WO2010149495A1 - Verfahren zur nutzung von abwärme eines industriellen prozesses, sowie vorrichtung und deren verwendung - Google Patents

Verfahren zur nutzung von abwärme eines industriellen prozesses, sowie vorrichtung und deren verwendung Download PDF

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Harald Landes
Thomas Matschullat
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Definitions

  • the invention relates to a method for utilizing waste heat of an industrial process in a temperature range above 400 0 C and an apparatus and their use in such a method.
  • heavy industry which includes, for example, iron and steel industries, requires large quantities of fossil fuels and generates significant quantities of greenhouse gases.
  • heavy industry in particular is required to drive forward the savings in the amount of energy used in its industrial processes.
  • One way to increase efficiency and reduce the amount of energy to be expended, for example, provides the use of waste heat generated in an industrial process.
  • industrial processes such as the production and finishing of metal products, performed throughput at temperatures of more than 1000 0 C, so there are considerable amounts of waste heat.
  • the manufactured or treated metal products are currently cooled in cooling sections by exposure to cooling water or cooling air and / or the heat is dissipated by radiation or convection directly to the environment.
  • the object is achieved by a method for utilizing waste heat of an industrial process in a temperature range above 400 0 C, wherein in the industrial process, a metal strip is produced and / or treated and the waste heat of the metal strip is used for the reforming of gaseous hydrocarbons.
  • a device comprising at least one first unit for producing and / or treating a metal strip, at least one second unit for cooling the manufactured and / or treated metal strip and at least one third unit for storing the produced and / or treated metal strip in which the metal strip can be positioned in the at least one second unit in a transport plane by means of the at least one first unit and the at least one third unit, in which the at least one second unit has at least one reformer unit for reforming gaseous hydrocarbons.
  • the waste heat of an industrial process which has been released so far unused by a metal strip produced and / or treated by means of the process, can be specifically utilized.
  • a reduction in the use of energy for the industrial process can be achieved, whereby in particular fossil fuel saved and the emission of greenhouse gases can be reduced.
  • hydrocarbons C n H m
  • gaseous hydrocarbons have in particular natural gas, biogas, mine gas, methane gas and the like proven.
  • the gaseous hydrocarbons here are combined with water vapor, also referred to below as steam, and / or carbon dioxide, and heated.
  • water vapor also referred to below as steam
  • carbon dioxide water vapor
  • exhaust gas of an industrial process which originates from a combustion process and thus usually contains sufficient amounts of water vapor and carbon dioxide, are combined with the hydrocarbons to be reformed.
  • pre-reforming of higher hydrocarbons having more than one carbon atom per molecule to methane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide takes place in a temperature range of about 400 ° C. to 600 ° C.
  • a pre-reforming is thus in principle also a reforming and takes place only at lower temperatures.
  • the resulting pre-reformed gas mixture or gas-vapor mixture or the non-pretreated gas mixture or gas-vapor mixture is a reforming at a temperature above 600 0 C supplied.
  • the hydrocarbons present are reacted with steam (H 2 O) and / or carbon dioxide (CO 2 ) in a reforming catalyst to form hydrogen (H) or molecular hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO):
  • the carbon monoxide (CO) formed is preferably at least partially mixed with water vapor (H 2 O) in a so-called shift reaction on the or one further reformer catalyst in carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H) or molecular hydrogen (H 2 ). transformed:
  • Feedstock gases are typically greater than 1, but are preferably between 1 and 4, preferably between 1.5 and 3, and depend on the exact composition of the natural gas, in particular its content of higher hydrocarbons Values are set from 2 to 3. If necessary, the water vapor content must be increased in order to Storage of carbon in the metal strip via a diffusion process to prevent. The same applies when reforming with carbon dioxide instead of steam or with mixtures of carbon dioxide and water vapor.
  • the reformer gas formed by the reforming has a higher calorific value than the originally used hydrocarbon.
  • the reforming is carried out in particular at atmospheric pressure or slight overpressure or near atmospheric pressure, so that no or only negligible gas losses can occur in the transition region between the metal strip and a second unit.
  • the reforming is carried out in the inventive method, in particular in a temperature range above 600 0 C, in particular in a temperature range of 800 to 1000 0 C.
  • preference is given to working with an S / C ratio which prevents soot formation. Maintaining a low carbon content in the metal strip may require further increase in water vapor mixing.
  • the reforming catalyst one may be selected from among the already well-known reforming catalysts, such as a nickel catalyst. It has but here surprisingly shown that the metal strip itself can be used as a reforming catalyst in the reforming. In principle, any metal strip is suitable as a reformer catalyst, which has on its surface, ie accessible to the gas to be reformed, a catalytically active metal or a catalytically active metal compound in a sufficient amount. In particular, metal strips which are formed from iron, cobalt or nickel or which contain this on their surface in sufficient quantity have proven themselves.
  • the reformer gas can replace part of the fossil fuel needed.
  • natural gas as a fossil fuel for the industrial process and also as a gaseous hydrocarbon in the reforming
  • the reformer gas replaces a larger proportion of fuel than natural gas was used in reforming due to its increased calorific value compared to natural gas. All in all, this results in a considerable saving in fossil fuel needed for the industrial process.
  • the at least one second unit comprises at least two reformer units.
  • each of a reformer unit above and below the transport plane of the metal strip, the waste heat generated can be optimally utilized.
  • the at least one reformer unit comprises at least one pipe for passing a mixture of steam and / or carbon dioxide and furthermore gaseous hydrocarbons, wherein the at least one pipe at least in a first region comprises a reforming catalyst and is arranged parallel to the transport plane.
  • the at least one first region can be arranged only on one side of the transport plane.
  • the at least one pipeline can likewise have at least two first regions, which are arranged on different sides of the transport plane. In this way, by means of a single reformer unit, the heat radiated from the top and the bottom of the metal strip can be used for the reforming.
  • the at least one reformer unit may comprise at least one lock arrangement which adjoins the transport plane or through which the transport plane runs.
  • the at least one lock arrangement preferably comprises at least one reaction space adjoining the transport plane, in which at least one feed pipe for supplying a mixture of steam and / or carbon dioxide and furthermore gaseous hydrocarbons and at least one discharge pipe for discharging a reformer gas formed during the reforming.
  • the at least one reaction space is directly in contact with the metal strip, which itself is used as a reforming catalyst.
  • the top and / or bottom of the metal strip may be located in the at least one reaction space and used to catalyze the reforming process.
  • the at least one lock arrangement preferably has, in particular for sealing the at least one reaction space, at least one nozzle arrangement for generating an inert gas, CO 2 and / or steam cushion or inert gas, CO 2 and / or steam curtain directed to the transport plane.
  • at least one nozzle device by means of the at least one nozzle device, an inert gas, CO 2 and / or vapor stream is generated with overpressure and directed to the metal strip.
  • the reactions which take place during the reforming in at least one reaction space are thereby isolated from the atmosphere.
  • Steam is used here in particular water vapor, which is usable in the reaction space for steam reforming. In this case, not only inert gas, carbon monoxide or steam in pure form can be used, but also any mixtures of these.
  • the device preferably has at least one fourth unit comprising at least one pre-reformer unit for the preforming of higher hydrocarbon compounds contained in the gaseous hydrocarbons.
