WO2020245014A1 - Verfahren und anlage zur nutzung der bei der herstellung von aluminium anfallenden kohlenstoffoxide - Google Patents

Verfahren und anlage zur nutzung der bei der herstellung von aluminium anfallenden kohlenstoffoxide Download PDF

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WO2020245014A1
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pyrolysis
hydrogen
production
aluminum
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PCT/EP2020/064777
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Frederik SCHEIFF
Marc Leduc
Andreas Bode
Karsten Bueker
Nicolai Antweiler
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Basf Se
Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22—Collecting emitted gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon

Definitions

  • the present invention relates to a method for utilizing the carbon oxides obtained in the production of aluminum by electrolytic reduction of aluminum oxide in the melt, using at least one anode made of a carbon-containing material, a pyrolysis carbon being used for the production of the at least one anode , wherein a pyrolysis of hydrocarbons, in particular natural gas or methane, is carried out, in which pyrolysis carbon and hydrogen are formed.
  • the subject matter of the present invention is also a system network comprising an electrolysis device for the production of aluminum by electrolytic reduction of aluminum oxide.
  • the production of aluminum takes place mainly via the fused-salt electrolysis according to the Hall-Heroult process.
  • a eutectic mixture of the low-melting aluminum mineral cryolite (Na 3 [AIF 6 ]) and the high-melting aluminum oxide (corundum) is subjected to the fused-salt electrolysis, the aluminum oxide being reduced.
  • aluminum oxide is dissociated into its ions.
  • the aluminum ions in the melt migrate to the cathode, where they take up electrons and are reduced to aluminum atoms.
  • the negative oxygen ions 0 2 migrate to the anode, give off excess electrons and react with the carbon of the anode to form carbon monoxide and carbon dioxide, which escape as gases.
  • C0 2 carbon dioxide
  • CO carbon monoxide
  • S0 2 sulfur dioxide
  • HF hydrogen fluoride
  • Carbon tetrafluoride (CF 4 ), hexafluoroethane (C 2 F 6 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ) and silicon tetrafluoride (Si F 4 ) are also relevant in terms of quantity at low oxygen concentrations.
  • the components C0 2 , CO and S0 2 result from the anode burn-up.
  • the calcined petroleum coke used from the processing contains sulfur components, depending on the quality in the range of, for example, 1 to 7% by weight.
  • the exhaust gases from aluminum production are released into the atmosphere [Aarhaug et al, “Aluminum Primary Production Off-Gas Composition and Emissions: An OverView”, JOM, Vol.71, No.9, 2019].
  • Certain permissible limit values must not be exceeded for emissions of S02 and HF.
  • the emissions of climate-damaging gases are increasingly regulated. About 7% of global industrial energy consumption and 2.5% of anthropogenic greenhouse gases can be traced back to aluminum production. In the life cycle of primary aluminum production, up to 20 C0 2 equivalents / kg aluminum can arise.
  • EP 0635045 B1 describes the production of pure pyrolysis carbon by decomposing methane, with hydrogen being formed in addition to the carbon. This is based on a methane-containing feedstock and this is decomposed in a plasma torch at over 1600 ° C. This document also mentions that carbon produced pyrolytically in this way is suitable, due to its specific properties, for the production of anodes for the electrolysis of aluminum ores.
  • the object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset, in which the carbon oxides produced in the production of aluminum can be put to useful use.
  • the aim is to ensure that this sensible use of the resulting carbon oxides takes place as close as possible to the place where they arise.
  • Another task was to put the exhaust gases generated during anode production to good use.
  • the solution to the aforementioned object is provided by a method of the type mentioned at the outset with the features of claim 1 or a system network with the features of the independent claim 8.
  • the hydrogen formed during the pyrolysis of hydrocarbons is mixed with carbon dioxide and / or carbon monoxide from the electrolytic production of aluminum, whereby a gas flow is generated which can be fed to further use.
  • the basic idea of the present invention is thus to combine the process of producing the electrodes for the fused-salt electrolysis of aluminum by pyrolysis with the fused-salt electrolysis itself, with the hydrocarbons occurring in one process in addition to the pyrolysis carbon and the hydrocarbons in the second process , namely the electrolysis of aluminum, carbon oxides that are harmful to the environment are combined to form a gas mixture which has a sensible composition that enables further technical use of this gas mixture in various processes.
  • a gas stream containing hydrogen and a gas stream containing carbon dioxide and / or carbon monoxide or a mixture of hydrogen and carbon dioxide and / or gas stream containing carbon monoxide is then fed to a reverse water gas shift reaction in which at least one portion of the carbon dioxide is reacted with hydrogen and reduced to carbon monoxide, thus generating a stream of synthesis gas.
  • Synthesis gas in the narrower sense means industrially produced gas mixtures that contain hydrogen and carbon monoxide as well as other gases. Depending on the ratio of hydrogen and carbon monoxide in the gas mixture, various products can be produced from synthesis gas, for example liquid fuels according to the Fischer-Tropsch process with a hydrogen to carbon monoxide ratio of 1 - 2: 1, alcohols such as methanol or Ethanol at a ratio of around 2: 1, or methane or synthetic natural gas (SNG) through methanization reaction at a ratio of around 3: 1.
  • synthesis gas for example liquid fuels according to the Fischer-Tropsch process with a hydrogen to carbon monoxide ratio of 1 - 2: 1, alcohols such as methanol or Ethanol at a ratio of around 2: 1, or methane or synthetic natural gas (SNG) through methanization reaction at a ratio of around 3: 1.
  • the aforementioned reaction (2) is an equilibrium reaction which, when the reaction conditions are changed, for example when the temperature is increased, is reversed Direction expires.
  • This reverse reaction is referred to here as the reverse water gas shift reaction and corresponds to the reaction equation given below:
  • the aforementioned reaction (3) can thus be used to convert a portion of the carbon dioxide formed during the melt flow electrolysis of the aluminum oxide with the aid of hydrogen from the pyrolysis of the hydrocarbons or from another source into carbon monoxide, in order to generate further carbon monoxide in this way and to provide a synthesis gas which has a higher proportion of carbon monoxide with a simultaneously reduced content of carbon dioxide, so that this synthesis gas mixture has a composition which is particularly suitable for specific further conversions.
  • the synthesis gas mixture can be used, for example, together with hydrogen in a chemical or biotechnological plant, according to a preferred variant of the present invention.
  • the synthesis gas obtained can be methanized, for example:
  • the methane obtained is advantageously fed back into the methane pyrolysis process and used to produce the carbon anodes. This can avoid carbon emissions. Hydrogen is therefore used as a reducing agent for the aluminum oxide: Methane pyrolysis (target reaction):
  • the methane product gas stream is advantageously dried before being returned to the Pyrolysereak tor, for example with a molecular sieve or a gamma-AI203 dryer.
  • the synthesis gas stream is used to produce methanol, at least one alcohol and / or at least one other chemical product of value.
  • Other chemical products of value are carbon-based organic compounds of virtually any type that can be produced from synthesis gases, such as olefins, aldehydes, ethers, etc., with the help of known manufacturing processes, or fuels or fuel mixtures such as gasoline or diesel or high-energy gases such as methane or other higher gaseous or liquid hydrocarbons and the like.
  • the ratio of carbon dioxide and carbon monoxide in the gas flow obtained in the electrolytic manufacture of aluminum is set via the selection of the anodic current density in the electrolysis.
  • the anodic current density is one of several possible parameters that influence the ratio of carbon dioxide to carbon monoxide in the gas mixture that is produced by the anode burn-up during the fused-metal electrolysis of aluminum oxide. The following two equations apply to this reaction and the ratio in which the two carbon oxides are formed:
  • the pyrolysis of methane produces one mole of C and two moles of H 2 from one mole of CH 4 .
  • 2 moles of Al 2 0 3 result in 4 moles of AI and 3 moles of 0 2 .
  • the oxygen reacts with the carbon to form C0 2 and CO.
  • 1.5 moles of O 2 and two moles of C yield 1 mole of C0 2 and 1 mole of CO, and 1.5 moles of 0 2 and 3 moles of C yield 3 moles of CO.
