DE102014003392A1 - Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102014003392A1
DE102014003392A1 DE102014003392.9A DE102014003392A DE102014003392A1 DE 102014003392 A1 DE102014003392 A1 DE 102014003392A1 DE 102014003392 A DE102014003392 A DE 102014003392A DE 102014003392 A1 DE102014003392 A1 DE 102014003392A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen
steam reforming
plant
carbon dioxide
synthesis gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014003392.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Hirsch
Martin Lang
Josef Schwarzhuber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE102014003392.9A priority Critical patent/DE102014003392A1/de
Priority to CA2882170A priority patent/CA2882170C/en
Priority to US14/629,978 priority patent/US9512004B2/en
Priority to RU2015107842A priority patent/RU2678074C2/ru
Publication of DE102014003392A1 publication Critical patent/DE102014003392A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0211—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step
    • C01B2203/0216—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a non-catalytic reforming step containing a non-catalytic steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/046—Purification by cryogenic separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1258—Pre-treatment of the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276—Mixing of different feed components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • C01B2203/147—Three or more purification steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/169—Controlling the feed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Di Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage (100) sowie eine Dampfreformierungsanlage (100), in der mit wenigstens einem Dampfreformierreaktor (2) ein kohlenwasserstoffreicher Einsatz (b) mit Wasserdampf (c) zu einem Synthesegas (k) umgesetzt wird, mit wenigstens einer Aufbereitungseinheit (4–7), mit der aus dem Synthesegas (k) durch Abtrennen von Kohlendioxid (m, n) und Kohlenmonoxid (t) eine wasserstoffreiche Fraktion (u) gewonnen wird, und mit wenigstens einer Druckwechseladsorptionsanlage (9), mit der aus der wasserstoffreichen Fraktion ein Restgas (h) abgetrennt wird, wobei wenigstens ein Recycleverdichter (10) verwendet wird, mit dem in einer ersten Betriebsart aus dem Synthesegas (k) abgetrenntes Kohlendioxid (n, o) zumindest teilweise dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz (b) beigemischt wird. Kennzeichnen für die Erfindung ist, dass in einer zweiten Betriebsart der Recycleverdichter (10) nicht für die Verdichtung von aus dem Synthesegas (k) abgetrenntem Kohlendioxid (m), sondern dazu eingesetzt wird, um das in der Druckwechseladsorptionsanlage (9) abgetrennte Restgas (w, x) zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion (u) stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage (u) beizumischen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage und eine Dampfreformierungsanlage, die für einen entsprechenden Betrieb eingerichtet ist.
  • Stand der Technik
  • Die Dampfreformierung ist das am weitesten verbreitete Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus leichten Kohlenwasserstoffen. Bei der Dampfreformierung wird ein Kohlenwasserstoffeinsatz wie Erdgas, Flüssiggas oder Naphtha mit Wasserdampf in einem katalytischen Rohrreaktor, der nachfolgend kurz als ”Dampfreformierreaktor” bezeichnet wird, endotherm zu Synthesegas umgesetzt. Prozesswärme und Rauchgaswärme werden dabei zur Dampferzeugung genutzt. Einzelheiten sind beispielsweise Kapitel 2 des Artikels "Gas Production" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007) zu entnehmen.
  • Dem aufgereinigten, insbesondere entschwefelten Kohlenwasserstoffeinsatz wird zunächst überhitzter Prozessdampf entsprechend dem für die Reformierreaktionen erforderlichen Dampf/Kohlenstoff-Verhältnis zugemischt. Das erhaltene Kohlenwasserstoff/Dampf-Gemisch wird aufgeheizt und auf die mit Katalysator gefüllten und von außen befeuerten Rohre des Dampfreformierreaktors verteilt. Beim Durchströmen der Rohre reagiert es entsprechend den folgenden Reaktionen: CnHm + nH2O → nCO + ((n + m)/2)H2 (1) CH4 + H2O ↔ CO + 3H2 (2) CO + H2O ↔ CO2 + H2 (3)
  • Um den Methangehalt im Synthesegas zu minimieren, die Wasserstoffausbeute zu maximieren und die Bildung von elementarem Kohlenstoff und dessen Ablagerung auf dem Katalysator zu vermeiden, wird der Dampfreformierreaktor im praktischen Betrieb mit einem höheren Dampf/Kohlenstoff-Verhältnis als theoretisch erforderlich betrieben.