  • the at least one fourth unit is the at least one second unit
  • the device downstream in the transport direction of the metal strip and thus is located at a lower temperature level than the second unit.
  • the at least one Vorreformeriere producible Vorreformergas be guided in the at least one reformer unit where the reforming all hydrocarbons still present is carried out at temperatures above 600 0C. It has proven useful if the at least one second unit completely replaces a conventional cooling unit which applies coolant such as water or cooling air to the metal strip.
  • the device it is equally possible for the device to have at least one fifth unit in the form of such a conventional cooling unit, arranged downstream of one of the at least one second unit and / or the at least one fourth unit in the direction of transport of the metal strip.
  • a fifth unit may also be used to generate water vapor that can be used for reforming.
  • a portion of the energy that is required for the provision of water vapor is preferably obtained by cooling the reformer gas formed in the at least one reformer unit by means of a heat exchanger.
  • a reformer gas which can be generated by steam reforming in the at least one reformer unit is returned to the at least one first unit which carries out the industrial process in order to reduce the energy requirement of the first unit (s) or of the industrial process.
  • a use of a device according to the invention for carrying out a method according to the invention is therefore ideal.
  • FIGS. 1 to 6 are intended to explain the invention by way of example by means of a hot rolling process. So shows:
  • 1 shows schematically a device comprising a hot rolling mill in the side view; 2 shows schematically a further device comprising a
  • Hot rolling mill in side view shows a first embodiment of a second unit in a sectional view from the side; 4 shows a second embodiment of a second unit in a sectional view from the side; 5 shows a third embodiment of a second unit in a sectional view from the side; and FIG. 6 shows a fourth embodiment of a second unit in a sectional view from the side.
  • the first unit 2a shows schematically a device 2 comprising a first unit 2a in the form of a hot rolling mill in the side view.
  • the first unit 2a includes an oven 20 which is fired with natural gas via a natural gas line 3a connected to a natural gas main pipe 3.
  • the first unit 2a further comprises a roughing stand 21 and rolling stands 22.
  • a metal strip 1 is heated to a temperature of about 1100 0 C and fed to the roughing stand 21 and the rolling stands 22 for reducing the metal strip thickness.
  • the metal strip 1 here still has a temperature of 1000 0 C, which was previously usually lowered by a conventional cooling unit in the form of water cooling or the like, before the metal strip 1 was wound by means of a third unit 2c.
  • the third unit 2c is here formed by a motorized reel.
  • the first unit 2a is here followed by a second unit 2b, which has at least one reformer unit 200, 200 '(see FIGS. 3 to 6) for reforming natural gas.
  • Natural gas is supplied to the reformer unit 200, 200 'by means of a further natural gas line 3b, which is also supplied via the natural gas main line 3.
  • the steam generator 4 may also be part of the device 2 and / or generate the steam using the waste heat of the metal strip 1.
  • the mixture of water vapor and natural gas is heated by the waste heat of the metal strip 1 and carried out a steam reforming.
  • carbon dioxide or a mixture of or containing essentially carbon dioxide and water vapor can also be mixed with the natural gas.
  • a mixture containing essentially carbon dioxide and water vapor can be provided, for example, by an exhaust gas of a combustion process, which runs, for example, in the furnace 20 of the first unit 2a.
  • the reformer gas formed is withdrawn via a reformer gas line 5. It may be used to fire the furnace 20 and supply it via a reformer gas line 5a to reduce the need for the furnace 20 for natural gas. Alternatively or in combination with this, the reformer gas can also be supplied via the reformer gas line 5b to another industrial process as fuel gas.
  • the metal strip 1 may still have a temperature in the range from 300 to 700 ° C. The lower the temperature of the metal strip 1 at this point, the more waste heat is available for use between the output from the first unit 2a and the third unit 2c. An optionally still existing residual steam content can be condensed out at this point, if the forwarding of the reformer gas should take place at lower temperatures.
  • FIG. 2 schematically shows a further device 2 'comprising a first unit 2a in the form of a hot rolling line in the side view.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 designate the same elements.
  • the first unit 2a is the second unit 2b, which has at least one reformer unit 200, 200 '(see FIGS. 3 to 6) for steam reforming of natural gas, and furthermore a fourth unit 2d downstream.
  • the fourth unit 2d comprises a pre-reformer unit, which in principle is constructed like a reformer unit 200, 200 'but is operated in a lower temperature range like the reformer unit 200, 200'.
  • the fourth unit 2d, natural gas and water vapor are supplied via a natural gas line 3b and a steam supply line 4b.
  • the pre-reforming of higher, contained in natural gas hydrocarbons takes place in a temperature range of about 400 0 C to 600 0 C and at atmospheric pressure instead.
  • the resulting pre-reformed gas-vapor mixture is supplied from the fourth unit 2d via a pre-reformer gas line 6 to the second unit 2b, where steam reforming is performed at a temperature above 600 ° C. and at atmospheric pressure in the reformer unit 200, 200 '.
  • the fourth unit 2d can be integrated on the gas side but also in the second unit 2b.
  • the reformer unit 200, 200 'of the second unit 2b can, if necessary, be supplied with additional water vapor via a steam feed line 4a.
  • the steam generator 4 which supplies the fourth unit 2d and optionally the second unit 2b with water vapor, here also be part of the device 2 'and / or generate the steam using the waste heat of the metal strip 1.
  • the reformer gas formed in the second unit 2b is withdrawn via a reformer gas line 5. It can, as already shown in FIG. 1, be used for firing the furnace 20 and supplied to it via a reformer gas line 5 a in order to reduce the need for the furnace 20 for natural gas. Alternatively or in combination with this, the reformer gas can also be supplied via the reformer gas line 5b to another industrial process as fuel gas.
  • a fifth unit 2e may be arranged in the form of a conventional cooling unit, which cools the metal strip 1, for example with cooling water.
  • the fifth unit 2e can be present, for example, in combination or instead of a steam generator 4.
  • a steam generator 4 it has been proven that the waste heat of the metal strip 1 in the fifth unit 2e still for
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 1 or 2 in the region of the second unit 2b. It is a first embodiment of a second unit 2b shown in a sectional view from the side, wherein a hot metal strip 1 is transported in the direction of arrow through the second unit 2b.
  • the second unit 2 b has a reformer unit 200 arranged above the metal strip 1 and comprises a pipeline which comprises a reforming catalyst 201 in a first region and is arranged parallel to the transport plane of the metal strip 1.
  • the reformer unit 200 is supplied with water vapor and natural gas via the natural gas line 3b and the steam supply line 4a, but it may be advantageous to mix natural gas and steam before the natural gas is heated in order to prevent soot formation.
  • carbon dioxide or a mixture of or containing essentially carbon dioxide and water vapor can also be mixed with the natural gas.
  • a mixture containing substantially carbon dioxide and water vapor may be provided by an exhaust gas of a combustion process.
  • the radiant heat emitted by the metal strip 1 heats the reformer unit 200, so that the natural gas and the steam are heated to a temperature above 600 ° C. and the steam reforming on the reforming catalyst 201 starts.
  • the reformer gas formed is withdrawn via the reformer gas line 5.