  • the present invention furthermore relates to a system network comprising an electrolysis device for the production of aluminum by electrolytic reduction of aluminum oxide, the system group further comprising at least one reactor in which pyrolysis carbon and hydrogen are generated by pyrolysis of hydrocarbons, in particular methane or natural gas, this reactor is preferably located in close proximity to the electrolysis device.
  • the system network according to the invention advantageously comprises at least one device in which anodes for the electrolysis of aluminum are produced from pyrolysis carbon or a carbon mixture comprising pyrolysis carbon.
  • the system network according to the invention advantageously comprises at least one device in which hydrogen from pyrolysis is mixed with carbon oxides from aluminum electrolysis.
  • the system network according to the invention advantageously comprises at least one feed device for the gas mixture that has formed for a further use.
  • the volatile hydrocarbons produced during the production of the anode can be beneficial in returned to the reactor for hydrocarbon pyrolysis.
  • these volatile hydrocarbons are fed via a line (19) from the device for anode production (6) into the reactor for hydrocarbon pyrolysis (1) or these volatile hydrocarbons are fed via a line (19) to the feed line (2) for methane or others Hydrocarbons added to the reactor for hydrocarbon pyrolysis (1).
  • the system network thus further comprises a device in which anodes for the electrolysis of aluminum are produced from the pyrolysis carbon produced in the reactor by pyrolysis of hydrocarbons, in particular methane or natural gas.
  • This device is supplied with the Pyrolysekoh fuel, possibly other carbon materials such as petroleum coke, on the one hand, and the binder on the other hand.
  • the pyrolytic carbon can be processed into the anodes quasi at the site of its production within the same system network, which can then be used directly in the fused-salt electrolysis unit, which is also part of the system network, for the production of aluminum.
  • Great advantages also result from the self-supply with pyrolysis carbon and the possibility of using partly inexpensive calcined petroleum coke with higher sulfur contents, since the pyrolysis carbon does not contain any sulfur and can thus compensate for higher sulfur contents of other carbon contents.
  • the system network further comprises at least one device in which a reverse water-gas shift reaction is carried out, which is in operative connection with the reactor in which the pyrolysis of the hydrocarbons takes place.
  • a reverse water-gas shift reaction is carried out, which is in operative connection with the reactor in which the pyrolysis of the hydrocarbons takes place.
  • carbon dioxide and carbon monoxide are produced in addition to aluminum from the anode burn-off.
  • These two gases can be fed together with a hydrogen stream from the methane pyrolysis of the aforementioned device, for example a reactor, in which the reverse water-gas shift reaction (see equation (3) above) is carried out.
  • the proportion of carbon dioxide in the gas mixture is reduced and the proportion of carbon monoxide in the gas mixture is increased with the addition of energy.
  • Particularly preferred in the context of the present invention is a system network in which the fused-salt electrolysis for aluminum production and the reactor for the pyrolysis of hydrocarbons such as methane and the device in which the reverse water-gas shift reaction takes place, each in close proximity to one another are arranged so that the transfer of the gases for the reverse water gas shift reaction, i.e. the hydrogen from the pyrolysis and the carbon oxides that are formed in the melt flow electrolysis by the anode burn-up, preferably via lines connecting the individual areas of the system network with not too long lines are possible.
  • the gases for the reverse water gas shift reaction i.e. the hydrogen from the pyrolysis and the carbon oxides that are formed in the melt flow electrolysis by the anode burn-up
  • the system network furthermore comprises at least one chemical or biotechnological system which is in operative connection with the reactor or with the device in which a reverse water gas shift reaction is carried out.
  • This chemical or biotechnological plant can supply hydrogen from methane pyrolysis, for example, directly from the pyrolysis reactor by connecting it to the chemical or biotechnological plant via at least one line.
  • a synthesis gas which has been generated in the device by means of a reverse water-gas shift reaction from carbon monoxide and carbon dioxide, which comes from the burn-up of the anodes of the fused-salt electrolysis, with enrichment with carbon monoxide, with admixture of water.
  • the hydrogen from methane pyrolysis is fed to the chemical or biotechnological plant via at least one line connecting the device to this plant.
  • the hydrogen is not fed to the plant directly from the pyrolysis, but rather with the previous one the water gas shift reaction generated synthesis gas.
  • the device for producing anodes from carbon obtained by pyrolysis is connected to the methane pyrolysis reactor via a feed device, the device using this feed device to produce pyrolytically produced carbon or a carbon mixture in the reactor, for example a mixture of calcined petroleum coke and pyrolytic carbon is supplied and the device is optionally supplied with a binder via a further supply device.
  • the anodes produced in this way from pyrolytically obtained carbon and binding agent can be used within the system network directly in the system for the production of aluminum by melting electrolyte. If a carbon mixture is used, the carbon components are mixed and baked into anodes in a high-temperature process by means of a binder, for example pitch.
  • the system network comprises at least one line for hydrogen, which leads from the reactor to the chemical or biotechnological plant and / or at least one line for hydrogen, which leads from the reactor to the device in which a reverse Water gas shift reaction is carried out.
  • the system network comprises at least one line for carbon dioxide and / or carbon monoxide, which leads from the electrolysis device to the device in which a reverse water-gas shift reaction is carried out.
  • the mixture of carbon dioxide and carbon monoxide generated during the electrolysis by the oxidation at the anode is fed via such a line to the device, in which it is mixed with hydrogen from the pyrolysis reactor and a synthesis gas is generated, the carbon monoxide content optionally being replaced by the reverse water gas shift reaction can be increased.
  • the system network comprises at least one line for synthesis gas containing at least carbon monoxide and hydrogen, which leads from the device in which a reverse water gas shift reaction is carried out to the chemical or biotechnological system.
  • the synthesis gas generated in the reverse water-gas shift reaction is fed to the chemical or biotechnological plant via this at least one line.
  • the system network thus comprises a total of at least five system parts, namely a reactor in which the methane pyrolysis takes place, a device in which the anodes are produced from the pyrolysis carbon, a system in the fused-salt electrolysis of the aluminum oxide takes place, a reactor in which the reverse water-gas shift reaction is carried out and a chemical or biotechnological plant in which chemical compounds or biotechnological products can be produced from the synthesis gas previously generated.
  • the aforementioned system parts of the system group are advantageously combined with one another via lines and / or pipes and / or other suitable conveying or supply devices in such a way that the intermediate products produced in the individual system parts of the system group can be fed to the respective other system parts, in which the further implementation of the intermediates by the process according to the invention is seen before.
  • FIG. 1 and 2 show a schematically simplified system scheme of a system according to the invention for utilizing the carbon oxides obtained in the electrolytic production of aluminum.
  • the plant network comprises a plant area in which a methane pyrolysis process is carried out, this plant area including a methane pyrolysis reactor 1 in which pyrolysis of methane or another hydrocarbon or natural gas is carried out.
  • this sem pyrolysis reactor 1 is supplied with methane via a supply line 2 and energy is supplied to the reactor 1 via a device 5 in order to bring the methane to the temperature required for pyrolysis of, for example, more than 800 ° C.
  • the Methanpyroly sereaktor 1 arise from the pyrolytic decomposition of hydrogen and pyrolysis carbon.
  • the hydrogen is fed from reactor 1 via line 4 to a further reactor 13 in which a reverse water-gas shift reaction takes place, which will be explained in more detail later.
  • the pyrolysis carbon generated in the reactor 1 is fed via a feed device 3 to a device 6 in which anodes for the smelting electrolysis are made from the pyrolysis carbon or a carbon mixture of the type mentioned above.
  • the volatile hydrocarbons produced during the manufacture of the anode are returned to the methane pyrolysis reactor 1 via a line 19.
  • This device 6 is fed via a further feed device 7, a binding agent, for example pitch and possibly other carbon sources such as calcined petroleum coke and the electrodes (anodes) produced in this way in the device 6 are then conveyed via a further feed device 8 from the device 6 to the system 9 in which the fused-salt electrolysis of aluminum oxide takes place.