  • Der eigentlichen Dampfreformierung folgen in der Regel mehrere Aufbereitungsschritte, die zur Gewinnung mehr oder weniger reiner Endprodukte aus dem Synthesegas dienen. Das Synthesegas wird dabei zunächst abgekühlt. Es folgt ein erster Schritt zur Entfernung von Kohlendioxid in einer Kohlendioxidabtrenneinheit. In dieser wird ein Teil des Kohlendioxids, beispielsweise mit Methanol und/oder Diethanolamin, ausgewaschen. Weiteres Kohlendioxid kann beispielsweise durch anschließende Temperaturwechseladsorption entfernt werden.
  • Es folgt in der Regel eine kryogene Trennung des Synthesegases in eine wasserstoffreiche und eine kohlenmonoxidreiche Fraktion. Letztere kann verdichtet und an der Anlagengrenze abgegeben werden.
  • Die wasserstoffreiche Fraktion enthält nach der kryogenen Trennung noch Verunreinigungen wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und leichte Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan, Propan, Ethylen und Propylen. Diese können in einer Druckwechseladsorptionsanlage unter Erhalt von sogenanntem Rest- bzw. Tailgas abgetrennt werden, so dass aus der wasserstoffreichen Fraktion ein Wasserstoffprodukt, vorzugsweise reiner Wasserstoff, erhalten werden kann.
  • Da die Wärmebilanz für die oben angegebenen Hauptreaktionen (1)–(3) endotherm ist, muss die benötigte Wärme durch externe Feuerung zugeführt werden. Als Brenngas kann unter anderem das Restgas aus der Druckwechseladsorptionsanlage sowie Heizgas von der Anlagengrenze verwendet werden.
  • Der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Zusammensetzung des Synthesegases ist beispielsweise in der WO 2005/040704 A2 tabellarisch zusammengefasst. Entsprechende Verfahren sind auch in der WO 03/086965 A1 , der EP 1 544 166 A2 und der EP 0 790 212 A1 offenbart.
  • Abhängig vom gewünschten Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis im Synthesegas kann beispielsweise eine Kohlendioxidfraktion aus der Kohlendioxidabtrenneinheit über einen sogenannten Recycleverdichter zurückgeführt und dem Kohlenwasserstoffeinsatz zugemischt werden. Bei einer Anlage mit Erdgaseinsatz kann bei vollständiger Rückführung der abgetrennten Kohlendioxidfraktion und in Abhängigkeit von weiteren Randbedingungen ein Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis von ca. 2,5 eingestellt werden. Wird noch weniger Wasserstoff benötigt, kann zusätzlich Kohlendioxid von der Anlagengrenze importiert werden, um das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis weiter zu senken.
  • Ist ein höheres Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis gewünscht, kann die Rückführung der Kohlendioxidfraktion bis auf Null reduziert werden. Dadurch kann das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis bis auf ca. 4,1 gesteigert werden. Soll noch mehr Wasserstoff produziert werden, kann die Anlage mit veränderten Parametern (z. B. höherem Dampfanteil) betrieben werden, was sich jedoch direkt auf die Anlagengröße und damit auf die Investitionskosten auswirkt. Alternativ dazu kann eine Seitenstromshift bzw. ein eigener Shiftstrang installiert werden, was jedoch ebenfalls zu einer Erhöhung der Investitionssumme führt.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, mit einer Dampfreformierungsanlage ohne beträchtlichen Zusatzaufwand ein entsprechend wasserstoffreiches Synthesegas herzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung schlägt vor diesem Hintergrund ein Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage und eine Dampfreformierungsanlage, die für einen entsprechenden Betrieb eingerichtet ist, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage aus, in der mit wenigstens einem Dampfreformierreaktor ein kohlenwasserstoffreicher Einsatz mit Wasserdampf zu einem Synthesegas umgesetzt wird, mit wenigstens einer Aufbereitungseinheit, mit der aus dem Synthesegas durch Abtrennen von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid eine wasserstoffreiche Fraktion gewonnen wird, und mit wenigstens einer Druckwechseladsorptionsanlage, mit der aus der wasserstoffreichen Fraktion ein Restgas abgetrennt wird.