  • the second unit 2b may have a thermally insulated housing in which the reformer unit 200 is arranged and through which the metal strip 1 is guided.
  • FIG. 4 likewise shows a detail from FIG. 1 or 2 in the region of the second unit 2 b.
  • a second embodiment of a second unit 2b in a sectional view from the side, wherein a hot metal strip. 1 is transported in the direction of the arrow through the second unit 2b.
  • the second unit 2b has a reformer unit 200 arranged above the metal strip 1 and comprises a lock arrangement with a reaction space 203 to which the metal strip 1 is in direct contact.
  • the reformer unit 200 is supplied with water vapor and natural gas via the natural gas line 3b and the steam supply 4a, but it may be advantageous to mix natural gas and steam before the natural gas is heated to prevent soot formation.
  • carbon dioxide or a mixture of or containing essentially carbon dioxide and water vapor can also be mixed with the natural gas.
  • a mixture containing essentially carbon dioxide and water vapor can be provided, for example, by an exhaust gas of a combustion process, which for example takes place in the furnace 20 of the first unit 2a.
  • the radiant heat emitted by the metal strip 1 heats the reformer unit 200, so that the natural gas and the water vapor in the reaction space 203 are heated to a temperature above 600 ° C. and the reforming starts, although here the metal strip 1 itself acts as a reforming catalyst.
  • the reformer gas formed is withdrawn via the reformer gas line 5.
  • the lock arrangement further nozzle arrangements 202a, 202b, through which, for example, steam with positive pressure in the direction of the metal strip 1 is blown (see arrows).
  • the second unit 2b may also have a heat-insulated housing in which the reformer unit 200 is arranged and through which the metal strip 1 is guided.
  • FIG. 5 likewise shows a detail from FIG. 1 or 2 in the region of the second unit 2 b.
  • a third embodiment of a second unit 2b is shown in a sectional view from the side, wherein a hot metal band 1 is transported in the direction of the arrow through the second unit 2b.
  • the second unit 2b as shown in FIG. 3, has a reformer unit 200 arranged above the metal strip 1.
  • the same reference numerals as in FIG. 3 designate the same elements.
  • the second unit 2b also has a further reformer unit 200 'arranged below the metal strip 1.
  • This likewise comprises a pipeline which has a reforming catalyst 201 'in a first region and is arranged parallel to the transport plane of the metal strip 1.
  • the reformer unit 200 ' is supplied with water vapor and natural gas via the natural gas line 3b' and the steam supply line 4a ', but it may be advantageous to mix natural gas and steam before the natural gas is heated to prevent soot formation.
  • carbon dioxide or a mixture of or containing essentially carbon dioxide and water vapor can also be mixed with the natural gas.
  • a mixture containing essentially carbon dioxide and water vapor can be provided, for example, by an exhaust gas from a combustion process which, for example, takes place in the furnace 20 of the first unit 2a.
  • the radiant heat emitted by the metal strip 1 heats the reformer units 200, 200 ', so that the natural gas and the steam are heated to a temperature above 600 ° C. and the reforming at the respective reforming catalyst 201,
  • the second unit 2b may have a heat-insulated housing in which the reformer units 200, 200 'are arranged and through which the metal strip 1 is guided.
  • FIG. 6 likewise shows a detail from FIG. 1 or 2 in the region of the second unit 2 b.
  • a fourth embodiment of a second unit 2b is shown in a sectional view from the side, with a hot metal strip 1 being transported in the direction of the arrow through the second unit 2b becomes.
  • the second unit 2 b has a reformer unit 200 arranged above the metal strip 1.
  • the same reference numerals as in FIG 4 designate the same elements.
  • the second unit 2b also has a further reformer unit 200 'arranged below the metal strip 1. This comprises a lock arrangement with a reaction space 203 ', to which the underside of the metal strip 1 is in direct contact.
  • the reformer unit 200 ' is supplied with water vapor and natural gas via the natural gas line 3b' and the steam supply line 4a ', but it may be advantageous to mix natural gas and steam before the natural gas is heated to prevent soot formation.
  • carbon dioxide or a mixture of or containing essentially carbon dioxide and water vapor can also be mixed with the natural gas.
  • a mixture containing essentially carbon dioxide and water vapor can be provided, for example, by an exhaust gas of a combustion process, which for example takes place in the furnace 20 of the first unit 2a.
  • the radiant heat emitted by the metal strip 1 heats the reformer units 200, 200 ', so that the natural gas and the water vapor in the reaction space 203, 203' are heated to a temperature above 600 0 C and the reforming starts, wherein the metal strip 1 itself acts as a reforming catalyst.
  • the reformer gas formed is withdrawn via the reformer gas lines 5, 5 '.
  • the lock arrangement furthermore has nozzle arrangements 202a', 202b ', through which water vapor is blown with overpressure in the direction of the metal strip 1 (see
  • the second unit 2b can also here have a thermally insulated housing in which the reformer units 200, 200' are arranged and through which the metal strip 1 is guided
  • Figures 1 and 2 show only one possible example of a method for utilizing waste heat of an industrial process, in which a metal strip is produced and / or treated.
  • annealing processes or the like instead of a hot rolling process but also casting processes, annealing processes or the like, in which a metal strip is produced and / or treated, be used accordingly.
  • Figures 3 to 6 show only schematically the structure of second units.
  • a fourth unit comprising a pre-reformer unit is not shown in detail since such a pre-reformer unit basically does not differ from a reformer unit. It is merely important here to ensure that the reforming catalyst used in each case for the reforming or pre-reforming is suitable for the temperature range in which the reforming or pre-reforming takes place.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses in einem Temperaturbereich oberhalb von 400°C, wobei in dem industriellen Prozess ein Metallband hergestellt und/oder behandelt wird und die Abwärme des Metallbandes zur Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung und deren Verwendung in einem derartigen Verfahren.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses, sowie Vorrichtung und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses in einem Temperaturbereich oberhalb von 4000C sowie eine Vorrichtung und deren Verwendung in einem solchen Verfahren.
Im Hinblick auf den Klimaschutz und die zunehmende Verknappung der verfügbaren fossilen Energieressourcen gewinnen Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz industrieller Prozesse, die zumindest teilweise unter Einsatz fossiler Brenn- Stoffe betrieben werden, zunehmend an Bedeutung.
Insbesondere die Schwerindustrie, welche beispielsweise Betriebe der Eisen- und Stahlindustrie umfasst, benötigt große Mengen an fossilen Brennstoffen und generiert beträchtliche Mengen an Treibhausgasen. Daher ist besonders die Schwerindustrie gefordert, eine Einsparung der in ihren industriellen Prozessen eingesetzten Energiemengen voranzutreiben.
Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung und Reduktion der aufzuwendenden Energiemengen bietet beispielsweise die Nutzung der bei einem industriellen Prozess anfallenden Abwärme. Insbesondere in Betrieben der Eisen- und Stahlindustrie werden industrielle Prozesse, wie die Herstellung und Veredelung von Metallprodukten, bei Temperaturen von über 10000C durch- geführt, so dass beträchtliche Mengen an Abwärme anfallen.
