden vorzugsweise in das Prozessgas zurückgeführt, so dass keine Stoffstrom- und Energieverluste entstehen. Beim verwendeten Dampf kann es sich beispielsweise um Wasserdampf handeln. Als Gas zur Reinigung können beispielsweise Wasserstoff und/oder Stickstoff genutzt werden.
Als Kühlflüssigkeit können beispielsweise Wasser, Prozesskondensat, Additive ent- haltende wässrige Systeme, Wasser/Glykol-Gemische oder wässrige Salzlösungen verwendet werden. Als Additive kommen beispielsweise Substanzen in Betracht, welche die Abscheidung und/oder die Wirkung der Strippung verbessern. Der Begriff
"Wasser" umfasst auch Kesselspeisewasser, welches verwendet werden kann, um den Prozess anzufahren, den Prozess zu steuern und/oder eine ausreichende Menge an Prozesskondensat zu erzeugen.
Vorzugsweise wird die für die Direktkühlung verwendete Flüssigkeit in einem Kühlkreislauf geführt, wobei die im Kühlkreislauf geführte Flüssigkeit aus dem Kontaktapparat abgezogen wird, in einem Wärmeaustauscher gekühlt wird und anschließend dem Kontaktapparat wieder zugeführt wird. Die abgekühlte Flüssigkeit wird wieder mit dem Prozessgas vermischt und nimmt erneut Energie aus dem Prozessgas auf. Die der Flüssigkeit durch Wärmeaustausch im Kühlkreislauf entnommene Enthalpie kann zur Dampferzeugung oder zur Erwärmung prozesseigener oder prozessfremder Stoffe genutzt werden. So kann die dem Flüssigkeitskreislauf entnommene Enthalpie beispielsweise zur Erwärmung von Verbrennungsluft, die Erwärmung des Reaktionsgemisches für den Dampfreformerprozess, die Erzeugung von Dampf, die Erwärmung eines nicht wässrigen Wärmeträgers, oder zur Beheizung eines separaten Strippers eingesetzt werden. Die im Kontaktapparat durch Kondensation anfallende Menge an Prozesskondensat wird aus dem Kühlkreislauf ausgeschleust und kann dem Dampfreformerprozess zugeführt oder anderweitig genutzt werden. Das Kondensat kann über eine Trennstufe ausgeschleust werden, in der etwaige anorganische oder organische Additive zum Verbleib im Kühlkreislauf abgetrennt werden.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Prozesskondensat vor einer Rückführung in den Dampfreformerprozess entgast wird. Das heiße Prozesskondensat kann entspannt werden, um flüchtige Bestandteile auszutreiben. Das entgaste Prozesskondensat kann genutzt werden, um beispielsweise einen Dampf mit weniger Inert- und Fremdanteilen, beispielsweise Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Methanol, zu erzeugen.
Wenn in dem Dampfreformerprozess ein Prozessgas anfällt, dessen Temperatur weit oberhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes liegt, ist es vorteilhaft, wenn das im Dampfreformerprozess erzeugte Prozessgas zunächst durch indirekten Wärmeaustausch vorgekühlt wird, bevor es dem Kontaktapparat zur Direktkühlung und vorzugsweise vorgesehenen Strippung/Reinigung zugeführt wird.
Das Prozessgas kann auf eine Temperatur abgekühlt werden, die der Kondensa- tionstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes entspricht. Eine Absenkung auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur ist unschädlich. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Prozessgas vor dem Eintritt in den Kontaktapparat auf eine Temperatur vorgekühlt wird, die um bis zu 700C größer ist als die Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes. Zur Vorkühlung kann Kesselspeisewasser verwendet werden, welches durch die Vorkühlung erwärmt und dem Dampfreformerprozess zugeführt wird.
In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass das Prozessgas im Anschluss an die Direktkühlung im Kontaktapparat in mindestens einer weiteren Kühlstufe auf eine Temperatur von weniger als 50 0C, vorzugsweise auf eine Temperatur von 20 bis 50 °C, gekühlt wird. Das Kondensat, welches in der nachgeschalteten Kühlstufe anfällt, kann abgetrennt und als Kühlflüssigkeit in den Kontaktapparat zur Direktkühlung des Prozessgases zurückgeführt werden.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Prozessgas nacheinander durch zwei oder mehr Kontaktapparate geführt wird, in denen das Prozessgas mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt und durch Direktkühlung Wasserdampf aus dem Prozessgas durch Kondensation ausgeschieden und/oder gereinigt wird. Die Kontaktapparate sind in Reihe geschaltet. Ihnen kann jeweils ein Kühlkreislauf zugeordnet werden. Kondensat, welches aus den Kühlkreisläufen ausgeschleust wird, kann den beschriebenen Nutzungen zugeführt werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, das Kondensat, welches aus einem nachfolgenden Kühlkreislauf ausgeschleust wird, als Kühlflüssigkeit in dem jeweils vorgeschalteten Kontaktapparat verwendet wird.