  • In derartigen Verfahren kann, wie eingangs erläutert, ein Verdichter, hier als Recycleverdichter bezeichnet, verwendet werden, mit dem in einer ersten Betriebsart aus dem Synthesegas abgetrenntes Kohlendioxid zumindest teilweise verdichtet und dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz beigemischt wird. Das aus dem Synthesegas abgetrennte Kohlendioxid kann einer Kohlendioxidabtrenneinrichtung entnommen werden, insbesondere einem sogenannten Kohlendioxidwäscher. Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2005/040704 A2 bekannt.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in einer zweiten Betriebsart der Recycleverdichter nicht für die Verdichtung von aus dem Synthesegas abgetrenntem Kohlendioxid, sondern dazu eingesetzt wird, um das in der Druckwechseladsorptionsanlage abgetrennte Restgas zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage beizumischen.
  • Erfindungsgemäß wird also der Recycleverdichter, der üblicherweise dazu eingesetzt wird, aus dem Synthesegas abgetrenntes Kohlendioxid dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz beizumischen, um ein niedriges Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnisses zu erreichen, der jedoch hierzu nicht benötigt wird, wenn ein hohes Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis angestrebt und zu diesem Zweck die Rückführung der Kohlendioxidfraktion bis auf Null reduziert wird, dazu verwendet, einen Teil des Restgases aus der Druckwechseladsorptionsanlage in die wasserstoffreiche Fraktion stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage zurückzuführen und damit die Wasserstoffausbeute zu erhöhen. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass die typischerweise eingesetzten Druckwechseladsorptionsanlagen nur eine Wasserstoffausbeute von ca. 90% erzielen. Die restlichen 10% Wasserstoff landen im Restgas. Durch die Rückführung zumindest eines Teils des Restgases und seiner Einspeisung stromauf der Druckwechseladsorptionsanlage gelangen ca. 90% des darin enthaltenden Wasserstoffs in das Wasserstoffprodukt, so dass die Wasserstoffausbeute entsprechend steigt.
  • In der vorliegenden Anmeldung werden Stoffe und Stoffgemische in einer Anlage bzw. einem Verfahren, beispielsweise ein Kohlenwasserstoffeinsatz und ein hieraus gewonnenes Synthesegas, als ”Ströme” und ”Fraktionen” bezeichnet. Ein Strom wird üblicherweise als Fluid in einer hierfür eingerichteten Leitung geführt. Eine Fraktion bezeichnet einen aus einem Ausgangsgemisch abgetrennten Anteil eines Ausgangsgemischs. Eine Fraktion kann einen Strom bilden, wenn sie entsprechend geführt wird. Ein Strom kann umgekehrt beispielsweise zur Bereitstellung eines Ausgangsgemischs dienen, aus welchem eine Fraktion abgetrennt werden kann.
  • Ein Strom oder eine Fraktion kann ”reich” oder ”arm” an einer oder an mehreren enthaltenen Komponenten, z. B. Wasserstoff, sein, wobei ”reich” für einen Anteil von mehr als 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 99%, 99,5% oder 99,9% und ”arm” für einen Anteil von weniger als 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 1%, 0,5% oder 0,1%, jeweils bezogen auf eine Gewichts- oder Volumenbasis, stehen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch einfache und kostengünstige Maßnahmen eine Erhöhung des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnisses des in der Dampfreformierungsanlage hergestellten Synthesegases. Auf den Einsatz einer sogenannten Shift, also die Verwendung einer zusätzlichen Anlage, mittels derer eine Kohlenmonoxid- bzw. Wassergas-Shiftreaktion zumindest eines Teils des im Synthesegas enthaltenen Kohlenmonoxids durchgeführt werden kann, kann verzichtet werden. Auch eine herkömmlicherweise erforderliche starke Erhöhung des Dampfanteils im Dampfreformierreaktor, der zusätzliche Energie erfordert, ist nicht erforderlich. Dies ermöglicht die Erhöhung der maximalen Wasserstoffausbeute einer entsprechenden Anlage ohne signifikante Erhöhung der Investitionskosten.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis signifikant erhöht werden, ohne dass der Rest der Anlage größer ausgelegt werden müsste. Bei Verwendung von Erdgas als kohlenwasserstoffreichem Einsatz kann dieser Wert bis auf ca. 4,8 gesteigert werden. Dies entspricht einer Ausbeuteerhöhung durch die Rückführung um ca. 5–10%, was bedeutet, dass der Anlage insgesamt entweder eine größere Menge eines Wasserstoffprodukts entnommen oder die Anlagenlast entsprechend reduziert werden kann: Bei einer gleichbleibenden Menge der in die Druckwechseladsorptionsanlage eingespeisten wasserstoffreichen Fraktion (und damit einer gleichbleibenden Menge des Kohlenmonoxidprodukts) erhöht sich entsprechend die Menge des entnehmbaren Wasserstoffprodukts. Ist dies nicht gewünscht, kann aufgrund der Erhöhung des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnisses unter entsprechender Reduzierung des Kohlenmonoxidprodukts der Durchsatz reduziert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorteilhafterweise, die Dampfreformierungsanlage in Abhängigkeit von einem gewünschten Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis in der ersten oder in der zweiten Betriebsart – Einspeisung von abgetrenntem Kohlendioxid stromaufwärts des Dampfreformierreaktors einerseits oder von abgetrenntem Restgas in die wasserstoffreiche Fraktion stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage andererseits – zu betreiben. Ein entsprechendes Verfahren kann daher sehr einfach an die jeweils vorliegenden Produktanforderungen angepasst werden.