Die hergestellten oder behandelten Metallprodukte werden derzeit in Kühlstrecken durch Beaufschlagung mit Kühlwasser oder Kühlluft gekühlt und/oder die Wärme durch Strahlung oder Kon- vektion unmittelbar an die Umgebung abgeführt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Steigerung der Energieeffizienz eines industriellen Prozesses erreicht wird. Weiterhin ist es die Aufgabe der Er- findung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses in einem Temperaturbereich oberhalb von 4000C gelöst, wobei in dem industriellen Prozess ein Metallband hergestellt und/oder behandelt wird und die Abwärme des Metallbandes zur Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung umfassend mindestens eine erste Einheit zur Herstellung und/oder Behandlung eines Metallbandes, mindestens eine zweite Einheit zum Kühlen des hergestellten und/oder behandelten Metallban- des und mindestens eine dritte Einheit zum Speichern des hergestellten und/oder behandelten Metallbandes, wobei mittels der mindestens einen ersten Einheit und der mindestens einen dritten Einheit das Metallband in der mindestens einen zweiten Einheit in einer Transportebene positionierbar ist, ge- löst, indem die mindestens eine zweite Einheit mindestens eine Reformereinheit zur Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aufweist.
Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung kann die Abwärme eines industriellen Prozesses, die durch ein mittels des Prozesses hergestelltes und/oder behandeltes Metallband bisher ungenutzt freigesetzt wurde, gezielt verwertet werden. Dadurch ist eine Reduzierung des Energieeinsatzes für den industriellen Prozess erzielbar, wobei insbesondere fossiler Brennstoff eingespart und die Emission von Treibhausgasen gesenkt werden kann.
Die Reformierung von Kohlenwasserstoffen (CnHm) ist hinreichend bekannt. Als gasförmige Kohlenwasserstoffe haben sich hierbei insbesondere Erdgas, Faulgas, Grubengas, Methangas und dergleichen bewährt.
Bei der Reformierung werden hier die gasförmigen Kohlenwas- serstoffe mit Wasserdampf, nachfolgend auch nur als Dampf bezeichnet, und/oder Kohlendioxid zusammengeführt und erwärmt. Dabei kann auch Abgas eines industriellen Prozesses, welches einem Verbrennungsvorgang entstammt und somit üblicherweise ausreichende Mengen an Wasserdampf und Kohlendioxid enthält, mit den zu reformierenden Kohlenwasserstoffen zusammengeführt werden .
Falls erforderlich, findet in einem Temperaturbereich von etwa 4000C bis 6000C eine Vorreformierung höherer Kohlenwasser- Stoffe mit mehr als einem Kohlenstoffatom pro Molekül zu Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid statt. Eine Vorreformierung ist somit im Prinzip ebenfalls eine Reformierung und findet lediglich bei niedrigeren Temperaturen statt.
Das resultierende vorreformierte Gas-Gemisch oder Gas-Dampf- Gemisch bzw. das nicht vorbehandelte Gas-Gemisch oder Gas- Dampf-Gemisch wird einer Reformierung bei einer Temperatur oberhalb von 6000C zugeführt. Dabei werden die enthaltenen Kohlenwasserstoffe an einem Reformerkatalysator mit Wasser- dampf (H2O) und/oder Kohlendioxid (CO2) zur Reaktion gebracht, wobei Wasserstoff (H) bzw. molekularer Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) gebildet wird:
m
CnHm + nH2O - > ( n+ — ) H2 + nCO CnHm + nCO2 - > - H2 + 2 nCO
2 Bevorzugt wird das gebildete Kohlenmonoxid (CO) mit Wasserdampf (H2O) in einer sogenannten Shift-Reaktion an dem oder einem weiteren Reformerkatalysator zumindest teilweise in Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H) bzw. molekularen Was- serstoff (H2) umgewandelt:
CO + H2O -> H2 + CO2
Insgesamt ergibt sich beispielsweise bei der Reformierung von Kohlenwasserstoffen (CnHm) mit Wasserdampf im Idealfall folgender Zusammenhang:
CnHm + 2nH2O -> (2n+— ) H2 + nCO2
2
Im Falle einer Dampfreformierung von Methan (CH4) ergeben sich im Idealfall konkret folgende Reaktionsgleichungen:
CH4 + H2O -> 3H2 + CO CO + H2O -> H2 + CO2
CH4 + 2H2O -> 4H2 + CO2
Bei der Dampfreformierung ist zu beachten, dass ein gewisses kritisches Wasserdampf zu Erdgas - Verhältnis, oftmals als „Steam to Carbon - Ratio" bezeichnet und mit S/C abgekürzt, nicht unterschritten werden sollte, um eine Russbildung zu vermeiden. Dieses Verhältnis der Molzahlen der Eduktgase ist typischerweise größer als 1, liegt aber bevorzugt zwischen 1 und 4, vorzugsweise zwischen 1,5 und 3, und hängt von der ge- nauen Zusammensetzung des Erdgases, insbesondere von dessen Gehalt an höheren Kohlenwasserstoffen ab. In Reformeranlagen werden häufig S/C-Werte von 2 bis 3 eingestellt. Gegebenenfalls muss der Wasserdampfanteil erhöht werden, um eine Ein- lagerung von Kohlenstoff in das Metallband über einen Diffu- sionsprozess zu verhindern. Vergleichbares ist bei der Reformierung mit Kohlendioxid anstelle von Wasserdampf oder mit Gemischen aus Kohlendioxid und Wasserdampf zu beachten.
Das mittels der Reformierung gebildete Reformergas besitzt einen höheren Heizwert als der ursprünglich eingesetzte Kohlenwasserstoff .
Es hat sich bewährt, wenn als industrieller Prozess ein Warm- walzprozess oder ein Glühprozess verwendet wird. Bei allen diesen oder ähnlichen Prozessen werden beträchtliche Mengen an Abwärme im Bereich des hergestellten und/oder behandelten Metallbands frei, die als Energielieferant zur Durchführung einer Reformierung genutzt werden kann.
Die Reformierung wird insbesondere bei Atmosphärendruck oder geringem Überdruck bzw. nahezu Atmosphärendruck durchgeführt, damit im Übergangsbereich zwischen Metallband und einer zwei- ten Einheit keine oder nur vernachlässigbare Gasverluste auftreten können.
Die Reformierung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere in einem Temperaturbereich oberhalb 6000C, ins- besondere in einem Temperaturbereich von 800 bis 10000C durchgeführt. Dabei wird bevorzugt mit einem S/C - Verhältnis gearbeitet wird, das eine Russbildung verhindert. Die Erhaltung eines niedrigen Kohlenstoffgehaltes im Metallband kann eine weitere Erhöhung der WasserdampfZumischung erforderlich machen.
Als Reformerkatalysator kann einer aus der Menge der bereits hinreichend bekannten Reformerkatalysatoren ausgewählt werden, wie beispielsweise ein Nickelkatalysator. Es hat sich hier aber überraschender Weise gezeigt, dass das Metallband selbst bei der Reformierung als Reformerkatalysator eingesetzt werden kann. Dabei ist prinzipiell jedes Metallband als Reformerkatalysator geeignet, das an seiner Oberfläche, d.h. für das zu reformierende Gas zugänglich, ein katalytisch wirkendes Metall oder eine katalytisch wirkende Metallverbindung in ausreichender Menge aufweist. Insbesondere haben sich hierbei Metallbänder bewährt, die aus Eisen, Kobalt oder Nickel gebildet sind oder dieses an ihrer Oberfläche in ausrei- chender Menge enthalten.