  • a binding agent for example pitch and possibly other carbon sources such as calcined petroleum coke
  • the electrodes (anodes) produced in this way in the device 6 are then conveyed via a further feed device 8 from the device 6 to the system 9 in which the fused-salt electrolysis of aluminum oxide takes place.
  • This system 9 is fed via various feed devices 10, which are shown here in simplified form only by a simple line, the further educts that are necessary for the melt flow electrolysis, namely on the one hand the aluminum oxide, cryolite, which is used to reduce the melting point of the melted Solids is used, as well as energy that is necessary to bring this mixture of solids to the melting temperature of the eutectic, which is usually around 950 ° C.
  • aluminum is then produced as a product, which can be removed from the system via the removal device 11.
  • the oxidation of the anode carbon in the system 9 creates a gas mixture of carbon dioxide and carbon monoxide in a ratio which depends on various parameters during the electrolysis of the aluminum oxide.
  • This Gasge mixture is discharged via line 12 from the system 9 and fed to a reactor 13 for a reverse water gas shift reaction. A part of this gas mixture can alternatively be discharged from the plant 9 via the line 20 and fed to the methane pyrolysis reactor 1.
  • the reactor reverse water gas shift reaction carried out in reactor 13, which proceeds according to reaction equation (3) given above, serves to lower the proportion of carbon dioxide in the gas mixture and to increase the proportion of carbon monoxide in the gas mixture.
  • hydrogen is supplied to the reactor 13 via the line 4, which reacts with the gas mixture from the system 9 for smelting electrolysis, the reactor 13 still being supplied with energy via the supply device 14 in order to bring the gas mixture to the correspondingly higher temperatures, how they are necessary to shift the equilibrium in the direction of the products carbon monoxide and water in the reverse water gas shift reaction according to reaction equation (3).
  • a synthesis gas is generated in the reactor 13, which contains hydrogen, carbon monoxide and possibly a proportion of carbon dioxide and can then be discharged from the reactor 13 via the line 15 and fed to a chemical or biotechnological plant 16.
  • this system 16 can be fed further hydrogen via the line 17 shown in dashed lines, which comes from the pyrolysis of methane 1, in order in this way, for example, to increase the hydrogen content of the gas mixture.
  • a gas stream 15 is generated from the fused-salt electrolysis 9, which gas stream can be fed to a further use.
  • the reactor 13 for the reverse water gas shift reaction can be omitted, so that the two gas streams 4 and 12 can be combined upstream of the chemical or biotechnological plant 16 and then fed to the plant via a line 15.
  • the reactor 13 is omitted, it is also possible to feed hydrogen 4 and carbon monoxide and / or carbon dioxide 12 as separate gases to the system 16, so that the mixing of these gas streams does not in principle take place until the system 16. This variant is also covered by the scope of protection of the present invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der bei der Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid in der Schmelze unter Verwendung wenigstens einer Anode aus einem kohlenstoffhaltigen Material anfallenden Kohlenstoffoxide, wobei für die Herstellung der wenigstens einen Anode ein Pyrolysekohlenstoff verwendet wird, wobei eine Pyrolyse (1) von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan oder Erdgas durchgeführt wird, bei der Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff entstehen und wobei erfindungsgemäß der bei der Pyrolyse von Methan entstehende Wasserstoff (4) mit Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid aus der elektrolytischen Herstellung von Aluminium gemischt wird zur Erzeugung eines Gasstroms (15), welcher einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Anlagenverbund umfassend eine Elektrolysevorrichtung (9) zur Herstellung von Aluminium durch schmelzelektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid, wobei der Anlagenverbund weiterhin wenigstens einen Reaktor (1) umfasst, in dem durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff erzeugt werden.

Description

Verfahren und Anlage zur Nutzung der bei der Herstellung von Aluminium anfallenden Koh lenstoffoxide
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der bei der Herstellung von Aluminium durch elektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid in der Schmelze, unter Ver wendung wenigstens einer Anode aus einem kohlenstoffhaltigen Material, anfallenden Koh lenstoffoxide, wobei für die Herstellung der wenigstens einen Anode ein Pyrolysekohlenstoff verwendet wird, wobei eine Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdgas oder Methan durchgeführt wird, bei der Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff entstehen. Gegen stand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Anlagenverbund umfassend eine Elekt rolysevorrichtung zur Herstellung von Aluminium durch schmelzelektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid.
Stand der Technik
Die Herstellung von Aluminium erfolgt überwiegend über die Schmelzflusselektrolyse nach dem Hall-Heroult-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein eutektisches Gemisch aus dem niedrig schmelzenden Aluminiummineral Kryolith (Na3[AIF6]) und dem hoch schmelzenden Aluminiumoxid (Korund) der Schmelzflusselektrolyse unterworfen, wobei das Alumini umoxid reduziert wird. In der Schmelze liegt Aluminiumoxid in seine Ionen dissoziiert vor.
Al203 ^ 2 Al3+ + 302-
Die in der Schmelze befindlichen Aluminiumionen wandern zur Kathode, wo sie Elektronen aufnehmen und zu Aluminiumatomen reduziert werden.
Figure imgf000003_0001
Die negativen Sauerstoffionen 02 wandern zur Anode, geben überschüssige Elektronen ab und reagieren mit dem Kohlenstoff der Anode zu Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdi oxid, die als Gase entweichen.
C + 2 O2 ^ C02 + 4 e
Die gesamte Reaktionsgleichung für den Hall-Heroult-Prozess lautet somit wie folgt:
Figure imgf000003_0002
Bei der Reduktion von Aluminiumoxid zu Aluminium fallen große Mengen Kohlenstoffdioxid (C02) und Kohlenstoffmonoxid (CO) an. Neben diesen beiden Gasen werden Schwefeldioxid (S02) und Fluorwasserstoff (HF) emittiert. Kohlenstofftetrafluorid (CF4), Hexafluorethan (C2F6), Schwefelhexafluorid (SF6) und Siliziumtetrafluorid (Si F4) sind bei geringen Sauer stoffkonzentrationen mengenmäßig ebenfalls relevant. Die Komponenten C02, CO und S02 resultieren aus dem Anodenabbrand. Der eingesetzte, kalzinierte Petrolkoks aus der Verar- beitung von Rohöl zu Kraftstoffen enthält Schwefelanteile, je nach Qualität im Bereich von beispielsweise 1 bis 7 Gew.-%. In vielen Fällen werden die Abgase der Aluminiumerzeugung in die Atmosphäre abgegeben [Aarhaug et al,„Aluminium Primary Production Off-Gas Com- position and Emissions: An OverView“, JOM, Vol.71, No.9, 2019]. Bei den Emissionen von S02 und HF dürfen bestimmte zulässige Grenzwerte nicht überschritten werden. Außerdem werden die Emissionen klimaschädlicher Gase zunehmend reglementiert. Ca.7 % des welt weiten industriellen Energieverbrauchs und 2,5 % der anthropogenen Treibhausgase sind auf die Aluminiumherstellung zurückzuführen. Im Lebenszyklus der Primäraluminiumherstel lung können bis zu 20 C02-Äquivaiente/kg Aluminium entstehen. Die C02-Emissionen belie fen sich in Deutschland im Jahr 2018 auf ca.1 Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalente (T reibhausgasemissionen 2018 (VET_Bericht 2018)). Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFKs) entstehen durch eine erhöhte Spannung, die bei einem zu geringen Anteil an gelös tem Aluminiumoxid (Al203) auftritt. Strategien zur Reduktion der Emissionen des Hall- Heroult-Prozesses zur Herstellung von Aluminium sind daher von großem wirtschaftlichem und ökologischem Interesse.
In der US-Patentschrift 3,284,334 A wird ein Verfahren zur Pyrolyse von Kohlenwasserstof fen beschrieben, bei dem Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff entstehen. Der auf diese Weise hergestellte Pyrolysekohlenstoff hat eine große Härte, hohe Dichte und niedrige Po rosität und eignet sich für die Herstellung von Elektroden, wobei als Bindemittel Pech zuge fügt wird. Derartige Elektroden sind für die elektrolytische Gewinnung von Aluminium aus dessen Erzen geeignet.