  • Vorteilhafterweise wird immer dann die zweite Betriebsart – Einspeisung von abgetrenntem Restgas in die wasserstoffreiche Fraktion stromauf der Druckwechseladsorptionsanlage – gewählt, wenn das gewünschte Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis wenigstens 4,0 beträgt. Solche und höhere Werte können in herkömmlichen Anlagen nur mit beträchtlichem Zusatzaufwand erreicht werden.
  • Die in die Druckwechseladsorptionsanlage eingespeiste wasserstoffreiche Fraktion weist typischerweise einen Wasserstoffgehalt von wenigstens 85 Mol-%, insbesondere wenigstens 95 Mol-% auf. Aus dieser wird in der Druckwechseladsorptionsanlage ein Tail- bzw. Restgas abgetrennt, das typischerweise zumindest 2 bis 50 Mol-% Kohlenmonoxid, 0 bis 5 Mol-% Kohlendioxid, 30 bis 90 Mol-% Wasserstoff und 0 bis 20 Mol-% leichte Kohlenwasserstoffe aufweist. Die Werte hängen stark von der jeweiligen Konfiguration einer verwendeten Kohlenmonoxidabtrenneinheit ab.
  • Insbesondere wird in einem entsprechenden Verfahren als kohlenwasserstoffreicher Einsatz Erdgas verwendet, weil sich hierdurch das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis besonders effektiv steigern lässt. Erdgase bestehen bekanntermaßen hauptsächlich aus Methan. Dieses ermöglicht aufgrund seines günstigen Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnisses von 4 zu 1 eine besonders hohe Ausbeute an Wasserstoff. Auch andere Einsätze mit entsprechenden Gehalten leichter, gasförmiger Kohlenwasserstoffe können Verwendung finden.
  • Die erfindungsgemäße Dampfreformierungsanlage ist zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens eingerichtet. Sie weist wenigstens einen Dampfreformierreaktor, der dafür eingerichtet ist, einen kohlenwasserstoffreichen Einsatz mit Wasserdampf zu einem Synthesegas umzusetzen, wenigstens eine Aufbereitungseinheit, die dafür eingerichtet ist, aus dem Synthesegas durch Abtrennen von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid eine wasserstoffreiche Fraktion zu gewinnen, und wenigstens eine Druckwechseladsorptionsanlage, die dafür eingerichtet ist, aus der wasserstoffreichen Fraktion ein Restgas abzutrennen, auf. Sie umfasst ferner wenigstens ein Recycleverdichter, der in einer ersten Betriebsart mit der Aufbereitungseinheit sowie der Einrittseite des Dampfreformers verbunden ist, von denen er in einer zweiten Betriebsart getrennt werden kann, um mit der Druckwechseladsorptionsanlage verbunden zu werden, so dass in der erste Betriebsart aus dem Synthesegas abgetrenntes Kohlendioxid zumindest teilweise dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz und in der zweiten Betriebsart das in der Druckwechseladsorptionsanlage abgetrennte Restgas zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion stromauf der Druckwechseladsorptionsanlage beigemischt werden kann. Die Anlage profitiert von den zuvor erläuterten Vorteilen, so dass auf diese ausdrücklich verwiesen werden kann.