Wenn das Prozessgas nacheinander durch mehrere Kontaktapparate geführt wird, ist es allerdings nicht notwendig, jedem Kontaktapparat einen Kühlkreislauf zuzuordnen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass Flüssigkeit, die aus einem nachgeschalteten Kontaktapparat abgezogen wird, gegebenenfalls nach einer Zwischenkühlung dem vorgeschalteten Kontaktapparat als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt wird. Die aus dem ersten Kontaktapparat abgezogene Flüssigkeit wird in einen Kühlkreislauf geführt, der den ersten Kontaktapparat mit einem nachgeschalteten Kontaktapparat bindet. Vorzugsweise verbindet der Kühlkreislauf den ersten Kontaktapparat mit dem bei einer Reihenschaltung letzten Kontaktapparat. Die im Kühlkreislauf geführte Flüssigkeit wird aus dem ersten Kontaktapparat abgezogen, in einem Wärmeaustauscher gekühlt und anschließend dem nachgeschalteten bzw. letzten Kontaktapparat als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt. Das bei der Direktkühlung in den Kontaktapparaten anfallende Kondensat wird vor dem Wärmeaustauscher zur weiteren Nutzung aus dem Kühlkreislauf ausgeschleust.
Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Kontaktapparat umfasst mindestens einen Gaseinlass für den Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgasstrom, mindestens einen Gasauslass, eine Kontaktzone für einen Gas/Flüssigkeitskontakt, eine Einrichtung zur Beaufschlagung der Kontaktzone mit einem Flüssigkeitsstrom und mindestens einen Flüssigkeitsauslass.
Der Kontaktapparat erfüllt auch die Funktion eines Abscheiders. Innerhalb des Kontaktapparates vor dem Gasauslass kann ein Tropfenabscheider angeordnet sein, wobei Anordnungen mit einem geringen Strömungsdruckverlust bevorzugt sind. Es versteht sich, dass ein Tropfenabscheider auch als nachgeschaltetes separates Aggregat ausgeführt sein kann und hinter dem Gasauslass angeordnet ist. An den Kontaktapparat ist vorzugsweise ein Flüssigkeitskreislauf angeschlossen, der den Flüssigkeitsauslass mit der Einrichtung zur Beaufschlagung der Kontaktzone verbindet und im Strömungsweg einen Wärmeaustauscher zur Kühlung des der Kontaktzone zugeführten Flüssigkeitsstromes aufweist.
Sofern im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, wie zuvor beschrieben, eine Reinigung/Strippung des Prozesskondensates vorgesehen ist, umfasst der Kontaktapparat einen weiteren Einlass für die Zuführung eines gas- und/oder dampfförmiges Medium zur Strippung/Reinigung eines Prozesskondensates und erfüllt so zusätzlich die Funktion eines Strippers. Der dabei als kombinierte Dampfstripper und Reinkondensaterzeuger ausgeführte Kontaktapparat kann eine bauliche Einheit bilden oder aus zumindest zwei zum Stoffaustausch untereinander verbundenen Modulen bestehen, wobei in einem Modul die Direktkühlung und in dem anderen Modul die Strippung/Reinigung erfolgt.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein in Form einer Trennkolonne als bauliche Einheit ausgebildeter Dampfstripper und Reinkondensaterzeuger, wobei ein unterer Abschnitt der Trennkolonne zur Strippung/Reinigung des Prozessgases einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des im oberen Abschnitt der Trennkolonne angeordneten Kondensationsteils und wobei die Trennkolonne in beiden Abschnitten Trennböden oder Packungen aufweist.
Sofern eine Reinigung/Strippung des Prozesskondensates vorgesehen ist, ist der Kontaktapparat vorteilhaft so ausgeführt, dass in der Zone zwischen der Direktkühlung und der Reinigung/Strippung ein Seitenabzug als Auslass für einen Teil des heißen Prozesskondensates vorhanden ist. Wenn der Kontaktapparat aus untereinander zum Stoffaustausch verbundenen Modulen besteht, kann ein Teil des heißen Prozesskondensates aus dem Strömen zwischen den Modulen abgezogen werden. Der aus dem Seitenabzug herausgeführte bzw. zwischen den Modulen abgezogene Teil des heißen Prozesskondensates kann beispielsweise wie zuvor beschrieben dazu genutzt werden, um andere Stoffe zu erwärmen. Bevorzugt ist der für die Direktkühlung vorgesehene Bereich oder das für die Direktkühlung vorgesehene Modul des Kontaktapparates mit Einbauten, beispielsweise Böden oder Packungen, ausgestattet, um bereits eine erste Reinigung des Prozesskondensates von Inert- und Fremdanteilen zu erreichen.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung eines Kontaktapparates mit
mindestens einem Gaseinlass für einen Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgasstrom,
mindestens einem Gasauslass,
einer Kontaktzone für einen Gas/Flüssigkeitskontakt,
einer Einrichtung zur Beaufschlagung der Kontaktzone mit einem Flüssigkeitsstrom und mindestens einem Flüssigkeitsauslass,
zur Direktkühlung eines durch Dampfreformierung in einer Wasserstoffgewinnungsanlage erzeugten Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozess- gasstromes auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes und zur Abscheidung des hierbei entstehenden Kondensats.