In der EP 0635045 Bl wird die Herstellung von reinem Pyrolysekohlenstoff durch Zerset zung von Methan beschrieben, wobei neben dem Kohlenstoff Wasserstoff entsteht. Dabei wird von einem methanhaltigen Einsatzmaterial ausgegangen und dieses in einem Plasmab renner bei über 1600 °C zersetzt. Auch in dieser Schrift wird erwähnt, dass auf diese Weise pyrolytisch hergestellter Kohlenstoff sich aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften für die Herstellung von Anoden für die Elektrolyse von Aluminiumerzen eignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genann ten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem die bei der Herstellung von Aluminium anfal lenden Kohlenstoffoxide einer sinnvollen Nutzung zugeführt werden können. Dabei wird ins besondere angestrebt, dass diese sinnvolle Nutzung der anfallenden Kohlenstoffoxide mög lichst in räumlicher Nähe zum Ort ihrer Entstehung erfolgt.
Eine weitere Aufgabe war, die bei der Anodenherstellung anfallenden Abgase einer sinnvol len Nutzung zuzuführen.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Anlagenverbund mit den Merkmalen des unab hängigen Anspruchs 8. Erfindungsgemäß wird der bei der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen entstehende Wasser stoff mit Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid aus der elektrolytischen Herstel lung von Aluminium gemischt, wodurch ein Gasstrom erzeugt wird, welcher einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Die grundsätzliche Idee der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Prozess der Herstellung der Elektroden für die Schmelzflusselekt rolyse des Aluminiums durch Pyrolyse mit der Schmelzflusselektrolyse selbst zu kombinie ren, wobei das in dem einen Verfahren neben dem Pyrolysekohlenstoff anfallende Kohlen wasserstoffen und die bei dem zweiten Verfahren, nämlich der Elektrolyse von Aluminium, anfallenden, für die Umwelt schädlichen, Kohlenstoffoxide zu einem Gasgemisch vereint werden, welches eine sinnvolle Zusammensetzung aufweist, die eine weitere technische Nutzung dieses Gasgemisches in diversen Prozessen ermöglicht.
Insbesondere bei Schaffung eines Anlagenverbunds umfassend Anlagenbereiche, in denen die Methanpyrolyse zur Anodenherstellung einerseits erfolgt und Anlagenbereiche, in denen die Schmelzflusselektrolyse zur Produktion von Aluminium andererseits erfolgt, können die bei der Aluminiumherstellung anfallenden Kohlenstoffoxide und ggf. die bei der Anodenher stellung entstehenden Abgase in räumlicher Nähe zum Ort Ihrer Entstehung sinnvoll verwer tet werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Was serstoff enthaltender Gasstrom und ein Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid enthaltender Gasstrom oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid enthaltender Gasstrom anschließend einer reversen Wassergas-Shift- Reaktion zugeführt, bei der mindestens ein Anteil des Kohlenstoffdioxids mit Wasserstoff umgesetzt und zu Kohlenstoffmonoxid reduziert und so ein Synthesegasstrom erzeugt wird.
Unter„Synthesegas“ im engeren Sinne versteht man industriell hergestellte Gasgemische, die Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid neben weiteren Gasen enthalten. Je nachdem, in welchem Verhältnis Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid in dem Gasgemisch enthalten sind, können aus Synthesegas verschiedene Produkte hergestellt werden, beispielsweise flüssige Kraftstoffe nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren bei einem Verhältnis Wasserstoff zu Kohlenstoffmonoxid von 1 - 2 : 1 , Alkohole wie Methanol oder Ethanol bei einem Ver hältnis von etwa 2 : 1, oder Methan oder synthetisches Erdgas (SNG) durch Methanisie rungsreaktion bei einem Verhältnis von etwa 3 : 1.
Die sogenannte Wassergas-Shift-Reaktion wird gewöhnlich dazu verwendet, den Kohlen stoffmonoxid-Anteil im Synthesegas zu verringern und weiteren Wasserstoff zu produzieren. Dies geschieht gemäß der nachfolgenden Reaktionsgleichung:
CO + H20 ^ C02 + H2 (2)
Bei der vorgenannten Reaktion (2) handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion, die bei geänderten Reaktionsbedingungen, beispielsweise bei Temperaturerhöhung, in umgekehrter Richtung abläuft. Diese Umkehrreaktion wird hier als reverse Wassergas-Shift-Reaktion bezeichnet und entspricht der nachfolgend wiedergegebenen Reaktionsgleichung:
C02 + H2 ^ CO + H20 (3)
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit die vorgenannte Reaktion (3) dazu genutzt werden, einen Anteil des bei der Schmelzflus selektrolyse des Aluminiumoxids entstehenden Kohlenstoffdioxids mit Hilfe von Wasserstoff aus der Pyrolyse der Kohlenwasserstoffe oder aus einer anderen Quelle in Kohlenstoffmo noxid umzuwandeln, um auf diese Weise weiteres Kohlenstoffmonoxid zu erzeugen und ein Synthesegas zur Verfügung zu stellen, welches einen höheren Anteil an Kohlenstoffmonoxid aufweist, bei gleichzeitig reduziertem Gehalt an Kohlenstoffdioxid, so dass dieses Synthe segasgemisch eine für spezifische weitere Umsetzungen besonders geeignete Zusammen setzung aufweist.
Parallel zur reversen Wassergas-Shift-Reaktion kann ein Teil, z.B.30 bis 80 Vol .-%, der bei der Aluminiumherstellung anfallenden Kohlenstoffoxide in den Methanpyrolysereaktor ge führt werden (siehe WO 2014/95661).
Diese Umsetzung geschieht gemäß den nachfolgenden Reaktionsgleichungen:
Figure imgf000006_0001
CF4 + 2 H2 ^ C + 4 HF C2F6 + 3 H2 - 2 C + 6 HF
Bei der Verwendung von mehreren, parallelen Pyrolysereaktor ist es vorteilhaft, in einigen dieser Reaktoren die Umsetzung der bei der Aluminiumherstellung anfallenden Kohlenstof foxide zu Synthesegas, Fluorwasserstoff und Kohlenstoff durchzuführen und in den anderen Reaktoren die Pyrolyse von Methan zu Wasserstoff und Kohlenstoff durchzuführen.
Wenn beispielsweise das Verhältnis Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid in dem Syn thesegasgemisch verhältnismäßig groß ist, kann das Synthesegasgemisch gemäß einer be vorzugten Variante der vorliegenden Erfindung beispielsweise zusammen mit Wasserstoff in einer chemischen oder biotechnologischen Anlage genutzt werden.
In der chemischen Anlage kann das erhaltene Synthesegas beispielsweise methanisiert werden:
CO + 3 H2 ^ CH4 + H20
Vorteilhaft wird das erhaltene Methan in den Methanpyrolyse-Prozess zurückgeführt und zur Herstellung der Kohlenstoff-Anoden verwendet. Hiermit können Kohlenstoffemissionen vermieden werden. Netto wird damit Wasserstoff als Reduktionsmittel für das Alumini umoxid verwendet: Methanpyrolyse (Zielreaktion):
CH4 C + 2 H2
Hall-Heroult:
2 Al203 + 3 C ^ 4 AI + 3 C02
Methanpyrolyse (Nebenreaktion):
C02 + 4 H2 ^ CH4 + 2 H20
Vorteilhaft wird der Methan-Produktgasstrom vor einer Zurückführung in den Pyrolysereak tor getrocknet, beispielsweise mit einem Molsieb- oder einen gamma-AI203-Trockner.