  • Vorteilhafterweise umfasst eine solche Dampfreformierungsanlage ferner zumindest eine Steuereinheit, die dafür eingerichtet ist, die Dampfreformierungsanlage von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umzustellen. Dies erfolgt vorteilhafterweise vollautomatisch durch eine entsprechende Benutzervorgabe, so dass die Anlage besonders einfach zu bedienen ist.
  • Die Dampfreformierungsanlage umfasst als wenigstens eine Aufbereitungseinheit vorteilhafterweise wenigstens eine Kohlendioxidabtrenneinheit, wenigstens eine Temperaturwechseladsorptionsanlage und/oder wenigstens eine kryogene Trenneinheit.
  • Die Erfindung und weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine Dampfreformierungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Betriebsart.
  • 2 zeigt schematisch eine Dampfreformierungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Betriebsart.
  • In den Figuren tragen einander entsprechende Elemente identische Bezugszeichen. Auf eine wiederholte Erläuterung wird dabei verzichtet.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt schematisch eine Dampfreformierungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Betriebsart. Die Dampfreformierungsanlage ist insgesamt mit 100 bezeichnet.
  • Der Anlage 100 kann über eine Leitung a ein kohlenwasserstoffreicher Einsatz zugeführt werden. Zur Aufreinigung, insbesondere Entschwefelung, des kohlenwasserstoffreichen Einsatzes ist eine Aufreinigungseinrichtung 1 vorgesehen.
  • Ein Dampfreformierreaktor 2 ist dafür eingerichtet, den aufgereinigten und über eine Leitung b eingespeisten kohlenwasserstoffreichen Einsatz mit Wasserdampf, der aus einem Dampfsystem 3 über eine Leitung c zugeführt wird, zu einem Synthesegas umzusetzen. In dem Dampfreformierreaktor 2 und der nachfolgenden Kühleinrichtung 4 (siehe unten) anfallendes Kondensat kann über eine Leitung d in das Dampfsystem 3 zurückgeführt werden. Das Dampfsystem 3 kann auch zur Bereitstellung von Exportdampf über eine Leitung e eingerichtet sein. Es kann über eine Leitung f mit vorzugsweise demineralisiertem Wasser gespeist werden.
  • Der Dampfreformierreaktor 2 kann mit einem Teil des kohlenwasserstoffreichen Einsatzes, der stromauf der Aufreinigungseinrichtung 1 über eine Leitung g abgezweigt werden kann, befeuert werden. Als Brennstoff können ferner über die Leitungen h und i unten erläuterte weitere brennbare Gase bereitgestellt werden.
  • In dem Dampfreformierreaktor 2 erhaltenes Synthesegas kann über eine Leitung k in die Kühleinrichtung 4 eingespeist werden. Anschließend kann es über eine Leitung l einer Kohlendioxidabtrenneinrichtung 5 zugeführt werden. In dieser kann ein erster Teil des in dem Synthesegas enthaltenen Kohlendioxids, beispielsweise mit Methanol und/oder Diethanolamin, ausgewaschen werden. Das entsprechend ausgewaschene Kohlendioxid kann über eine Leitung m an die Atmosphäre abgeblasen oder für eine Weiterverarbeitung abgegeben werden.
  • Insbesondere kann das ausgewaschene Kohlendioxid jedoch zumindest zum Teil über eine Leitung n einem Recycleverdichter 10 zugeführt werden, wodurch der im Rahmen dieser Erfindung als ”erste Betriebsart” bezeichnete Betrieb der Anlage realisiert werden kann. Das in dem Recycleverdichter 10 verdichtete Kohlendioxid wird hierbei über eine Leitung o zumindest teilweise dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz in der Leitung b beigemischt. Hierdurch kann das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Mengenverhältnis im Synthesegas und entsprechend auch das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis verringert werden.
  • Das von einem Teil des Kohlendioxids befreite Synthesegas kann über eine Leitung p in eine Temperaturwechseladsorptionsanlage 6 eingespeist werden, die zur Abtrennung des restlichen Kohlendioxids aus dem Synthesegas dient.