Es hat sich bewährt, ein bei der Reformierung gebildetes Reformergas als Energiequelle bzw. Brennstoff in den industriellen Prozess zurückzuführen. Das Reformergas kann dabei einen Teil des benötigten fossilen Brennstoffs ersetzen. Im Fall eines Einsatzes von Erdgas als fossilen Brennstoff für den industriellen Prozess und weiterhin auch als gasförmigen Kohlenwasserstoff bei der Reformierung ersetzt das Reformergas aufgrund seines gegenüber dem Erdgas erhöhten Heizwerts einen größeren Teil an Brennstoff, als Erdgas bei der Reformierung eingesetzt wurde. Dies führt in Summe zu einer beträchtlichen Einsparung an fossilem Brennstoff, der für den industriellen Prozess benötigt wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine zweite Einheit mindestens zwei Reformereinheiten umfasst. Insbesondere durch eine Anordnung jeweils einer Reformereinheit ober- und unterhalb der Transportebene des Metallbands kann die anfallende Abwärme optimal ausgenutzt werden.
Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine Reformereinheit mindestens eine Rohrleitung zum Durchleiten eines Gemisches aus Dampf und/oder Kohlendioxid und weiterhin gasförmigen Kohlenwasserstoffen umfasst, wobei die mindestens eine Rohr- leitung zumindest in einem ersten Bereich einen Reformerkatalysator umfasst und parallel zur Transportebene angeordnet ist .
Beim Durchlauf eines heißen Metallbandes durch die mindestens eine zweite Einheit wird die vom Metallband abgegebene Wärme im ersten Bereich auf die mindestens eine Rohrleitung übertragen und die Reformierreaktion an Reformerkatalysator in Gang gesetzt.
Dabei kann der zumindest eine erste Bereich lediglich auf einer Seite der Transportebene angeordnet sein. Dadurch wird lediglich die auf einer Oberseite oder einer Unterseite des Metallbands abgegebene Wärme für die Reformierung genutzt. Die mindestens eine Rohrleitung kann aber genauso mindestens zwei erste Bereiche aufweisen, die auf unterschiedlichen Seiten der Transportebene angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich auch mittels einer einzelnen Reformereinheit die von der Oberseite und der Unterseite des Metallbands abgestrahlte Wärme für die Reformierung nutzen.
Anstelle von in Nähe der Transportebene angebrachten Rohrleitungen kann die mindestens eine Reformereinheit mindestens eine Schleusenanordnung umfassen, welche an die Transportebe- ne angrenzt oder durch die die Transportebene verläuft. Die mindestens eine Schleusenanordnung umfasst dabei bevorzugt mindestens einen an die Transportebene angrenzenden Reaktionsraum, in welchen mindestens ein Zuleitungsrohr zum Zuführen eines Gemisches aus Dampf und/oder Kohlendioxid und wei- terhin gasförmigen Kohlenwasserstoffen und mindestens ein Ableitungsrohr zum Abführen eines während der Reformierung gebildeten Reformergases münden. Der mindestens eine Reaktionsraum steht dabei unmittelbar in Kontakt mit dem Metallband, welches selbst als Reformerkatalysator genutzt wird. Dabei kann die Oberseite und/oder die Unterseite des Metallbands sich im mindestens einen Reaktionsraum befinden und zur Katalyse des Reformierungsvorgangs genutzt werden.
Die mindestens eine Schleusenanordnung weist vorzugsweise zur Abdichtung des mindestens einen Reaktionsraumes insbesondere mindestens eine Düsenanordnung zur Erzeugung eines zur Transportebene gerichteten Inertgas-, CO2- und/oder Dampfpolsters oder Inertgas-, CO2- und/oder Dampfvorhangs auf. Dabei wird mittels der mindestens einen Düseneinrichtung ein Inertgas-, CO2- und/oder Dampfstrom mit Überdruck erzeugt und auf das Metallband gerichtet. Die sich während der Reformierung im mindestens einen Reaktionsraum abspielenden Reaktionen werden dadurch von der Atmosphäre abschottet. Als Dampf wird hier insbesondere Wasserdampf eingesetzt, der im Reaktionsraum für eine Dampfreformierung nutzbar ist. Es sind hierbei nicht nur Inertgas, Kohlenmonoxid oder Wasserdampf in reiner Form verwendbar, sondern auch beliebige Mischungen aus diesen.
Um die im Metallband vorhandene Wärme weiter auszunutzen, weist die Vorrichtung bevorzugt mindestens eine vierte Einheit umfassend mindestens eine Vorreformereinheit zur Vorre- formierung von in den gasförmigen Kohlenwasserstoffen enthaltenen höheren KohlenwasserstoffVerbindungen auf. Die mindes- tens eine vierte Einheit ist der mindestens einen zweiten
Einheit in Transportrichtung des Metallbandes gesehen nachgeordnet und befindet sich somit auf einem niedrigeren Temperaturniveau als die zweite Einheit. Ein in der mindestens einen Vorreformereinheit erzeugbares Vorreformergas ist in die min- destens eine Reformereinheit leitbar, wo die Reformierung aller noch vorhandenen Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen oberhalb 6000C erfolgt. Es hat sich bewährt, wenn die mindestens eine zweite Einheit eine herkömmliche Kühleinheit, die das Metallband mit Kühlmitteln wie Wasser oder Kühlluft beaufschlagt, vollständig ersetzt. Es ist aber genauso möglich, dass die Vorrichtung eine der mindestens einen zweiten Einheit und/oder der mindestens einen vierten Einheit in Transportrichtung des Metallbands gesehen nachgeordnete mindestens eine fünfte Einheit in Form einer derartigen konventionellen Kühleinheit aufweist .
Gegebenenfalls kann eine fünfte Einheit auch verwendet werden, Wasserdampf zu erzeugen, der für die Reformierung genutzt werden kann.
Ein Teil der Energie, die für die Bereitstellung von Wasserdampf benötigt wird, wird bevorzugt durch eine Kühlung des in der mindestens einen Reformereinheit gebildeten Reformergases mittels eines Wärmetauschers gewonnen.
Insbesondere wird ein in der mindestens einen Reformereinheit durch Dampfreformierung erzeugbares Reformergas in die mindestens eine erste Einheit zurückgeführt, welche den industriellen Prozess durchführt, um den Energiebedarf der ersten Einheit (en) bzw. des industriellen Prozesses zu senken.
Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist demnach ideal .
Die Figuren 1 bis 6 sollen die Erfindung beispielhaft anhand eines Warmwalzprozesses erläutern. So zeigt:
FIG 1 schematisch eine Vorrichtung umfassend eine Warmwalzstraße in der Seitenansicht; FIG 2 schematisch eine weitere Vorrichtung umfassend eine
Warmwalzstraße in der Seitenansicht; FIG 3 eine erste Ausführungsform einer zweiten Einheit in einer Schnittdarstellung von der Seite; FIG 4 eine zweite Ausführungsform einer zweiten Einheit in einer Schnittdarstellung von der Seite; FIG 5 eine dritte Ausführungsform einer zweiten Einheit in einer Schnittdarstellung von der Seite; und FIG 6 eine vierte Ausführungsform einer zweiten Einheit in einer Schnittdarstellung von der Seite.