Auch im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung ist vorzugsweise eine Reinigung des Prozesskondensates vorgesehen, wobei der Kontaktapparat zu diesem Zweck mindestens einen weiteren Einlass für die Zuführung eines gas- und/oder dampfförmiges Medium aufweist.
Die Erfindung ermöglicht eine effiziente Rückgewinnung der Energie aus einem Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgas in Wasserstoffanlagen, die auf der Basis der Dampfreformierung arbeiten. Vorteilhaft ist auch, dass Wärmeaustauscher zur indirekten Wärmeübertragung ganz entfallen oder zumindest die Zahl der Wärmeaustauscher und/oder ihre Größe reduziert werden kann. Der Strömungsdruckverlust solcher Wärmeaustauscher kann beachtlich sein. Durch Wegfall der Wärmeaustauscher oder durch Reduzierung ihrer Zahl kann der Druckverlust des Prozessgasweges reduziert werden. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise die Druckerhöhung zur Generierung des Reaktionsgemisches und/oder des gereinigten Wasserstoffes geringer wird, wodurch sich weitere Energieeinsparungen ergeben können. Ein geringerer Strömungsdruckverlust kann ferner benutzt werden, um das Druckniveau in der Wasserstofferzeugung zu senken, was sich grundsätzlich günstig auf das Reaktionsgleichgewicht der Dampfreformierung auswirkt. Dieses wird bei niedrigeren Drücken zum Produkt Wasserstoff verschoben. Möglicherweise können bei einem geringeren Druck auch preiswertere Materialien und Materialprüfverfahren eingesetzt werden. Die Erfindung ermöglicht ferner, das Prozesskondensat ganz oder teilweise von Inert- und Fremdanteilen zu reinigen. Diese Reinigung wird durch Einbauten in der Zone der Direktkühlung und/oder der Zone der Strippung/Reinigung verstärkt. Die Reinigung in der Zone der Direktkühlung kann bewirken, dass das heiße Prozesskondensat bereits teilweise gereinigt ist, wenn es aus dem Kontaktapparat durch einen Seitenabzug herausgeführt wird, bevor es in die Zone der Strippung/Reinigung gelangt.
Durch die zumindest teilweise, vorzugsweise im wesentlichen vollständige Reinigung kann das Prozesskondensat in weniger hochwertigen und damit in der Regel preiswerteren Materialien geführt und gehandhabt werden. Bei ausreichender
Reinigung ist für die Erzeugung von Dampf aus dem Prozesskondensat kein gesondertes Dampferzeugungssystem notwendig, so dass das Prozesskondensat zusammen mit Kesselspeisewasser in einem Dampferzeugungssystem verwendet werden kann, wodurch eine wesentliche Prozessvereinfachung erreicht werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein stark vereinfachtes Anlagenschema für ein erfindungsgemäßes
Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenen Prozessgases, welches in einer Wasserstoffgewinnungsanlage durch Dampfreformieren erzeugt wird, unter Bildung eines Prozesskondensates, unter Bildung eines Prozesskondensates,
Fig. 2 und 3 weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 bis 6 Weiterblindungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine zusätzliche Reinigung des gebildeten Prozesskondensates erfolgt, Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem aus Modulen gebildeten Kontaktapparat zum Kühlen und Reinigen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenen Prozessgases,
Fig. 8 ein als bauliche Einheit ausgebildeter Kontaktapparat zur Durchführung des Verfahrens.
In einem als Anlagenblock 1 dargestellten Dampfreformerprozess wird unter Zugabe von Verbrennungsluft 2, einem gasförmigen Kohlenstoffträger 3 und Wasserdampf 4 ein wasserstoffhaltiges Prozessgas 5 erzeugt. Wasser liegt im Reaktionsgemisch im Überschuss vor, d.h., es ist mehr Wasser enthalten, als durch die chemischen Reaktionen bei der Dampfreformierung verbraucht wird.
Der als Anlagenblock 1 schematisch dargestellte Dampfreformierungsprozess kann eine oder mehrere Reaktionsstufen umfassen. Es können auch Reaktionsstufen vorgesehen sein, die den Anteil des Wasserstoffes des Produktgemisches verändern und/oder Nebenprodukte verändern.