  • Anschließend wird das weiter aufbereitete Synthesegas über eine Leitung q einer kryogenen Trenneinheit 7 zugeführt, in der es in eine wasserstoffreiche Fraktion und eine kohlenmonoxidreiche Fraktion getrennt werden kann. Der Betrieb entsprechender kryogener Trenneinheiten 7 ist allgemein bekannt.
  • Die Kühleinrichtung 4, die Kohlendioxidabtrenneinrichtung 5, die Temperaturwechseladsorptionsanlage 6 und die kryogene Trenneinheit 7 dienen damit insgesamt der Gewinnung einer wasserstoffreichen Fraktion aus den Synthesegas durch Abtrennen von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Sie werden im Rahmen dieser Anmeldung ingsgesamt als ”Aufbereitungseinheiten” 4–7 bezeichnet.
  • Die kohlenmonoxidreiche Fraktion kann über eine Leitung r in einen Kohlenmonoxidverdichter 8 eingespeist werden. Sie wird zum Teil über eine Leitung s in die kryogene Trenneinheit 7 zurückgespeist und zu einem weiteren Teil über eine Leitung t an der Anlagengrenze als Produkt abgegeben.
  • Die wasserstoffreiche Fraktion kann über eine Leitung u in eine Druckwechseladsorptionsanlage 9 eingespeist und dort weiter aufgereinigt werden. Ein in der Druckwechseladsorptionsanlage 9 erhaltenes Wasserstoffprodukt kann über eine Leitung v an der Anlagengrenze abgegeben werden. In der Druckwechseladsorptionsanlage 9 erhaltenes sogenanntes Tail- oder Restgas kann beispielsweise zur Befeuerung des Dampfreformierreaktors 2 über die Leitung h verwendet werden. Bei dem Strom in Leitung i handelt es sich um eine Mischung leichter Kohlenwasserstoffe (sogenanntes Brenngas), die in der kryogenen Trenneinheit 7 abgetrennt wird.
  • 2 zeigt schematisch die Dampfreformierungsanlage 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Betriebsart.
  • Die zweite Betriebsart, die in der 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von der ersten Betriebsart, welche in 1 dargestellt ist, dadurch, dass mit dem Recycleverdichter 10 das in der Druckwechseladsorptionsanlage 9 abgetrennte Restgas zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion stromauf der Druckwechseladsorptionsanlage 9 beigemischt wird. Hierzu werden die Leitungen w und x verwendet. Das aus dem Synthesegas abgetrennte Kohlendioxid wird weiterhin über die Leitung m abgezogen, jedoch nicht mehr dem Einsatz beigemischt. Die Leitung h ist weiterhin vorhanden und wird zumindest zeitweise verwendet, da immer nur ein Teil des Restgases (z. B. 50%) vor die Druckwechseladsorptionsanlage 9 zurückgeführt wird, da es sonst zu einer Anreicherung von Verunreinigungen kommt. Der Rest wird weiterhin im Dampfreformierreaktor 2 verteuert.
  • In beiden Figuren ist schematisch eine Steuereinheit 20 dagestellt, die dafür eingerichtet ist, die Dampfreformierungsanlage 100 von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umzustellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2005/040704 A2 [0009, 0015]
    • WO 03/086965 A1 [0009]
    • EP 1544166 A2 [0009]
    • EP 0790212 A1 [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Kapitel 2 des Artikels ”Gas Production” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007) [0002]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage (100), in der mit wenigstens einem Dampfreformierreaktor (2) ein kohlenwasserstoffreicher Einsatz (b) mit Wasserdampf (c) zu einem Synthesegas (k) umgesetzt wird, mit wenigstens einer Aufbereitungseinheit (4–7), mit der aus dem Synthesegas (k) durch Abtrennen von Kohlendioxid (m, n) und Kohlenmonoxid (t) eine wasserstoffreiche Fraktion (u) gewonnen wird, und mit wenigstens einer Druckwechseladsorptionsanlage (9), mit der aus der wasserstoffreichen Fraktion ein Restgas (h) abgetrennt wird, wobei wenigstens ein Recycleverdichter (10) verwendet wird, mit dem in einer ersten Betriebsart aus dem Synthesegas (k) abgetrenntes Kohlendioxid (n, o) zumindest teilweise dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz (b) beigemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Betriebsart der Recycleverdichter (10) nicht für die Verdichtung von aus dem Synthesegas (k) abgetrenntem Kohlendioxid (m), sondern dazu eingesetzt wird, um das in der Druckwechseladsorptionsanlage (9) abgetrennte Restgas (w, x) zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion (u) stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage (9) beizumischen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfreformierungsanlage (100) in Abhängigkeit von einem gewünschten Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis in der ersten oder in der zweiten Betriebsart betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfreformierungsanlage (100) in der zweiten Betriebsart betrieben wird, wenn das gewünschte Wasserstoff/Kohlenmonoxid-Produktmengenverhältnis wenigstens 4,0 beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserstoffreiche Fraktion (u) einen Wasserstoffgehalt von wenigstens 85 Mol-%, insbesondere wenigstens 95 Mol-% aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Restgas (h) zumindest 2 bis 50 Mol-% Kohlenmonoxid, 0 bis 5 Mol-% Kohlendioxid, 30 bis 90 Mol-% Wasserstoff und 0 bis 20 Mol-% leichte Kohlenwasserstoffe aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenwasserstoffreiche Einsatz (b) aus Erdgas (a) gewonnen wird.