FIG 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 2 umfassend eine erste Einheit 2a in Form einer Warmwalzstraße in der Seitenansicht. Die erste Einheit 2a umfasst einen Ofen 20, der über eine Erdgasleitung 3a, die mit einer Erdgashauptleitung 3 verbunden ist, mit Erdgas befeuert wird. Die erste Einheit 2a umfasst weiterhin ein Vorgerüst 21 und Walzgerüste 22. Im Ofen 20 wird ein Metallband 1 auf eine Temperatur von über 11000C erhitzt und dem Vorgerüst 21 sowie den Walzgerüsten 22 zur Verminderung der Metallbanddicke zugeführt. Beim Verlassen der ersten Einheit 2a weist das Metallband 1 hier noch eine Temperatur von 10000C auf, die bisher üblicherweise durch eine konventionelle Kühleinheit in Form einer Wasserkühlung oder dergleichen gesenkt wurde, bevor das Metallband 1 mittels einer dritten Einheit 2c aufgewickelt wurde. Die dritte Einheit 2c ist hier durch eine motorbetriebene Haspel gebildet .
Anstelle einer konventionellen Wasserkühlung ist der ersten Einheit 2a hier eine zweite Einheit 2b nachgeschaltet, die mindestens eine Reformereinheit 200, 200' (siehe FIGen 3 bis 6) zur Reformierung von Erdgas aufweist. Der Reformereinheit 200, 200' wird Erdgas mittels einer weiteren Erdgasleitung 3b zugeführt, die ebenfalls über die Erdgashauptleitung 3 ver- sorgt wird. Weiterhin wird der Reformereinheit 200, 200' über eine Dampfzuleitung 4a Wasserdampf zugeführt, der mittels eines Wasserdampferzeugers 4 gebildet wird. Dabei kann der Wasserdampferzeuger 4 auch Bestandteil der Vorrichtung 2 sein und/oder den Wasserdampf unter Ausnutzung der Abwärme des Metallbands 1 erzeugen. Das Gemisch aus Wasserdampf und Erdgas wird durch die Abwärme des Metallbands 1 erhitzt und eine Dampfreformierung durchgeführt. Anstelle des Wasserdampfes kann auch Kohlendioxid oder ein Gemisch aus oder enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf, mit dem Erdgas vermischt werden. Ein Gemisch enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf kann beispielsweise durch ein Abgas eines Verbrennungsprozesses bereitgestellt werden, der bei- spielweise im Ofen 20 der ersten Einheit 2a abläuft.
Das gebildete Reformergas wird über eine Reformergas-Leitung 5 abgezogen. Es kann zur Befeuerung des Ofens 20 verwendet und diesem über eine Reformergas-Leitung 5a zugeführt werden, um den Bedarf des Ofens 20 an Erdgas zu vermindern. Alternativ oder in Kombination dazu kann das Reformergas über die Reformergas-Leitung 5b auch einem anderen industriellen Pro- zess als Brenngas zugeführt werden. Im Bereich der dritten Einheit 2c kann das Metallband 1 noch eine Temperatur im Be- reich von 300 bis 7000C aufweisen. Je niedriger die Temperatur des Metallbands 1 an dieser Stelle ist, desto mehr Abwärme steht zwischen dem Ausgang aus der ersten Einheit 2a und der dritten Einheit 2c zur Nutzung zur Verfügung. Ein gegebenenfalls noch vorhandener Restdampfgehalt kann an dieser Stelle auskondensiert werden, falls die Weiterleitung des Reformergases bei tieferen Temperaturen erfolgen soll.
FIG 2 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung 2' umfassend eine erste Einheit 2a in Form einer Warmwalzstraße in der Seitenansicht. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 1 bezeichnen gleiche Elemente. Der ersten Einheit 2a ist hier wieder die zweite Einheit 2b, die mindestens eine Reformereinheit 200, 200' (siehe FIG 3 bis 6) zur Dampfreformierung von Erdgas aufweist, und weiterhin eine vierte Einheit 2d nachgeschal- tet. Die vierte Einheit 2d umfasst eine Vorreformereinheit, die im Prinzip wie eine Reformereinheit 200, 200 ' aufgebaut ist, jedoch in einem niedrigeren Temperaturbereich wie die Reformereinheit 200, 200' betrieben wird. Der vierten Einheit 2d werden Erdgas und Wasserdampf über eine Erdgasleitung 3b und eine Dampfzuleitung 4b zugeführt. Die Vorreformierung höherer, im Erdgas enthaltener Kohlenwasserstoffe findet in einem Temperaturbereich von etwa 4000C bis 6000C und bei Atmo- sphärendruck statt. Das resultierende vorreformierte Gas- Dampf-Gemisch wird von der vierten Einheit 2d über eine Vorreformergas-Leitung 6 der zweiten Einheit 2b zugeführt, wo eine Dampfreformierung bei einer Temperatur oberhalb von 6000C und bei Atmosphärendruck in der Reformereinheit 200, 200' durchgeführt wird. Alternativ kann die vierte Einheit 2d eduktgasseitig aber auch in die zweite Einheit 2b integriert sein .
Der Reformereinheit 200, 200' der zweiten Einheit 2b kann da- bei, falls erforderlich, zusätzlicher Wasserdampf über eine Dampfzuleitung 4a zugeführt werden. Dabei kann der Wasserdampferzeuger 4, welchen die vierte Einheit 2d und gegebenenfalls die zweite Einheit 2b mit Wasserdampf versorgt, auch hier ein Bestandteil der Vorrichtung 2' sein und/oder den Wasserdampf unter Ausnutzung der Abwärme des Metallbands 1 erzeugen. Das in der zweiten Einheit 2b gebildete Reformergas wird über eine Reformergas-Leitung 5 abgezogen. Es kann, wie bereits in FIG 1 dargestellt, zur Befeuerung des Ofens 20 verwendet und diesem über eine Reformergas-Leitung 5a zuge- führt werden, um den Bedarf des Ofens 20 an Erdgas zu vermindern. Alternativ oder in Kombination dazu kann das Reformergas über die Reformergas-Leitung 5b auch einem anderen industriellen Prozess als Brenngas zugeführt werden. Zwischen der vierten Einheit 2d und der dritten Einheit 2c kann optional eine fünfte Einheit 2e in Form einer konventionellen Kühleinheit angeordnet sein, die das Metallband 1 beispielsweise mit Kühlwasser kühlt. Die fünfte Einheit 2e kann dabei beispielsweise in Kombination oder anstelle eines Wasserdampferzeugers 4 vorhanden sein. Insbesondere hat es sich bewährt, die Ab- wärme des Metallbands 1 in der fünften Einheit 2e noch zur
Erzeugung von Wasserdampf zu nutzen, der in der zweiten Einheit 2b für die Reformierung, und sofern vorhanden gegebenen- falls auch in der vierten Einheit 2d für die Vorreformierung, eingesetzt wird.