Das wasserstoffhaltige Prozessgas 5 verlässt die letzte Stufe des Dampfreformerprozesses mit einer Temperatur oberhalb von 100 0C und wird für eine weitere Verwendung auf eine Weiterverarbeitungstemperatur von etwa 20 bis 50 0C abgekühlt. Das aus dem Dampfreformerprozess stammende heiße Prozessgas 5 wird zunächst durch indirekten Wärmeaustausch 6 vorgekühlt. Zur Vorkühlung wird Kesselspeisewasser 7 für den Dampfreformerprozess verwendet. Das erwärmte Kesselspeisewasser wird einem Dampferzeuger 8 zugeführt, der von beliebiger Bauart sein kann, und anschließend im Dampfreformerprozess genutzt. Das Prozessgas 5 wird auf eine Temperatur vorgekühlt, die vorzugsweise etwa der Kondensationstemperatur entspricht oder etwas größer ist als die Kondensationstemperatur des im Prozessgas 5 enthaltenen Wasserdampfes.
Das vorgekühlte Prozessgas wird anschließend in einem Kontaktapparat 9 mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt, wobei durch Direktkühlung zumindest ein Teil des aus dem Prozessgas abzuscheidenden Wasserdampfes kondensiert und mit der Kühlflüssigkeit ausgeschieden wird. In dem in der Figur dargestellten Verfahren wird für die Direktkühlung als Kühlflüssigkeit Wasser bzw. Prozesskondensat verwendet, welches in einem Kühlkreislauf 10 geführt wird. Die im Kühlkreislauf 10 geführte Flüssigkeit wird aus dem Kontaktapparat 9 abgezogen, in einem Wärmetauscher 11 gekühlt und anschließend dem Kontaktapparat 9 wieder zugeführt. Die der Flüssigkeit durch Wärmeaustausch entnommene Enthalpie kann zur Dampferzeugung oder zur Erwärmung prozesseigener oder prozessfremder Stoffe, beispielsweise zur Erwärmung eines Teils der für den Dampfreformerprozess benötigten Verbrennungsluft 2 genutzt werden. Die im Kontaktapparat 9 durch Kondensation anfallende Menge an Prozesskondensat wird aus dem Kühlkreislauf 10 ausgeschleust und im Dampfreformerprozess genutzt. Im Ausführungsbeispiel wird das heiße Prozesskondensat 12 als Kesselspeisewasser ebenfalls einem Dampferzeuger 81 zugeführt.
Im Ausführungsbeispiel sind zwei Verdampfer 8, 8* vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch auch, lediglich einen Verdampfer 8 zur Erzeugung des für den Dampfreformerprozess benötigten Wasserdampfes zu verwenden. Das
Prozesskondensat 12 kann in diesem Fall in den mit Kesselspeisewasser 7 betriebenen Verdampfer 8 eingespeist werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, das
Prozesskondensat 12 vor der Rückführung in den Dampfreformerprozess zu entgasen, um einen Dampf mit weniger Inert- und Fremdanteilen zu erzeugen.
Im Anschluss an die Direktkühlung im Kontaktapparat 9 wird das Prozessgas 5 in mindestens einer weiteren Kühlstufe 13 auf eine Weiterverarbeitungstemperatur von weniger als 50 0C gekühlt. Das bei der weiteren Kühlung anfallende Kondensat 12' wird in einem Abscheider 14 von dem Prozessgasstrom 5 getrennt und als Kühlflüssigkeit in den Kontaktapparat 9 zur Direktkühlung des Prozessgases zurückgeführt.
Der Kontaktapparat 9 weist mindestens einen Gaseinlass für den Prozessgasstrom, mindestens einen Gasauslass sowie eine Kontaktzone für einen Gas/Flüssigkeitskontakt auf. Die Kontaktzone kann einbautenfrei ausgeführt sein oder auch Einbauten zur Verbesserung des Stoff- und Wärmeaustausches enthalten. Ferner sind eine Einrichtung 15 zur Beaufschlagung der Kontaktzone mit einem Flüssigkeitsstrom sowie mindestens ein Flüssigkeitsauslass vorgesehen. Im Gasauslass können Abscheider, z.B. Prallabscheider zur Abscheidung von Flüssigkeitstropfen vorgesehen sein.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante wird das Prozessgas nacheinander durch zwei oder mehr Kontaktapparate 9, 91 geführt, in denen das Prozessgas mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt und durch Direktkühlung Wasserdampf aus dem Prozessgas durch Kondensation ausgeschieden wird. Den Kontaktapparaten ist jeweils ein Kühlkreislauf 10, 10' zugeordnet. Kondensat, welches aus dem zweiten Kühlkreislauf 10' ausgeschleust wird, wird als Kühlflüssigkeit in dem ersten Kontaktapparat 9 verwendet.
Im zweiten Kühlkreislauf 10' wird als Kühlflüssigkeit beispielsweise ein Wasser/Glykol-Gemisch oder ein wässriges System, welches Additive enthält, verwendet. Kondensat wird über eine Trennstufe 16 ausgeschleust, in der anorganische oder organische Additive zum Verbleib im Kühlkreislauf abgetrennt werden. Um den Prozess anzufahren, kann die Kontaktzone des Kontaktapparates 9' mit Kesselspeisewasser beaufschlagt werden, welches beispielsweise über eine separate Speiseleitung 17 zugeführt wird. Durch Zuführung von Kesselspeisewasser kann der Prozess ferner gesteuert und sichergestellt werden, dass stets eine ausreichende Menge an Prozesskondensat erzeugt wird. Über die Speiseleitung 17 können auch Additive zugeführt werden können.
Die Kühlkreisläufe 10, 10' der in Reihe geschalteten Kontaktapparate 9, 91 können mit der gleichen Kühlflüssigkeit oder unterschiedlichen Kühlflüssigkeiten betrieben werden. Lediglich beispielhaft wurde dargestellt, dass der erste Kühlkreislauf 10 mit Prozesskondensat und der zweite Kühlkreislauf 10' mit einem Wasser/Glykol- Gemisch oder einem wässrigen, Additive enthaltenden System betrieben wird.
Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Verfahrensvariante wird das Prozessgas nacheinander durch zwei oder mehr Kontaktapparate 9, 91 geführt, in denen das Prozessgas mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt und durch Direktkühlung Wasserdampf aus dem Prozessgas durch Kondensation ausgeschieden wird. Die Kontaktapparate 9, 9' weisen jedoch keine separaten Kühlkreisläufe auf. Sie sind miteinander so verschaltet, dass Flüssigkeit, die aus dem zweiten bzw. einem nachgeschalteten Kontaktapparat 91 abgezogen wird, dem ersten bzw. dem jeweils vorgeschalteten Kontaktapparat 9 als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt wird. Gegebenenfalls kann eine Zwischenkühlung in einem Wärmeaustauscher 18 erfolgen. Die aus dem ersten Kontaktapparat 9 abgezogene Flüssigkeit wird in einem Kühlkreislauf 19 geführt, der den ersten Kontaktapparat 9 mit dem in der Reihenschaltung letzten Kontaktapparat 91 verbindet. Die im Kühlkreislauf 19 geführte Flüssigkeit wird aus dem ersten Kontaktapparat 9 abgezogen, in einem Wärmeaustauscher 11 gekühlt und anschließend im nachgeschalteten bzw. letzten Kontaktapparat 9' als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt. Das bei der Direktkühlung in den Kontaktapparaten 9, 91 anfallende Kondensat wird vor dem Wärmeaustauscher 11 zur weiteren Nutzung aus dem Kühlkreislauf 19 ausgeschleust.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen Weiterbildungen des anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine zusätzliche Reinigung des gebildeten
Prozesskondensates erfolgt. Gemäß Fig. 4 wird dazu ein gas- und/oder dampfförmiges Medium 20 dem Kontaktapparat 9 zugeführt und das Prozessgas zusätzlich zu der Kühlflüssigkeit auch mit dem gas- und/oder dampfförmiges Medium 20 beaufschlagt, wodurch das durch die Direktkühlung gebildete Prozesskondensat gereinigt wird. Während bei der Ausführung gemäß Fig. 1 Prozesskondensat 12 aus dem Kühlkreislauf 10 dem Dampferzeuger 8' zugeführt wird, ist bei der Ausführung gemäß der Fig. 4 vorgesehen, dass die in dem zuvor erläuterten Kühlkreislauf 10 geführte Flüssigkeit mit einem Anteil des Prozesskondensates durch einen Seitenabzug 30 aus dem Kontaktapparat 9 abgezogen wird. Die Speisung des Dampferzeugers erfolgt dagegen aus einem weiter gereinigten Anteil 12 des Prozesskondensates, der im unteren Bereich des Kontaktapparates 9 abgezogen wird.
Bei den Ausgestaltungen gemäß den Fig. 5 und 6 ist vorgesehen, das Prozessgas nacheinander durch zwei oder mehr Kontaktapparate 9, 91 zu führen, wobei die Kontaktapparate 9, 9' aber jeweils zusätzlich mit einem gas- und/oder dampfförmiges Medium 20, 20' zur Strippung/Reinigung des Prozessgases beaufschlagt werden.
Bei der Verfahrensvariante gemäß Fig. 7 besteht der Kontaktapparat aus einem ersten Modul 23 und einem zweiten Modul 22, die für den Stoffaustausch miteinander verbunden sind. Die Reinigung des in dem ersten Modul 23 gebildeten Prozesskondensates 21 erfolgt in dem zweiten Modul 22 mittels eines gas- und/oder dampfförmigen Mediums 20. Der Inert- und Fremdanteile enthaltende Strom 24 wird in das erste Modul 23 zurückgeführt. Das gereinigte Prozesskondensat 12 wird dagegen aus dem zweiten Modul 22 abgezogen und den Dampferzeugern 8, 81 zugeführt.
Bei dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Verfahren kann als Kühlflüssigkeit für die Direktkühlung des Prozessgases stets Wasser, Prozesskondensat, ein Additive enthaltendes wässriges System, ein Wasser/Glykol-Gemisch oder eine wässrige Salzlösung verwendet werden. Als Additive kommen beispielsweise Substanzen in Betracht, welche die Abscheidung und/oder Reinigung verbessern. Der Begriff "Wasser" umfasst insbesondere auch Kesselspeisewasser, welches verwendet werden kann, um den Prozess anzufahren, den Prozess zu steuern und/oder eine ausreichende Menge an Prozesskondensat zu erzeugen. Die der Kühlflüssigkeit durch Wärmeaustausch entnommene Enthalpie kann in allen Verfahrensvarianten zur Erwärmung prozesseigener oder prozessfremder Stoffe genutzt werden. So kann die dem Flüssigkeitskreislauf entnommene Enthalpie beispielsweise zur Erwärmung von Verbrennungsluft, zur Erwärmung des Reaktionsgemisches für den Dampfreformerprozess, zur Erzeugung von Dampf, beispielsweise für den Betrieb eines Entgasers, die Erwärmung eines nichtwässrigen Wärmeträgers, zur Beheizung eines Strippers oder dergleichen genutzt werden. Die in den Kontaktapparaten durch Direktkühlung anfallende Menge an Prozesskondensat kann dem Dampfreformerprozess zugeführt oder anderweitig genutzt werden.
Fig. 8 zeigt einen erfindungsgemäßen Kontaktapparat 9, der in Form einer Trennkolonne als kombinierter Dampfstripper und Reinkondensaterzeuger ausgeführt ist und als bauliche Einheit einen oberen Kolonnenabschnitt B und einen unteren Kolonnenabschnitt A aufweist.
Der obere Kolonnenabschnitt B umfasst einen Anschluss für heißes Prozessgas 5, einen Auslass 32 am Kolonnenkopf für abgekühltes Prozessgas, einen am
Kolonnenkopf angeordneten Anschluss für wässrige Lösung 12' mit einer
Verteilvorrichtung 15, einen weiteren Anschluss 31 für Kreislaufkondensat ebenfalls mit einer Verteilvorrichtung 33 und eine Sammelvorrichtung 34 mit einem Abzug 30 für erwärmtes Prozesskondensat im unteren Teil des oberen Kolonnenabschnitts. Zwischen der oberen Verteilvorrichtung 15 und der unteren Verteilvorrichtung 33 einerseits und der unteren Verteilvorrichtung 33 und der Ebene des Anschlusses für das heiße Prozessgas 5 andererseits ist jeweils eine Trennvorrichtung 36, 37, z.B. eine Packung, angeordnet. Optional kann auch zwischen der Ebene des
Anschlusses für das heiße Prozessgas 5 und der Sammelvorrichtung 34 eine weitere Trennvorrichtung, beispielsweise ein Trennboden, angeordnet sein.
Im unteren Kolonnenabschnitt A, der schmaler als der obere Kolonnenabschnitt ausgeführt ist, ist eine Abzugsvorrichtung für heißes gereinigtes Prozesskondensat
12 vorgesehen, welches aus einem Kolonnensumpf 35 abgezogen werden kann. Im Kolonnensumpf 35 ist eine Zugabestelle für das gas- und/oder dampfförmige Medium
20 angeordnet, die z.B. als Düse oder als Vorrichtung zur Versprudelung ausgeführt sein kann. Oberhalb der Dampfzugabestelle sind Trennvorrichtungen, z.B. eine
Packung 38, angeordnet. Alternativ zu den erwähnten Packungen können selbstverständlich auch Trennböden, Schüttungen oder dergleichen zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgases, welches in einer Wasserstoffgewinnungsanlage durch Dampf- reformieren erzeugt wird,
wobei das Prozessgas (5) auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes gekühlt und das dabei anfallende Prozesskondensat (12) abgeschieden wird und
wobei die Enthalpie des Prozesskondensats (12) beispielsweise durch Rückführen des Prozesskondensats in den Dampfreformerprozess (1 ) oder durch Erwärmung eines Stoffstromes genutzt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prozessgas (5) in mindestens einem Kontaktapparat (9) mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei durch Direktkühlung zumindest ein Teil des aus dem Prozessgas abzuscheidenden Wasserdampfes kondensiert und mit der Kühlflüssigkeit ausgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas (5) in dem mindestes einen Kontaktapparat (9) zusätzlich mit einem gas- und/oder dampfförmigen Medium (20) beaufschlagt wird, um das anfallende Prozesskondensat (12) zumindest ganz oder teilweise von Inert- und Fremdanteilen zu reinigen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gas- und/oder dampfförmige Medium (20) Anteile von Feststoffen enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Medium entspannt und dadurch das gas- und/oder dampfförmige Medium (20) gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlflüssigkeit Wasser, Prozesskondensat, ein Additive enthaltendes wässriges System, ein Wasser/Glykol-Gemisch oder eine wässrige Salzlösung verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Direktkühlung verwendete Flüssigkeit in einem Kühlkreislauf (10) geführt wird, wobei die im Kühlkreislauf (10) geführte Flüssigkeit aus dem Kontaktapparat (9) abgezogen wird, in einem Wärmetauscher (11) gekühlt wird und anschließend dem Kontaktapparat (9) wieder zugeführt wird und wobei das bei der Direktkühlung anfallende Kondensat zur weiteren Nutzung aus dem Kühlkreislauf (10) ausgeschleust wird .
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat über eine Trennstufe (16) ausgeschleust wird, in der anorganische oder organische Additive zum Verbleib im Kühlkreislauf (10) abgetrennt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Flüssigkeit durch Wärmeaustausch entnommene Enthalpie zur Dampferzeugung oder zur Erwärmung prozesseigener oder prozessfremder Stoffe, vorzugsweise zur Erwärmung von Verbrennungsluft oder eines Wärmeträgers, genutzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kontaktapparat (9) durch Kondensation anfallende Menge an Prozesskondensat (12) aus dem Kühlkreislauf (10) ausgeschleust und im Dampfreformerprozess (1) genutzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesskondensat (12) vor der Rückführung in den Dampfreformerprozess (1 ) entgast wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das im Dampfreformerprozess (1 ) erzeugte Prozessgas (5) durch indirekten
Wärmeaustausch (6) vorgekühlt wird, bevor es dem Kontaktapparat (9) zur Direktkühlung zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas (5) vor dem Eintritt in den Kontaktapparat (9) auf eine Temperatur vorgekühlt wird, die um bis zu 700C größer ist als die Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorkühlung Kesselspeisewasser (7) für den Dampfreformerprozess (1 ) erwärmt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas (5) im Anschluss an die Direktkühlung im Kontaktapparat (9) in mindestens einer weiteren Kühlstufe (13) auf eine Temperatur von 20 bis 50 0C gekühlt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensat (12'), welches in der weiteren Kühlstufe (13) anfällt, abgetrennt und als Kühlflüssigkeit in den Kontaktapparat (9) zur Direktkühlung des Prozessgases (5) zurückgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas nacheinander durch zwei oder mehr Kontaktapparate (9, 91) geführt wird, in denen das Prozessgas mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagt und durch Direktkühlung Wasserdampf aus dem Prozessgas durch Kondensation ausgeschieden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass den Kontakt- apparaten (9, 91) jeweils ein Kühlkreislauf (10, 10") zugeordnet ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat, welches aus einem nachfolgenden Kühlkreislauf (10') ausgeschleust wird, als Kühlflüssigkeit in dem jeweils vorgeschalteten Kontaktapparat (9) verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeit, die aus einem nachgeschalteten Kontaktapparat (91) abgezogen wird, dem vorgeschalteten Kontaktapparat (9) als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem ersten Kontaktapparat (9) abgezogene Flüssigkeit in einem Kühlkreislauf (19) geführt wird, der den ersten Kontaktapparat (9) mit einem nachgeschalteten Kontaktapparat (91) verbindet, wobei die im Kühlkreislauf (19) geführte Flüssigkeit aus dem ersten Kontaktapparat (9) abgezogen wird, in einem Wärmeaustauscher (11) gekühlt wird und anschließend im nachgeschalteten Kontaktapparat (91) als Kühlflüssigkeit zur Direktkühlung des Prozessgases zugeführt wird und wobei das bei der Direktkühlung in den Kontaktapparaten (9, 9') anfallende Kondensat vor dem Wärmeaustauscher (11 ) zur weiteren Nutzung aus dem Kühlkreislauf (17) ausgeschleust wird.
21. Verwendung eines Kontaktapparates mit
mindestens einem Gaseinlass für einen Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgasstrom, mindestens einem Gasauslass,
einer Kontaktzone für einen Gas/Flüssigkeitskontakt,
einer Einrichtung (15) zur Beaufschlagung der Kontaktzone mit einem
Flüssigkeitsstrom und
mindestens einem Flüssigkeitsauslass,
zur Direktkühlung eines durch Dampfreformierung in einer Wasserstoffgewinnungsanlage erzeugten Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgasstromes (5) auf eine Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur des im Prozessgas enthaltenen Wasserdampfes und zur Abscheidung des hierbei entstehenden Prozesskondensats (12).
22. Verwendung eines Kontaktapparates nach Anspruch 21 , wobei der Kontaktapparat mindestens einen weiteren Einlass für die Zuführung eines gas- und/oder dampfförmigen Mediums (20) zur Strippung/Reinigung des Prozesskondensates (12) aufweist.
23. Verwendung eines Kontaktapparates nach Anspruch 21 oder 22, wobei an den Kontaktapparat (9) ein Flüssigkeitskreislauf (10) angeschlossen ist, der den Flüssigkeitsauslass mit der Einrichtung (15) zur Beaufschlagung der Kontaktzone verbindet und im Strömungsweg einen Wärmeaustauscher (11 ) zur Kühlung des der Kontaktzone zugeführten Flüssigkeitsstromes aufweist.
24. Kontaktapparat, der in Form einer Trennkolonne als kombinierter Dampfstripper und Reinkondensaterzeuger ausgeführt ist und als bauliche Einheit mindestens einen Gaseinlass für einen Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgasstrom,
mindestens einen weiteren Einlass für die Zuführung eines gas- und/oder dampfförmigen Mediums (20) zur Strippung/Reinigung eines
Prozesskondensates (12)
mindestens einen Gasauslass,
eine Kontaktzone für einen Gas/Flüssigkeitskontakt,
eine Einrichtung (15) zur Beaufschlagung der Kontaktzone mit einem Flüssigkeitsstrom
mindestens einen Flüssigkeitsauslass aufweist,
wobei ein unterer Abschnitt (A) der Trennkolonne zur Strippung/Reinigung des Prozessgases einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des im oberen Abschnitt (B) der Trennkolonne angeordneten Kondensationsteils und wobei die Trennkolonne in beiden Abschnitten Trennböden oder Packungen (36, 37, 38) aufweist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2377972A1 (de) * 2010-04-19 2011-10-19 H-TEC Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH Gerät zur elektrischen Erzeugung von Wasserstoff
CN111163851A (zh) * 2017-10-25 2020-05-15 塞彭公司 处理来自尿素装置的真空浓缩段的工艺蒸汽的装置和方法
EP4194738A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-14 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Gasexportanordnung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB740764A (en) * 1952-03-25 1955-11-16 Exxon Research Engineering Co Improvements in fractionating towers for the vacuum distillation of heavy hydrocarbon oils
DE1235273B (de) * 1963-09-03 1967-03-02 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Herstellung von reinem Wasserstoff
US4383982A (en) * 1980-10-14 1983-05-17 Imperial Chemical Industries Plc Ammonia production process
EP0212889A2 (de) * 1985-08-21 1987-03-04 Imperial Chemical Industries Plc Herstellung von Ammoniaksynthesegas
DE3916073C1 (de) * 1989-04-18 1990-08-30 Fritz Dipl.-Ing. 8990 Lindau De Curtius
DE4033145A1 (de) * 1989-05-17 1992-04-23 Fritz Curtius Verfahren zur kondensation von daempfen aus technischen prozessen
US5770021A (en) * 1995-06-29 1998-06-23 Rhone-Poulenc Nutrition Animale Process and apparatus for purification of a gas stream containing acrolein
WO2003080503A1 (en) * 2002-03-21 2003-10-02 Jacobs Engineering U.K. Limited Method for producing syngas with recycling of water

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB740764A (en) * 1952-03-25 1955-11-16 Exxon Research Engineering Co Improvements in fractionating towers for the vacuum distillation of heavy hydrocarbon oils
DE1235273B (de) * 1963-09-03 1967-03-02 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Herstellung von reinem Wasserstoff
US4383982A (en) * 1980-10-14 1983-05-17 Imperial Chemical Industries Plc Ammonia production process
EP0212889A2 (de) * 1985-08-21 1987-03-04 Imperial Chemical Industries Plc Herstellung von Ammoniaksynthesegas
DE3916073C1 (de) * 1989-04-18 1990-08-30 Fritz Dipl.-Ing. 8990 Lindau De Curtius
DE4033145A1 (de) * 1989-05-17 1992-04-23 Fritz Curtius Verfahren zur kondensation von daempfen aus technischen prozessen
US5770021A (en) * 1995-06-29 1998-06-23 Rhone-Poulenc Nutrition Animale Process and apparatus for purification of a gas stream containing acrolein
WO2003080503A1 (en) * 2002-03-21 2003-10-02 Jacobs Engineering U.K. Limited Method for producing syngas with recycling of water

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2377972A1 (de) * 2010-04-19 2011-10-19 H-TEC Wasserstoff-Energie-Systeme GmbH Gerät zur elektrischen Erzeugung von Wasserstoff
WO2011131317A1 (de) * 2010-04-19 2011-10-27 H-Tec Wasserstoff-Energie-Systeme Gmbh Gerät zur elektrischen erzeugung von wasserstoff
KR101463843B1 (ko) 2010-04-19 2014-11-20 하-테크 시스템즈 게엠베하 물로부터 수소의 전기적 생산을 위한 장치
CN111163851A (zh) * 2017-10-25 2020-05-15 塞彭公司 处理来自尿素装置的真空浓缩段的工艺蒸汽的装置和方法
US11376542B2 (en) 2017-10-25 2022-07-05 Saipem S.P.A. Apparatus and method for treatment of process vapours coming from a vacuum concentration section of a urea plant
EP4194738A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-14 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Gasexportanordnung

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