  7. Dampfreformierungsanlage (100), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist, mit wenigstens einem Dampfreformierreaktor (2), der dafür eingerichtet ist, einen kohlenwasserstoffreichen Einsatz (b) mit Wasserdampf (c) zu einem Synthesegas (k) umzusetzen, wenigstens einer Aufbereitungseinheit (4–7), die dafür eingerichtet ist, aus dem Synthesegas durch Abtrennen von Kohlendioxid (m, n) und Kohlenmonoxid (t) eine wasserstoffreiche Fraktion (u) zu gewinnen, und wenigstens einer Druckwechseladsorptionsanlage (9), die dafür eingerichtet ist, aus der wasserstoffreichen Fraktion (u) ein Restgas (h) abzutrennen, wobei wenigstens ein Recycleverdichter (10) vorgesehen ist, der in einer Betriebsart mit der Aufbereitungseinheit (4–7) sowie der Einrittseite des Dampfreformers (2) verbindbar ist, so dass aus dem Synthesegas (k) abgetrenntes Kohlendioxid (n, o) zumindest teilweise dem kohlenwasserstoffreichen Einsatz (b) beigemischt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Betriebsart die Verbindung des Recycleverdichters (10) mit der Aufbereitungseinheit (4–7) sowie der Einrittseite des Dampfreformers (2) unterbrochen und der Recycleverdichter (10) mit der Druckwechseladsorptionsanlage (9) verbunden werden kann, so dass kein aus dem Synthesegas (k) abgetrenntes Kohlendioxid (m) verdichtet, jedoch das in der Druckwechseladsorptionsanlage (9) abgetrennte Restgas (w, x) zumindest teilweise der wasserstoffreichen Fraktion (u) stromaufwärts der Druckwechseladsorptionsanlage (9) beigemischt werden kann.
  8. Dampfreformierungsanlage (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Steuereinheit (20) aufweist, die dafür eingerichtet ist, die Dampfreformierungsanlage (100) von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart umzustellen.
  9. Dampfreformierungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufbereitungseinheit (4–7) zumindest eine Kohlendioxidabtrenneinheit (5), eine Temperaturwechseladsorptionsanlage (6) und/oder eine kryogene Trenneinheit (7) umfasst.