FIG 3 zeigt einen Ausschnitt aus FIG 1 oder 2 im Bereich der zweiten Einheit 2b. Es ist eine erste Ausführungsform einer zweiten Einheit 2b in einer Schnittdarstellung von der Seite dargestellt, wobei ein heißes Metallband 1 in Pfeilrichtung durch die zweite Einheit 2b transportiert wird. Die zweite Einheit 2b weist eine oberhalb des Metallbands 1 angeordnete Reformereinheit 200 auf und umfasst eine Rohrleitung, die in einem ersten Bereich einen Reformerkatalysator 201 umfasst und parallel zur Transportebene des Metallbands 1 angeordnet ist. Die Reformereinheit 200 wird über die Erdgasleitung 3b und die Dampfzuleitung 4a mit Wasserdampf und Erdgas ver- sorgt, wobei es aber vorteilhaft sein kann, Erdgas und Dampf zu mischen, bevor das Erdgas erwärmt wird, um eine Russbildung zu vermeiden. Anstelle des Wasserdampfes kann auch Kohlendioxid oder ein Gemisch aus oder enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf, mit dem Erdgas vermischt werden. Ein Gemisch enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf kann beispielsweise durch ein Abgas eines Verbrennungsprozesses bereitgestellt werden.
Die vom Metallband 1 abgegebene Strahlungswärme erwärmt die Reformereinheit 200, so dass das Erdgas und der Wasserdampf auf eine Temperatur oberhalb 6000C erhitzt werden und die Dampfreformierung am Reformerkatalysator 201 startet. Das gebildete Reformergas wird über die Reformergas-Leitung 5 abgezogen. Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung vom Metallband 1 auf die Reformereinheit 200 zu erreichen, kann die zweite Einheit 2b ein wärmeisoliertes Gehäuse aufweisen, in welchem die Reformereinheit 200 angeordnet wird und durch welches das Metallband 1 geführt wird.
FIG 4 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt aus FIG 1 oder 2 im Bereich der zweiten Einheit 2b. Es ist eine zweite Ausführungsform einer zweiten Einheit 2b in einer Schnittdarstellung von der Seite dargestellt, wobei ein heißes Metallband 1 in Pfeilrichtung durch die zweite Einheit 2b transportiert wird. Die zweite Einheit 2b weist eine oberhalb des Metallbands 1 angeordnete Reformereinheit 200 auf und umfasst eine Schleusenanordnung mit einem Reaktionsraum 203, zu welchem das Metallband 1 in direktem Kontakt steht. Die Reformereinheit 200 wird über die Erdgasleitung 3b und die Dampfzuleitung 4a mit Wasserdampf und Erdgas versorgt, wobei es aber vorteilhaft sein kann, Erdgas und Dampf zu mischen, bevor das Erdgas erwärmt wird, um eine Russbildung zu vermeiden. An- stelle des Wasserdampfes kann auch Kohlendioxid oder ein Gemisch aus oder enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf, mit dem Erdgas vermischt werden. Ein Gemisch enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf kann beispielsweise durch ein Abgas eines Verbrennungsprozesses bereitgestellt werden, der beispielweise im Ofen 20 der ersten Einheit 2a abläuft.
Die vom Metallband 1 abgegebene Strahlungswärme erwärmt die Reformereinheit 200, so dass das Erdgas und der Wasserdampf im Reaktionsraum 203 auf eine Temperatur oberhalb 6000C erhitzt werden und die Reformierung startet, wobei hier allerdings das Metallband 1 selbst als Reformerkatalysator fungiert. Das gebildete Reformergas wird über die Reformergas- Leitung 5 abgezogen. Um den Reaktionsraum 203 am Übergang zum Metallband 1 an seinem Umfang gegenüber der Atmosphäre abzudichten, weist die Schleusenanordnung weiterhin Düsenanordnungen 202a, 202b auf, durch welche beispielsweise Wasserdampf mit Überdruck in Richtung des Metallbands 1 geblasen wird (siehe Pfeile) . Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung vom Metallband 1 auf die Reformereinheit 200 zu erreichen, kann die zweite Einheit 2b auch hier ein wärmeisoliertes Gehäuse aufweisen, in welchem die Reformereinheit 200 angeordnet wird und durch welches das Metallband 1 geführt wird.
FIG 5 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt aus FIG 1 oder 2 im Bereich der zweiten Einheit 2b. Es ist eine dritte Ausführungsform einer zweiten Einheit 2b in einer Schnittdarstellung von der Seite dargestellt, wobei ein heißes Metallband 1 in Pfeilrichtung durch die zweite Einheit 2b transportiert wird. Die zweite Einheit 2b weist, wie in FIG 3 dargestellt, eine oberhalb des Metallbands 1 angeordnete Reformereinheit 200 auf. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 3 bezeichnen glei- che Elemente. Die zweite Einheit 2b weist zudem eine unterhalb des Metallbands 1 angeordnete weitere Reformereinheit 200' auf. Diese umfasst ebenfalls eine Rohrleitung, die in einem ersten Bereich einen Reformerkatalysator 201' aufweist und parallel zur Transportebene des Metallbands 1 angeordnet ist. Die Reformereinheit 200' wird über die Erdgasleitung 3b' und die Dampfzuleitung 4a' mit Wasserdampf und Erdgas versorgt, wobei es aber vorteilhaft sein kann, Erdgas und Dampf zu mischen, bevor das Erdgas erwärmt wird, um eine Russbildung zu vermeiden. Anstelle des Wasserdampfes kann auch Koh- lendioxid oder ein Gemisch aus oder enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf, mit dem Erdgas vermischt werden. Ein Gemisch enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf kann beispielsweise durch ein Abgas eines Verbrennungsprozesses bereitgestellt werden, der beispielwei- se im Ofen 20 der ersten Einheit 2a abläuft.
Die vom Metallband 1 abgegebene Strahlungswärme erwärmt die Reformereinheiten 200, 200', so dass das Erdgas und der Wasserdampf auf eine Temperatur oberhalb 6000C erhitzt werden und die Reformierung am jeweiligen Reformerkatalysator 201,
201' startet. Das gebildete Reformergas wird jeweils über die Reformergas-Leitungen 5, 5' abgezogen. Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung vom Metallband 1 auf die Reformereinheit 200 zu erreichen, kann die zweite Einheit 2b ein wärmeisoliertes Gehäuse aufweisen, in welchem die Reformereinheiten 200, 200' angeordnet werden und durch welches das Metallband 1 geführt wird.
FIG 6 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt aus FIG 1 oder 2 im Bereich der zweiten Einheit 2b. Es ist eine vierte Ausführungsform einer zweiten Einheit 2b in einer Schnittdarstellung von der Seite dargestellt, wobei ein heißes Metallband 1 in Pfeilrichtung durch die zweite Einheit 2b transportiert wird. Die zweite Einheit 2b weist, wie in FIG 4 dargestellt, eine oberhalb des Metallbands 1 angeordnete Reformereinheit 200 auf. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 4 bezeichnen gleiche Elemente. Die zweite Einheit 2b weist weiterhin eine un- terhalb des Metallbands 1 angeordnete weitere Reformereinheit 200' auf. Diese umfasst eine Schleusenanordnung mit einem Reaktionsraum 203', zu welchem die Unterseite des Metallbands 1 in direktem Kontakt steht. Die Reformereinheit 200' wird über die Erdgasleitung 3b' und die Dampfzuleitung 4a' mit Wasser- dampf und Erdgas versorgt, wobei es aber vorteilhaft sein kann, Erdgas und Dampf zu mischen, bevor das Erdgas erwärmt wird, um eine Russbildung zu vermeiden. Anstelle des Wasserdampfes kann auch Kohlendioxid oder ein Gemisch aus oder enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf, mit dem Erdgas vermischt werden. Ein Gemisch enthaltend im wesentlichen Kohlendioxid und Wasserdampf kann beispielsweise durch ein Abgas eines Verbrennungsprozesses bereitgestellt werden, der beispielweise im Ofen 20 der ersten Einheit 2a abläuft.
Die vom Metallband 1 abgegebene Strahlungswärme erwärmt die Reformereinheiten 200, 200', so dass das Erdgas und der Wasserdampf im Reaktionsraum 203, 203' auf eine Temperatur oberhalb 6000C erhitzt werden und die Reformierung startet, wobei das Metallband 1 selbst als Reformerkatalysator fungiert. Das gebildete Reformergas wird über die Reformergas-Leitungen 5, 5' abgezogen. Um den Reaktionsraum 203' am Übergang zum Metallband 1 an seinem Umfang gegenüber der Atmosphäre abzudichten, weist die Schleusenanordnung weiterhin Düsenanordnungen 202a', 202b' auf, durch welche Wasserdampf mit Über- druck in Richtung des Metallbands 1 geblasen wird (siehe
Pfeile) . Um eine möglichst hohe Wärmeübertragung vom Metallband 1 auf die Reformereinheiten 200, 200' zu erreichen, kann die zweite Einheit 2b auch hier ein wärmeisoliertes Gehäuse aufweisen, in welchem die Reformereinheiten 200, 200' ange- ordnet werden und durch welches das Metallband 1 geführt wird. Die Figuren 1 und 2 zeigen dabei lediglich ein mögliches Beispiel für ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses, in dem ein Metallband hergestellt und/oder behandelt wird. Alternativ können anstelle eines Warmwalzprozesses aber auch Gießprozesse, Glühprozesse oder dergleichen, bei denen ein Metallband hergestellt und/oder behandelt wird, entsprechend genutzt werden. Weiterhin zeigen die Figuren 3 bis 6 lediglich schematisch den Aufbau von zweiten Einheiten. Ein Fachmann ist hier ohne weiteres in der Lage, die konkrete Ausgestaltung der Reformereinheit (en) zu verändern oder an örtliche Gegebenheiten anzupassen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Weiterhin ist eine vierte Einheit umfassend eine Vorreformereinheit nicht im Detail dargestellt, da eine derartige Vorreformereinheit sich prin- zipiell nicht von einer Reformereinheit unterscheidet. Es ist hierbei lediglich darauf zu achten, dass der bei der Reformierung oder Vorreformierung jeweils verwendete Reformerkatalysator für den Temperaturbereich, in welchem die Reformierung oder Vorreformierung stattfindet, geeignet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines industriellen Prozesses in einem Temperaturbereich oberhalb von 4000C, dadurch gekennzeichnet, dass in dem industriellen Prozess ein Metallband (1) hergestellt und/oder behandelt wird und dass die Abwärme des Metallbandes (1) zur Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als industrieller Prozess ein Warmwalzprozess oder ein Glühprozess verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reformierung unter Atmosphärendruck durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reformierung in einem Tempe- raturbereich oberhalb 6000C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (1) bei der Reformierung als Reformerkatalysator eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Reformierung gebildetes Reformergas als Energiequelle in den industriellen Prozess rückgeführt wird.
7. Vorrichtung (2, 2') umfassend mindestens eine erste Einheit (2a) zur Herstellung und/oder Behandlung eines Metallbandes (1), mindestens eine zweite Einheit (2b) zum Kühlen des hergestellten und/oder behandelten Metallbandes (1) und mindestens eine dritte Einheit (2c) zum Speichern des hergestellten und/oder behandelten Metallbandes (1), wobei mittels der mindestens einen ersten Einheit (2a) und der mindestens einen dritten Einheit (2c) das Metallband in der mindestens einen zweiten Einheit (2b) in einer Transportebene positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Einheit (2b) mindestens eine Reformereinheit (200, 200') zur Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aufweist .
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Einheit (2b) mindestens zwei Reformereinheiten (200, 200') aufweist .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reformereinheit (200, 200') mindestens eine Rohrleitung zum Durchleiten eines Gemisches aus Dampf und/oder Kohlendioxid und weiterhin gasförmigen Kohlenwasserstoffen umfasst, wobei die mindestens eine Rohrleitung zumindest in einem ersten Bereich einen Reformerkatalysator (201) umfasst und parallel zur Transportebene angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Bereich auf einer Seite der Transportebene angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rohrleitung mindestens zwei erste Bereiche aufweist, die auf unterschiedlichen Seiten der Transportebene angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Reformereinheit (200, 200') mindestens eine Schleusenanordnung umfasst, welche an die Transportebene angrenzt oder durch die die Transportebene verläuft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schleusenanordnung mindestens einen an die Transportebene angrenzenden Reaktionsraum (203, 203') umfasst, in welchen mindestens ein Zuleitungsrohr zum Zuführen eines Gemisches aus Dampf und/oder Kohlendioxid und weiterhin gasförmigen Kohlenwasserstoffen und mindestens ein Ableitungsrohr zum Abführen eines während der Reformierung gebildeten Reformergases münden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schleusenanordnung zur Abdichtung des mindestens einen Reaktionsraumes (203, 203') mindestens eine Düsenanordnung (202a, 202b; 202a', 202b') zur Erzeugung eines zur Transportebene gerichteten Inertgas-, Kohlendioxid- und/oder Dampfpolsters oder Inertgas-, Kohlendioxid- und/oder Dampfvorhangs aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2, 2') mindestens eine vierte Einheit (2d) umfassend mindestens eine Vorreformereinheit zur Vorreformierung von in den gasförmigen Kohlenwasserstoffen enthaltenen höheren Kohlenwasserstoffverbindungen aufweist, wobei die mindestens eine vierte Einheit (2d) der mindestens einen zweiten Einheit (2b) in Transportrichtung des Metallbandes (1) gesehen nachgeordnet ist und wobei ein in der mindestens einen Vorreformereinheit erzeugbares Vorreformergas in die mindestens eine Reformereinheit (200, 200') leitbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2, 2') eine der mindestens einen zweiten Einheit (2b) und/oder der mindestens einen vierten Einheit (2d) in Transportrichtung des Metall- bands (1) gesehen nachgeordnete fünfte Einheit (2e) umfassend eine Kühleinheit zur Kühlung des Metallbandes (1) mittels Kühlwassers und/oder Kühlluft aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der mindestens einen Reformereinheit (200, 200') durch Reformierung erzeugbares Reformergas in die mindestens eine erste Einheit (2a) rückführ- bar ist.
18. Verwendung einer Vorrichtung (2, 2') nach einem der Ansprüche 7 bis 17 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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