Brutto, Hall-Heroult:
Figure imgf000007_0001
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Synthesegasstrom zur Herstellung von Methanol, wenigstens einem Alkohol und/oder we nigstens einem anderen chemischen Wertprodukt verwendet. Unter anderen chemischen Wertprodukten werden organische Verbindungen auf Kohlenstoffbasis quasi beliebiger Art verstanden, die sich aus Synthesegasen hersteilen lassen wie zum Beispiel Olefine, Aldehy de, Ether etc., mit Hilfe an sich bekannter Herstellungsverfahren, oder auch Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische wie zum Beispiel Benzin oder Diesel oder energiereiche Gase wie zum Beispiel Methan oder andere höhere gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe und der gleichen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ver hältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in dem bei der elektrolytischen Her stellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom über die Auswahl der anodischen Stromdichte bei der Elektrolyse eingestellt. Die anodische Stromdichte ist einer von mehreren möglichen Parametern, die das Verhältnis von Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoffmonoxid in dem Gas gemisch, welches durch den Anodenabbrand bei der Schmelzelektrolyse von Aluminiumoxid entsteht, beeinflussen. Für diese Reaktion und das Verhältnis, in dem sich die beiden Koh lenstoffoxide bilden, gelten die nachfolgenden beiden Gleichungen:
Figure imgf000007_0002
mit x = 1,5 + y; m = l,5 -yn = 2y; und 0,5 <y< 1,5
Aus der obigen Reaktionsgleichung (5) und den dazu angegebenen Parametern x, y, m und n ergibt sich, dass bei kleiner werdendem Parameter y der relative Anteil des gebildeten C02 im Gasgemisch zunimmt, während der Anteil an CO abnimmt. Nachfolgend dazu eine Beispielrechnung bei Annahme, dass y den Wert 1 annimmt „x“ ist dann gleich 2,5,„m“ ist gleich 0,5,„n“ ist gleich 2, so dass die obige Gleichung (5) bei Einsetzen dieser Werte lau tet:
3/202 + 2,5 C ^ 0,5 C02 + 2 CO
Bei kleiner werdenden Werten für„y“, beispielsweise kleiner als 1, nimmt gleichzeitig der Anteil an C02 zu und der Anteil an CO ab, so dass, wenn man einen hohen Anteil an CO im Gasgemisch anstrebt, was in der Regel für die typische Zusammensetzung eines Synthese gases günstiger ist, ein größerer Wert für„y“ vorteilhaft ist.
Nimmt man die möglichen Grenzwerte für„y“ an, dann ergibt sich für y = 0,5
3/202 + 2 C ^ C02 + CO
und für y = 1,5
Figure imgf000008_0001
Bei der Pyrolyse von Methan entstehen aus einem Mol CH4 ein Mol C und zwei Mol H2. Bei der Reduktion von Al203 entstehen aus 2 Mol Al2034 Mol AI und 3 Mol 02. Der Sauerstoff reagiert mit dem Kohlenstoff zu C02 und CO. In den Grenzen von y entstehen aus 1,5 Mol 02 und zwei Mol C 1 Mol C02 und 1 Mol CO bzw. aus 1,5 Mol 02 und 3 Mol C entstehen 3 Mol CO.
In der reversen Wassergas-Shift-Reaktion entstehen aus einem Mol Wasserstoff und einem Mol C02 ein Mol CO und ein Mol Wasser. Somit entstehen in der Summe Netto für die Grenzwerte von y:
Für y = 0,5:
Für y = 1,5:
Figure imgf000008_0002
Bei Einstellung eines höheren Verhältnisses an H2/CO liegt ein Überschuss an Pyrolysekoh lenstoff vor bzw. bei Einsatz anderer Kohlenstoffquellen ein entsprechend niedrigeres Ver hältnis. Ein weiterer Vorteil des Pyrolysekohlenstoffes ist, dass in diesem nahezu kein Schwefel enthalten ist und somit die Schwefelemissionen bei der Elektrolyse von Alumini umoxid drastisch reduziert werden.
Ein weiterer Parameter, mittels dessen sich im Rahmen der Erfindung gemäß einer bevor zugten Weiterbildung des Verfahrens der Wert„y“ in der obigen Reaktionsgleichung (5) be einflussen lässt und somit das Verhältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in dem bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom einstellen lässt, ist die jeweils ausgewählte Temperatur des Elektrolyten.
Ein dritter möglicher Parameter, mittels dessen sich im Rahmen der Erfindung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens der Wert„y“ in der obigen Reaktionsgleichung (5) beeinflussen lässt und somit das Verhältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmono xid in dem bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom einstel- len lässt, ist die Auswahl der Reaktionsfähigkeit des Pyrolysekohlenstoffmaterials der Ano de.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Anlagenverbund umfassend eine Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von Aluminium durch schmelzelektrolytische Reduk tion von Aluminiumoxid, wobei der Anlagenverbund weiterhin wenigstens einen Reaktor umfasst, in dem durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan oder Erd gas, Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff erzeugt werden, wobei dieser Reaktor vorzugs weise in räumlicher Nähe zu der Elektrolysevorrichtung angesiedelt ist. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Anlagenverbund vorteilhaft wenigstens eine Vorrichtung, in der aus Pyro lysekohlenstoff oder einer Kohlenstoffmischung umfassend Pyrolysekohlenstoff Anoden für die Elektrolyse von Aluminium hergestellt werden. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Anlagenverbund vorteilhaft wenigstens eine Vorrichtung, in der Wasserstoff aus der Pyroly se mit Kohlenstoffoxiden aus der Aluminiumelektrolyse gemischt werden. Ferner umfasst der erfindungsgemäße Anlagenverbund vorteilhaft wenigstens eine Zuführeinrichtung für das entstandene Gasgemisch zu einer weiteren Verwendung.
In einem solchen erfindungsgemäßen Anlagenverbund mit einem Reaktor zur Kohlenwas serstoffpyrolyse und einer Anlage zur Herstellung von Aluminium durch Schmelzflusselekt rolyse kann unter Energiezufuhr beispielsweise Methan in dem Reaktor pyrolysiert werden, wobei neben Wasserstoff ein Pyrolysekohlenstoff entsteht, welcher sich aufgrund seiner Zusammensetzung und Morphologie gut zur Herstellung von Anoden für die Schmelzflus selektrolyse eignet. Bei der Herstellung der Anoden wird lediglich ein zusätzliches Bindemit tel, beispielsweise Pech oder eine Mischung unterschiedlicher Kohlenstoffe wie zum Bei spiel Pyrolysekohlenstoff, gemischt mit kalziniertem Petrolkoks, gegebenenfalls zuzüglich eines Bindemittels benötigt.
Die bei der Herstellung der Anode entstehenden leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen (sie he z.B. Aarhaug et a I .,„A Study of Anode Baking Gas Composition“, Light Metals 2018, pp 1379-1385), insbesondere Methan, Benzol und mehrkernige Aromaten, können vorteilhaft in den Reaktor zur Kohlenwasserstoffpyrolyse zurückgeführt werden. Beispielsweise werden diese leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe über eine Leitung (19) von der Vorrichtung für die Anodenherstellung (6) in den Reaktor zur Kohlenwasserstoffpyrolyse (1) zugeführt oder die se leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe werden über eine Leitung (19) der Zuführleitung (2) für Methan oder andere Kohlenwasserstoffe zum Reaktor zur Kohlenwasserstoffpyrolyse (1) zugemischt.
Die ggf. in dem Anodenabgas vorhandenen perfluorierten Kohlenwasserstoffe, PFKs, wer den in der Methanpyrolyse in Fluorwasserstoff umgesetzt. Das Fluorwasserstoff wird vor teilhaft aus dem Gasstrom entfernt, beispielsweise mit Hilfe von AI203 bzw. AI(OH)3 adsor biert/absorbiert. Das Fluorid-beladene Adsorbens wird vorteilhaft in die Kryolith-Schmelze gegeben und das Fluorid damit im Kreis gefahren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund somit weiterhin eine Vorrichtung, in der aus dem in dem Reaktor durch Pyrolyse von Kohlenwas serstoffen, insbesondere Methan oder Erdgas, erzeugten Pyrolysekohlenstoff Anoden für die Elektrolyse von Aluminium hergestellt werden. Dieser Vorrichtung werden der Pyrolysekoh lenstoff, gegebenenfalls weitere Kohlenstoffmaterialien wie beispielsweise Petrolkoks, ei nerseits und dazu das Bindemittel andererseits zugeführt. Bei dieser Variante der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass der Pyrolysekohlenstoff quasi am Ort seiner Herstellung innerhalb des gleichen Anlagenverbunds zu den Anoden verarbeitet werden kann, die dann direkt in der ebenfalls zum Anlagenverbund gehörenden Schmelzflusselektrolyse zur Her stellung von Aluminium eingesetzt werden können. Große Vorteile ergeben sich auch aus der Eigenversorgung mit Pyrolysekohlenstoff und der Möglichkeit, teilweise preiswerten kalzinierten Petrolkoks mit höheren Schwefelanteilen einzusetzen, da der Pyrolysekohlen stoff keinen Schwefel enthält und somit höhere Schwefelgehalte anderer Kohlenstoffanteile ausgleichen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund weiter hin wenigstens eine Einrichtung, in der eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion durchgeführt wird, welche in Wirkverbindung steht mit dem Reaktor, in dem die Pyrolyse der Kohlenwas serstoffe erfolgt. Im Hall-Heroult-Prozess zur Reduktion von in Kryolith gelöstem Alumini umoxid entstehen neben Aluminium durch den Anodenabbrand Kohlenstoffdioxid und Koh lenstoffmonoxid. Diese beiden Gase können zusammen mit einem Wasserstoffstrom aus der Methanpyrolyse der vorgenannten Einrichtung, beispielsweise einem Reaktor, zugeführt werden, in dem die reverse Wassergas-Shift-Reaktion (siehe obige Gleichung (3)) durchge führt wird. Bei dieser Reaktion wird unter Energiezufuhr der Anteil an Kohlenstoffdioxid im Gasgemisch reduziert und der Anteil an Kohlenstoffmonoxid im Gasgemisch erhöht. Beson ders bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Anlagenverbund, bei dem die Schmelzflusselektrolyse für die Aluminiumherstellung und der Reaktor für die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise Methan und die Einrichtung, in der die reverse Wassergas-Shift-Reaktion stattfindet, jeweils in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind, so dass der Transfer der Gase für die reverse Wassergas-Shift-Reaktion, das heißt des Wasserstoffes aus der Pyrolyse und der Kohlenstoffoxide, die bei der Schmelzflusselektro lyse durch den Anodenabbrand entstehen, vorzugsweise über die einzelnen Bereiche des Anlagenverbunds verbindende Leitungen mit nicht allzu langen Leitungswegen möglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund weiter hin wenigstens eine chemische oder biotechnologische Anlage, welche in Wirkverbindung steht mit dem Reaktor oder mit der Einrichtung, in der eine reverse Wassergas-Shift- Reaktion durchgeführt wird. Man kann dieser chemischen oder biotechnologischen Anlage Wasserstoff aus der Methanpyrolyse beispielsweise direkt aus dem Pyrolysereaktor zufüh ren, indem man diesen über mindestens eine Leitung mit der chemischen oder biotechnolo gischen Anlage verbindet. Man kann andererseits auch ein Synthesegas, welches man in der Einrichtung mittels reverser Wassergas-Shift-Reaktion aus Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid, welche aus dem Abbrand der Anoden der Schmelzflusselektrolyse stam men, unter Anreicherung mit Kohlenstoffmonoxid erzeugt hat, unter Zumischung von Was- serstoff, welcher aus der Methanpyrolyse stammt, der chemischen oder biotechnologischen Anlage über mindestens eine die Einrichtung mit dieser Anlage verbindende Leitung zufüh ren. Bei der letztgenannten Variante führt man somit der Anlage den Wasserstoff nicht di rekt aus der Pyrolyse zu, sondern mit dem zuvor bei der Wassergas-Shift-Reaktion erzeug ten Synthesegas.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung steht die Vorrichtung zur Herstellung von Anoden aus durch Pyrolyse gewonnenem Kohlenstoff über eine Zuführeinrichtung mit dem Reaktor der Methanpyrolyse in Verbindung, wobei der Vorrichtung über diese Zu führeinrichtung in dem Reaktor pyrolytisch hergestellter Kohlenstoff oder eine Kohlenstoff mischung, das heißt beispielsweise eine Mischung aus kalziniertem Petrolkoks und Pyroly sekohlenstoff, zugeführt wird und der Vorrichtung gegebenenfalls über eine weitere Zu führeinrichtung ein Bindemittel zugeführt wird. Die auf diese Weise aus pyrolytisch gewon nenem Kohlenstoff und Bindemittel hergestellten Anoden können innerhalb des Anlagen verbunds direkt in der Anlage zur schmelzelektrolytischen Gewinnung von Aluminium einge setzt werden. Wenn eine Kohlenstoffmischung verwendet wird, werden die Kohlenstoff komponenten gemischt und mittels eines Binders, beispielsweise Pech, in einem Hochtem peraturprozess zu Anoden gebacken.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund wenigs tens eine Leitung für Wasserstoff, welche von dem Reaktor zu der chemischen oder bio technologischen Anlage führt und/oder wenigstens eine Leitung für Wasserstoff, welche von dem Reaktor zu der Einrichtung führt, in der eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion durch geführt wird. Hieraus ergeben sich die bereits oben erwähnten beiden Varianten, dass man entweder den bei der Pyrolyse gewonnenen Wasserstoff aus dem Pyrolysereaktor direkt der chemischen oder biotechnologischen Anlage zuführt, oder man den Wasserstoff der Einrich tung zuführt, in der durch reverse Wassergas-Shift-Reaktion das Synthesegas erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund wenigs tens eine Leitung für Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid, welche von der Elekt rolysevorrichtung zu der Einrichtung führt, in der eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion durchgeführt wird. Über eine solche Leitung leitet man das bei der Elektrolyse durch die Oxidation an der Anode erzeugte Gemisch aus Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid der Einrichtung zu, in der es mit Wasserstoff aus dem Pyrolysereaktor gemischt und so ein Synthesegas erzeugt wird, wobei der Anteil an Kohlenstoffmonoxid optional durch die re verse Wassergas-Shift-Reaktion erhöht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Anlagenverbund wenigs tens eine Leitung für Synthesegas enthaltend wenigstens Kohlenstoffmonoxid und Wasser stoff, welche von der Einrichtung, in der eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion durchge führt wird, zu der chemischen oder biotechnologischen Anlage führt. Über diese wenigstens eine Leitung wird das bei der reversen Wassergas-Shift-Reaktion erzeugte Synthesegas der chemischen oder biotechnologischen Anlage zugeführt. In dem Fall, dass alle vorgenannten optionalen Varianten der Erfindung verwirklicht sind, umfasst der Anlagenverbund somit insgesamt wenigstens fünf Anlagenteile, nämlich einen Reaktor, in dem die Methanpyrolyse stattfindet, eine Vorrichtung, in der die Anoden aus dem Pyrolysekohlenstoff hergestellt werden, eine Anlage, in der die Schmelzflusselektrolyse des Aluminiumoxids stattfindet, einen Reaktor, in dem die reverse Wassergas-Shift- Reaktion durchgeführt wird sowie weiterhin eine chemische oder biotechnologische Anlage, in der aus dem zuvor erzeugten Synthesegas chemische Verbindungen oder biotechnologi sche Erzeugnisse hergestellt werden können. Die vorgenannten Anlagenteile des Anlagen verbunds sind in vorteilhafter Weise untereinander über Leitungen und/oder Rohre und/oder andere geeignete Förder- oder Zuführeinrichtungen so zu einem Anlagenverbund kombiniert, dass die in den einzelnen Anlagenteilen des Anlagenverbunds hergestellten Zwischenprodukte den jeweiligen anderen Anlagenteilen zugeführt werden können, in denen die weitere Umsetzung der Zwischenprodukte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vor gesehen ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
Figur 1 und 2 ein schematisch vereinfachtes Anlagenschema einer erfindungsgemäßen An lage zur Nutzung der bei der schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium anfallen den Kohlenstoffoxide.
Nachfolgend wird zunächst auf die Figur 1 und 2 Bezug genommen und anhand dieser schematisch vereinfachten Darstellung werden eine beispielhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein in dem Verfahren verwendbarer Anlagenverbund näher erläutert. Es sind in der Zeichnung nur die wesentlichen Anlagenteile eines solchen Anlagenverbunds beispielhaft dargestellt. Der Anlagenverbund umfasst einen Anlagenbe reich, in dem ein Methanpyrolyseprozess durchgeführt wird, wobei dieser Anlagenbereich unter anderem einen Methanpyrolysereaktor 1 umfasst, in dem eine Pyrolyse des Methans oder eines anderen Kohlenwasserstoffs oder von Erdgas durchgeführt wird. Dazu wird die sem Pyrolysereaktor 1 über eine Zuführleitung 2 Methan zugeführt sowie über eine Einrich tung 5 wird dem Reaktor 1 Energie zugeführt, um das Methan auf die für die Pyrolyse not wendige Temperatur von beispielsweise mehr als 800 °C zu bringen. In dem Methanpyroly sereaktor 1 entstehen durch die pyrolytische Zersetzung Wasserstoff und Pyrolysekohlen stoff. Der Wasserstoff wird aus dem Reaktor 1 über die Leitung 4 einem weiteren Reaktor 13 zugeführt, in dem eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion stattfindet, die später noch näher erläutert wird. Der in dem Reaktor 1 erzeugte Pyrolysekohlenstoff wird über eine Zu führeinrichtung 3 einer Vorrichtung 6 zugeführt, in der aus dem Pyrolysekohlenstoff oder einer Kohlenstoffmischung der oben genannten Art Anoden für die Schmelzelektrolyse her gestellt werden. Die bei der Herstellung der Anode entstehenden leichtflüchtigen Kohlen wasserstoffen werden über eine Leitung 19 in den Methanpyrolysereaktor 1 zurückgeführt.
Dieser Vorrichtung 6 wird über eine weitere Zuführeinrichtung 7 ein Bindemittel, beispiels weise Pech und gegebenenfalls weitere Kohlenstoffquellen wie kalzinierter Petrolkoks zu geführt und die auf diese Weise in der Vorrichtung 6 hergestellten Elektroden (Anoden) werden dann über eine weitere Zuführeinrichtung 8 von der Vorrichtung 6 zu der Anlage 9 gefördert, in der die Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid erfolgt. Dieser Anlage 9 wird über diverse Zuführeinrichtungen 10, die hier schematisch vereinfacht nur durch eine einfache Linie dargestellt sind, die weiteren Edukte zugeführt, die für die Schmelzflusselekt rolyse notwendig sind, nämlich zum einen das Aluminiumoxid, Kryolith, welcher zur Erniedri gung des Schmelzpunktes der aufzuschmelzenden Feststoffe verwendet wird, sowie Ener gie, die notwendig ist, um dieses Feststoffgemisch auf die Schmelztemperatur des Eutekti- kums zu bringen, die in der Regel bei etwa 950 °C liegt. In dieser Anlage 9 entsteht dann als Produkt Aluminium, welches über die Abführeinrichtung 11 aus der Anlage abgeführt werden kann. Weiterhin entsteht durch die Oxidation des Anodenkohlenstoffs in der Anlage 9 ein Gasgemisch aus Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in einem Verhältnis, welches von diversen Parametern bei der Elektrolyse des Aluminiumoxids abhängt. Dieses Gasge misch wird über die Leitung 12 aus der Anlage 9 abgeführt und einem Reaktor 13 für eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion zugeführt. Ein Teil dieses Gasgemischs kann alternative über die Leitung 20 aus der Anlage 9 abgeführt und dem Methanpyrolysereaktor 1 zugeführt werden.
Die in dem Reaktor 13 durchgeführte Reaktor reverse Wassergas-Shift-Reaktion, die nach der oben wiedergegebenen Reaktionsgleichung (3) abläuft, dient dazu, den Anteil des Koh lenstoffdioxids in dem Gasgemisch zu senken und den Anteil an Kohlenstoffmonoxid in dem Gasgemisch zu erhöhen. Dazu wird dem Reaktor 13 über die Leitung 4 Wasserstoff zuge führt, welcher mit dem Gasgemisch aus der Anlage 9 zur Schmelzelektrolyse reagiert, wobei dem Reaktor 13 weiterhin über die Zuführeinrichtung 14 Energie zugeführt wird, um das Gasgemisch auf für die entsprechend höheren Temperaturen zu bringen, wie sie notwendig sind, um bei der reversen Wassergas-Shift-Reaktion gemäß Reaktionsgleichung (3) das Gleichgewicht in Richtung der Produkte Kohlenstoffmonoxid und Wasser zu verschieben. Auf diese Weise wird in dem Reaktor 13 ein Synthesegas erzeugt, welches Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und gegebenenfalls einen Anteil Kohlenstoffdioxid enthält und an schließend über die Leitung 15 aus dem Reaktor 13 abgeführt und einer chemischen oder biotechnologischen Anlage 16 zugeführt werden kann. Optional kann man dieser Anlage 16 über die gestrichelt eingezeichnete Leitung 17 weiteren Wasserstoff zuführen, welcher aus der Pyrolyse des Methans 1 stammt, um auf diese Weise zum Beispiel den Gehalt des Gas gemisches an Wasserstoff zu erhöhen.
Im Prinzip kann man gemäß einer Variante der Erfindung auch den Reaktor 13, in dem die reverse Wassergas-Shift-Reaktion stattfindet, einsparen und ein Gasgemisch, welches über die Leitung 12 aus der Schmelzflusselektrolyse abgeführt wird, direkt über eine durchge hende Leitung der Anlage 16 zuführen, da dieses Gasgemisch aus der Leitung 12 bereits Kohlenstoffmonoxid enthält und der benötigte Wasserstoff der chemischen oder biotechno logischen Anlage 16 direkt über die Leitung 17 zugeführt werden kann, so dass letztendlich in der Anlage 16 ein Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid, gegebenenfalls Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff aus der Methanpyrolyse bereitgestellt wird und es sich bei diesem Gasge misch um ein Synthesegas handelt, welches dann in der Anlage 16 zu einem weiteren Pro dukt, wie zum Beispiel Methanol oder einem anderen Alkohol umgesetzt werden kann. Die- ses Produkt wird dann aus der chemischen oder biotechnologischen Anlage 16 über die Lei tung 18 abgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit im einfachsten Fall durch Mischen eines was- serstoffhaltigen Gasstroms 4 mit einem mindestens Kohlenstoffmonoxid enthaltenden Gasstrom 12 aus der Schmelzflusselektrolyse 9 ein Gasstrom 15 erzeugt, welcher einer wei teren Verwendung zugeführt werden kann. Der Reaktor 13 für die reverse Wassergas-Shift- Reaktion kann entfallen, so dass die beiden Gasströme 4 und 12 stromaufwärts der chemi schen oder biotechnologischen Anlage 16 zusammengeführt und dann über eine Leitung 15 der Anlage zugeführt werden können. Ebenso gut ist es aber bei Entfallen des Reaktors 13 auch möglich, Wasserstoff 4 und Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid 12 als getrennte Gase der Anlage 16 zuzuführen, so dass die Vermischung dieser Gasströme im Prinzip erst in der Anlage 16 stattfindet. Diese Variante ist ebenfalls vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung erfasst.
Bezugszeichenliste
1 Methanpyrolyseprozess umfassend Methanpyrolysereaktor
2 Zuführleitung für Methan oder andere Kohlenwasserstoffe
3 Zuführeinrichtung für Pyrolysekohlenstoff
4 Leitung für Wasserstoff
5 Einrichtung für die Energiezufuhr
6 Vorrichtung für die Anodenherstellung
7 Zuführeinrichtung für Bindemittel und ggf. Petrolkoks oder andere Kohlenstoffe
8 Zuführeinrichtung für Anoden
9 Anlage für die Schmelzflusselektrolyse
10 Zuführeinrichtungen für Energie, Aluminiumoxid und Kryolith
11 Abführeinrichtung für Aluminium
12 Leitung für Gasgemisch
13 Reaktor für reverse Wassergas-Shift-Reaktion
14 Zuführeinrichtung für Energie
15 Leitung für Synthesegas
16 chemische oder biotechnologische Anlage
17 Leitung für Wasserstoff
18 Abführeinrichtung für chemische Produkte
19 Leitung für leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe
20 Leitung für Gasgemisch
21 Leitung für Methan aus der Methanisierungs-Anlage

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Nutzung der bei der Herstellung von Aluminium durch elektrolytische
Reduktion von Aluminiumoxid in der Schmelze, unter Verwendung wenigstens einer Anode aus einem kohlenstoffhaltigen Material, anfallenden Kohlenstoffoxide, wobei für die Herstellung der wenigstens einen Anode ein Pyrolysekohlenstoff verwendet wird, wobei eine Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdgas oder Me than, durchgeführt wird, bei der Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Pyrolyse der Kohlenwasserstoffe (1) ent stehende Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid aus der elektrolytischen Herstellung (9) von Aluminium gemischt wird zur Erzeugung eines Gasstroms, welcher einer weiteren Verwendung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserstoff enthalten der Gasstrom (4) und ein Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid enthalten der Gasstrom (12) oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid enthaltender Gasstrom anschließend einer reversen Wassergas- Shift-Reaktion (13) zugeführt wird, bei der mindestens ein Anteil des Kohlenstoffdio xids mit Wasserstoff umgesetzt und zu Kohlenstoffmonoxid reduziert und so ein Syn thesegasstrom (15) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synthesegasstrom (15) anschließend einer chemischen oder biotechnologischen Anlage (16) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Syn thesegasstrom (15) zur Herstellung von Methanol, zur Herstellung von Methan, we nigstens einem Alkohol und/oder wenigstens einem anderen chemischen Wertpro dukt verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver hältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in dem bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom (12) über die Auswahl der anodi schen Stromdichte bei der Elektrolyse eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver hältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in dem bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom (12) über die Auswahl der Tempera tur des Elektrolyten eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver hältnis von Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid in dem bei der elektrolytischen Herstellung von Aluminium erhaltenen Gasstrom (12) über die Auswahl der Reakti onsfähigkeit des Pyrolysekohlenstoffmaterials der Anode eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Herstellung der Anode entstehenden leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen über eine Leitung (19) in den Reaktor zur Pyrolyse der Kohlenwasserstoffe (1) zurückge führt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der bei der Aluminiumherstellung anfallenden Kohlenstoffoxide über eine Leitung (20) in den Reaktor zur Pyrolyse der Kohlenwasserstoffe (1) zurückgeführt werden.
10. Anlagenverbund umfassend eine Elektrolysevorrichtung (9) zur Herstellung von Alu minium durch schmelzelektrolytische Reduktion von Aluminiumoxid, dadurch gekenn zeichnet, dass der Anlagenverbund weiterhin wenigstens einen Reaktor (1) umfasst, in dem durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdgas oder Methan Pyrolysekohlenstoff und Wasserstoff erzeugt werden, wenigstens eine Vorrichtung umfasst, in der aus Pyrolysekohlenstoff oder einer Kohlenstoffmischung umfassend Pyrolysekohlenstoff Anoden für die Elektrolyse von Aluminium hergestellt werden, wenigstens eine Vorrichtung umfasst, in der Wasserstoff aus der Pyrolyse mit Koh lenstoffoxiden aus der Aluminiumelektrolyse gemischt werden und wenigstens eine Zuführeinrichtung für das entstandene Gasgemisch zu einer weiteren Verwendung.
11. Anlagenverbund nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser weiterhin wenigstens eine Einrichtung (13) umfasst, in der eine reverse Wassergas-Shift- Reaktion durchgeführt wird, welche in Wirkverbindung steht mit dem Reaktor (1), in dem die Pyrolyse von Methan erfolgt.
12. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser weiterhin wenigstens eine chemische oder biotechnologische Anlage (16) umfasst, welche in Wirkverbindung steht mit dem Reaktor (1) oder mit der Einrich tung (13), in der eine reverse Wassergas-Shift-Reaktion durchgeführt wird.
13. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) zur Herstellung von Anoden aus durch Pyrolyse gewonnenem Kohlenstoff über eine Zuführeinrichtung (3) mit dem Reaktor (1) in Verbindung steht, wobei der Vorrichtung (6) über die Zuführeinrichtung (3) in dem Reaktor pyrolytisch hergestellter Kohlenstoff zugeführt wird und der Vorrichtung (6) gegebenenfalls über eine weitere Zuführeinrichtung (7) ein Bindemittel und gegebenenfalls andere Koh lenstoffe zugeführt werden.
14. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens eine Leitung (17) für Wasserstoff umfasst, welche von dem Reak tor (1) zu der chemischen oder biotechnologischen Anlage (16) führt und/oder we- nigstens eine Leitung (4) für Wasserstoff, welche von dem Reaktor (1) zu der Einrich tung (13) führt.
15. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wenigstens eine Leitung (12) für Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmo noxid umfasst, welche von der Elektrolysevorrichtung (9) zu der Einrichtung (13) oder zu der chemischen oder biotechnologischen Anlage (16) führt.
16. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens eine Leitung (15) für Synthesegas enthaltend wenigstens Kohlen stoffmonoxid und Wasserstoff umfasst, welche von der Einrichtung (13) zu der che mischen oder biotechnologischen Anlage (16) führt.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024177743A1 (en) * 2023-02-22 2024-08-29 Chevron U.S.A. Inc. Methods and systems utilizing methane pyrolysis integrated with carbon dioxide conversion for producing low-carbon intensity fuels
US20240337038A1 (en) * 2023-04-04 2024-10-10 Twelve Benefit Corporation Integrated systems employing carbon oxide electrolysis in aluminum production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3284334A (en) 1963-12-04 1966-11-08 Exxon Research Engineering Co Molded carbon bodies
JPS56163291A (en) * 1980-05-16 1981-12-15 Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kk Recovering method for combustible exhaust gas from aluminum electrolytic cell
EP0635045B1 (de) 1992-04-07 1996-02-14 Kvaerner Engineering A/S Herstellung von russ
WO2014095661A1 (de) 2012-12-18 2014-06-26 Basf Se Verfahren zur verwertung von kuppelgasen, begleitgasen und/oder biogasen
DE102013102969A1 (de) * 2013-03-22 2014-09-25 Sunfire Gmbh Verfahren zum Herstellen von vorwiegend flüssigen Kohlenwasserstoffen sowie Anordnung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427240A (en) * 1966-05-17 1969-02-11 Exxon Research Engineering Co Carbonaceous compaction using high temperature fluid coke
US5316565A (en) * 1991-12-18 1994-05-31 Kibby Robert M Carbothermic reduction product gas treatment
SG160406A1 (en) * 2005-03-16 2010-04-29 Fuelcor Llc Systems, methods, and compositions for production of synthetic hydrocarbon compounds
GB0914500D0 (en) * 2009-08-19 2009-09-30 Johnson Matthey Plc Process
CN105801354B (zh) * 2016-04-29 2018-08-10 昆明理工大学 一种将电解铝高温烟气中的二氧化碳转化为甲醇的装置及方法
DE102016219990B4 (de) * 2016-10-13 2018-05-30 Marek Fulde Verfahren zur Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid aus einem Abgas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3284334A (en) 1963-12-04 1966-11-08 Exxon Research Engineering Co Molded carbon bodies
JPS56163291A (en) * 1980-05-16 1981-12-15 Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kk Recovering method for combustible exhaust gas from aluminum electrolytic cell
EP0635045B1 (de) 1992-04-07 1996-02-14 Kvaerner Engineering A/S Herstellung von russ
WO2014095661A1 (de) 2012-12-18 2014-06-26 Basf Se Verfahren zur verwertung von kuppelgasen, begleitgasen und/oder biogasen
DE102013102969A1 (de) * 2013-03-22 2014-09-25 Sunfire Gmbh Verfahren zum Herstellen von vorwiegend flüssigen Kohlenwasserstoffen sowie Anordnung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AARHAUG ET AL.: "A Study of Anode Baking Gas Composition", LIGHT METALS, 2018, pages 1379 - 1385
AARHAUG ET AL.: "Aluminium Primary Production Off-Gas Composition and Emissions: An Overview", JOM, vol. 71, no. 9, 2019, XP036862703, DOI: 10.1007/s11837-019-03370-6

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