DE102014003392.9A 2014-03-06 2014-03-06 Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage Pending DE102014003392A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014003392.9A DE102014003392A1 (de) 2014-03-06 2014-03-06 Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage
CA2882170A CA2882170C (en) 2014-03-06 2015-02-18 Method for operating a steam reforming plant
US14/629,978 US9512004B2 (en) 2014-03-06 2015-02-24 Method for operating a steam reforming plant
RU2015107842A RU2678074C2 (ru) 2014-03-06 2015-03-05 Способ эксплуатации установки для парового риформинга

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014003392.9A DE102014003392A1 (de) 2014-03-06 2014-03-06 Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014003392A1 true DE102014003392A1 (de) 2015-09-10

Family

ID=53883767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014003392.9A Pending DE102014003392A1 (de) 2014-03-06 2014-03-06 Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9512004B2 (de)
CA (1) CA2882170C (de)
DE (1) DE102014003392A1 (de)
RU (1) RU2678074C2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE061228T2 (hu) 2020-03-26 2023-05-28 Air Liquide Eljárás és berendezés tiszta szén-monoxid és hidrogén elõállítására

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0790212A1 (de) 1996-02-16 1997-08-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenmonoxid
WO2003086965A1 (fr) 2002-04-15 2003-10-23 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et installation de separation d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone
WO2005040704A2 (fr) 2003-10-20 2005-05-06 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil pour la production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène et/ou d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone par distillation cryogénique
EP1544166A2 (de) 2003-09-25 2005-06-22 The Boc Group, Inc. Verfahren zur Erzeugung von Kohlenmonoxid mit hoher Rückgewinnung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963339A (en) * 1988-05-04 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US5256172A (en) * 1992-04-17 1993-10-26 Keefer Bowie Thermally coupled pressure swing adsorption
FR2904832B1 (fr) * 2006-08-08 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Procede de production de gaz de synthese avec conversion de co2 a l'hydrogene
US8617270B2 (en) * 2008-12-03 2013-12-31 Kellogg Brown & Root Llc Systems and methods for improving ammonia synthesis efficiency
US8580153B2 (en) * 2011-12-20 2013-11-12 Air Liquide Large Industries U.S. Lp Hydrogen production with reduced carbon dioxide generation and complete capture

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0790212A1 (de) 1996-02-16 1997-08-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kohlenmonoxid
WO2003086965A1 (fr) 2002-04-15 2003-10-23 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et installation de separation d'un melange d'hydrogene et de monoxyde de carbone
EP1544166A2 (de) 2003-09-25 2005-06-22 The Boc Group, Inc. Verfahren zur Erzeugung von Kohlenmonoxid mit hoher Rückgewinnung
WO2005040704A2 (fr) 2003-10-20 2005-05-06 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et appareil pour la production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène et/ou d'un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone par distillation cryogénique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kapitel 2 des Artikels "Gas Production" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (doi: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, elektronische Ausgabe 2007)

Also Published As

Publication number Publication date
CA2882170C (en) 2023-03-14
US9512004B2 (en) 2016-12-06
RU2015107842A (ru) 2016-09-27
CA2882170A1 (en) 2015-09-06
RU2015107842A3 (de) 2018-08-22
RU2678074C2 (ru) 2019-01-22
US20150251906A1 (en) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3205622B1 (de) Verfahren zur synthese von methanol
DE102012112705A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid
DE102011017300A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung vom Methanol aus inertenreichem Synthesegas
DE102019214812A1 (de) Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Synthesegas
EP2898943B1 (de) Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Dimethylether aus Synthesegas
DE102016002728A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas
DE102010032709B4 (de) Verfahren zur Herstellung von synthetischem Erdgas
WO2017064210A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von synthesegas
DE102014003392A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Dampfreformierungsanlage
DE102021210549A1 (de) Verfahren zur Ammoniaksynthese und Anlage zur Herstellung von Ammoniak
EP3020696B1 (de) Verfahren zur herstellung eines oder mehrerer oxygenate
DE102007027397B4 (de) Verfahren zum Kühlen eines Wasserstoff und Wasserdampf enthaltenden Prozessgases aus einer Wasserstoffgewinnungsanlage
DE3602352A1 (de) Verfahren zur gewinnung von wasserstoff
WO2014082702A1 (de) Verfahren zum betrieb einer dampfreformierungsanlage
EP3075706A1 (de) Verfahren und eine anlage zur erzeugung von synthesegas
EP3150549A1 (de) Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas mit variabler zusammensetzung
WO2016102533A1 (de) Verfahren zur herstellung und nutzung eines kohlenwasserstoffgemisches
BE1029787B1 (de) Verfahren zur Ammoniaksynthese und Anlage zur Herstellung von Ammoniak
DE102014209635A1 (de) Herstellung von Synthesegas mit zwei autothermen Reformern
DE102019113003A1 (de) Verfahren und Anlage zur Synthese von Methanol
WO2015106952A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von dimethylether
DE102007056267A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff
WO2023046860A1 (de) Verfahren zur ammoniaksynthese und anlage zur herstellung von ammoniak
DE102016204331A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Ammoniak aus Rohgas
DE102009052649A1 (de) Verfahren zur Inbetriebnahme eines Vorreformers in einer Synthesegasanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LINDE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT, 80331 MUENCHEN, DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication