TC VII • Technische Gase (Luftzerlegung,Synthesegas)

1. Einführung

1.1 Wirtschaftliches

1.2 Verwendung

2. Physikalische und chemische Eigenschaften; Toxikologie und

Umweltschutz

3. Entwicklung der Synthesegas-Erzeugung

4. Gaserzeugung durch Tieftemperaturtechnik

4.1 Erzeugung von Kälte

4.1.1 Kaltdampfmaschinen-Prozesse

4.1.2 Kalt~maschinen-Prozesse

4.1.2.1 Isentrope (adiabate) Expansion mit äußerer Arbeitsleistung -4.1.2.2 Isenthalpische Expansion (Joule-Thomson-Effekt) ohne

äußere ArbeH: . .s leistung

4.2 Luftverflüssigung nach Linde It. 3. e~~se. it. 4- 4e.'($J~.tlu. ... .! von CO 5. Synthesegas-Erzeugung aus Kohle und Kohlenwasserstoffen

5.1 Gasarten

5.2 Thermodynamische Grundlagen

5.3 Kinetische Grundlagen

5.4 Aufbereitung der erzeugten Gase (Reinigung und Konditionierung)

~~~_~2~~~Y~fg~~~~g 5.5.1 Thermodynamische Vorgänge

5.5.2 Kinetische Vorgänge

5.5.3 Vergasungsverfahren (übersicht)

5.5.4 Koppers-Totzek-Verfahren

5.5.5 Lurgi-Druckvergasung

~~~_§~~~f~~~g~~g_~~~_§9b~~f2~ (Vergasung von Schweröl)

5.6.1 Rohstoffe

5.6.2 Shell-Verfahren (partielle Oxidation)

5.6.3 Texaco-Verfahren (partielle Oxidation)

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5.7.1 Rohstoffe h~2.n)

5.7.2 Steam-Reforming-Verfahren (Röhre~sp~ltung)

5.7.3 BASF/Lurgi-Reichgasverfahren (Naphtiaspaltung zu Reichgas)

-2-Techn. Chemie

02. -Hl.. -Nl. -

Tab." Vergleich ~'on Investitionskoslen und Energie­

zu 1.1:

"'~8' bedarf für eine NH)-Anlage und eine Methanol-Anlage mit je 1000 I/Tag Kapazität, basierend auf gasförmigen ftüssigen und festen Brennstoffen .

4.t~1.1,o3 ~ Erdgas Schweröl Kohle

Ammoniak-Anlagt'

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Energiebedarf % 9S lOS 12S ::t.:~ .

zu 1. 2:

02: Schweißtechnik; autogenes Schneiden mit 02; Stahlerzeugung;

Flämmen; Oxyliquid-Sprengstoffe; Oxidationsprozesse in der

chemischen Technik <=>Verkleinerung von Reaktionsräumen) ;

Erhöhung der Reaktionstemperatur und Geschwindigkeit;

02-pipelines i l'N~-fJt HlVOji 't'Oya·Vt.rt--.. A(,It.o~oI-.a.J Al,;t..,.~f4., ~rae, SÖ\r\\1.n I fut~1 epox,i.rk.j V~I"t""""d " • ., JW-n"'J~

03: Desodorierung von Lebensmitteln in Kühlräumen; Desinfektion

von Luft z.B. in Theatern, Krankenhäusern; Trink- und Bade­

wasser-Entkeimung

N2 : als chemischer Rohstoff: z.B.Synthesegas (N2 /H2 ), sowie zur

Herstellung von NOx ' HN03 , CN-, Amine, Nitride

als Schutzgas: z.B. zum Spülen von Behältern und ROhrleitungen

für leicht oxidierbare Substanzen, z.B. Phosphor, Metall-

schmelzen ,... ~.i. To",fv, als Kältemittel (Kühlmittel): Schnellgefrieren von Lebensmitteln

~~~_-l~!.~!e~~Ä":' (~~~s. ~,JJz.tl12. ~ ho" .. c.~ .... ",. Q~h~;.\-"'>d( e)(.h~ ..... P4I"k!lt@l"fW') Ar: Füllgas bei Glühlampen « 700 P4vk~/Ml ~+ cl>l'fy.fY'I)

Schutzgas: beim Elektro-Schweißen; verhindert die Bildung

von Nitriden und Oxiden

Ne: Neonröhren; Füllgas bei Blasenkammern (Kernphysik)

He: ... KÄ:4~~~.t

Schutzgas;Wärmeüberträger in der Kerntechnik; GC-Trägergas;

spezielle Leuchtstoffröhren

Heliumluft (He/02): Tauchen; Asthmatherapie

Gasthermometer

Füllgas: Ballone, Luftschiffe (z.B. in der Meteorologie)

Kühlmittel: flüssiges Helium (Supraleitung)

Kr: Glühlampen: heller und im Spektrum der Sonne ähnlicher als Ne

Xe: Flutlichtanlagen: Farbtemperatur bis 4000 0 C ~ sehr ähnlich

dem SonnenP. ic.hf -Spektrum

Techn. Chemie

Co:

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Techn. Chemie

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als Substanz in der~Chemie

Nahrungs- und GenußmitteIindustri.~ Soda (Solvay-Verfßhwl)... Pigmente (Bleiweiß, PbC03 ) (Sehutzgas, Carbonisieren vo~ Getranken, Bariumearbonat Sehoekgefrieren von LebensmItteln) Natriumsulfat Sehutzgas . d

(ehern. Industrie, Schweißen, Metaihn u-strie) Feuerlöschmittel Treibgas, Treibmittel Wärmeträger in Kernreaktoren tertiäre Erdölförderung. '" . . Destra~ (= ExtraktIon ffilt uberkntJ-h CO) von Naturstoffen (z. B. Cof-seem 2 _ _ __

fein aus Kaffeebohnen)

Ammoniak- Methanol-Synthese

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Rest: Cyclohexan, Qxo_-

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Weltverbrauch an Wasserstoff (1981, Angaben in %)

Ammoniak-Synthese H yd rotrea t in g-E n tseh wef el u ng Hydroeracken Methanol-Synthese Oxo-Alkohole sowie Hydrierungen,

z. B. Benzol zu Cyclohexan, Nitrobenzol zu Anilin, Fetthärtung

Oxosynthese {Hydroformylierung}:

z.B. H2C=CH2 + CO + H 200 bar') H C-CH _C~H 2 100-1150C 3 2 ~o

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Techn. Chemie -6-

Synthesegas (CO/H2 )-Gemische:

1. Chemischer ROhsto~ füi ynthesen .. Me~- ~+~oe..rI/!<t4J' 1.1 CH 30H-Synthese (CO + 2 H2 ~ CH 30H)

1.2 Aldehyde (Alkohole) durch Hydroformylierung (Oxosynthese) von

Olefinen

1.3 Kohlenwasserstoff-Synthese nach Fischer-Tropsch (Sasol, Süd­

afrika): z.B. Dieselöl, Wachse nach dem Arge-Verfahren

(Festbett-Katalyse)

Gasolin, Aceton, Alkohole (Syntholverfahren im Fließbett)

2. Rohstoff für CO- und H2-Gewinnung

3. Rohstoff für CH 4 als SNG (Substitute Natural Gas) :

CO + 3 H (a), CH 4 + H20 AH = -205 kJ/mol 2 \ (b)

4. MQg!!fg~ Basis für g~~fg!~transport (ähnlich Erdöl)

"Adam-Eva"-Projekt von Rheinbrau/UFA Jülich:

Eva: Methanspaltung (b) mit heißem He aus Nuclearwärme ~

CO/H2-Gemisch durch Pipelines zum Verbraucher

Adam: exotherme Methanisierung beim Verbraucher (a) ~

Rücktransport von CH 4/H20 zur Ev~-Spaltung

5. Reduktiongas für Roheisen-Erzeugung

zu 2.:

Tab. 2 Physikalische Eigenschaften der Edelgase

Edelgas MolG\. ye, • Dichte §iedepunkt fvtasse fk,?/~3J CC] [K] [kg /krnol bel aCe- (1 • 01 3bar'

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Techn. Chemie -2-

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Tk:kritische Tatp.

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Anziehungskräfte der Moleküle (~) mit abnehmender Temperatur T wird . ()p H IV ~ größer

bei Expansion (dp < 0) Erwärmung (dT > O)~ T > Ti

Abstoßungskräfte G{.('l.}

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Joule-Thomson-Effekt: in dlr Praxis

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+Qo Abb. 5 Schema des Drosselverfahrens

a Verdichter; b Kühler (Kühlwasser); c Drosselventil; d Kühler (Kälteleistung); e Wärmetauscher; M Antriebs­motor

Kälteleistung

Abb. G Drosselverfahren im T,s-Diagramm eY-!"'dAot. k~-lh..­IY\""Ie. ( ~T) 1. .-

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Wascht'llicksloff Stickstoff Helium/Neon Gemisch gasförmig Argon-Nebenkolonne

; Zusatz­;kondensa­tor

vorgekOhlte luft

Nieder­druck- L.-_-_ -_ -_1-_......., sAule

Mittel­druck-saufe

Kondensator

Sauerstoff flüssig

Rohargon -...----

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Techn. Chemie

I--~-, Abkühlung

(-180°C, 40 bar)

Ent -span­nung-

Destillation

bei 2,5 bar

Schema einer CO-Reindarstellung aus Synthesegas durch Tiejtemperaturzerlegung ~ ---

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Techn. Chemie -1/2-zu 5.1:

Wassergas und Schwachgas 4600 bis 12500 kJ/m3 n

H2 CO CO2 N2

Wassergas: % 50 40 5 5

Schwachgas: % 10,5 29 5,5 55

große Bedeutung in den 20er und 30er Jahren, fueute veraltetl

Stadtgas und Starkgas: 16700 bis 20000 kJ/m~

heute völlig verdrängt durch Erdgas

Synthesegas und Reduktionsgas: ca. 12500 kJ/m3 n

I heute dominant '\ wird heute hergestell taus:

1. ~Egg~§l primär, weltweit durch Röhrenofen-Spaltung

2. §Eh~~E~§_gQ~~§!~~9§2!l zunehmend an Bedeutung

3. ~~ll~!lll dort, wo kein Erdgas vorhanden ist

4. Kohle: seit Erdölkrise: Anlagen wurden vereinzelt gebaut; ------ \.tJ ' .. cl U.... tl.J

vielleichtf6e~e~neu~em starkem Anstieg des ölpreises.

(k1q~Jedoch aktuelles Forschungsgebiet in der Industrie,(~~~4 meist vom BMFT gefördert

Tab. 5 TypischelEohPs-AnalYSeclin Vol.- %

[Ktel URGI-Druckverg. 43 12 1l,5 1 0,3 32 0,2

KOPPERS- --TOTZEK 30 55 0,1 - 1,4 13,2 0,3

[QjveresunSJ -SHELL!

5,5 0,4 TEXACO 46 47 0,5 - 0,6

!;1zw1 ö renofen 67 19 3 11

Recatro 66 22 4 - 8

1]rde sJ Röhrenofen 73 16 4 - 7

Hohe Anforderungen an gute Reinigung von Synthesegasen .... kq.J.q,~f.

Pk>t-~Je. Reichgas und synthetisches Erdgas (SNG): 25000 bis 37000 kJ/m~

SNG: zunehm.ende Bedeutung seitErdölkrise i herstellbar aus:

1. ~Qh!~l in der USA geplant:

Lurgi-Druckvergasung + Gaskonditionierung + Gasreinigung

2. ~~Eh~l in Planung

3. ~~Q~~E2!l in Planung

Techn. Chemie

CH 4 H2 CO CO2 N 2 + Ar H2 S

Reichgas: 65,6 12,5 0,3 21,6 Vol%

SNG: 96,3 1,38 0,02 1 ,2 1 I 1 4ppm Vol% (aus Kohle)

SNG: soll möglichst gegen Erdgas austauschbar sein

zu 5.2:

Für die Vergasungsvorgänge lassen sich folgende charakt~Yir~rth~

Reaktionsgruppen angeben für~ [lü~~~g?] und §:!3!~fj!J Brennstoffe

C + 1/2 02 ~ CO Ll H = .,.. It

110,74 kJ/mol (II)

CO + 1/2 °2 F CO2 LlH = R.

- 282,99 kJ/mol (2)

+ 1/2 ilH = - 241,75 kJ/mol \ 3) H2 °2 ~H20 .. ~ R. Ul ~I.;,.,.,~ i( ... ~le.

z.B.

C H + n m

C H ~ n m

(n+m/4)°2 ~nco2

CH4 , C2H6 , C3H8

+ m/2 H20 (4 )

LJH = - 803,07 kJ/mol R.

( 4a)

partielle Oxidation (Verbrennung) gasförmiger oder flüssiger

Brennstoffe:

Techn. Chemie 2. Reaktionen mit H20-dampf -

C + H 0 ~ co + H2 ~HA.= kJjmol k; 2 ~ ok-~ tJq,JJe( J4S, .fY'l4J,QSf/.ß'-s

CO + H 2 0 ~ CO 2 + H 2 ß HIt= - 41,24 kJ jmol

r w ::::: r K

~onverti,e!ungl (rK)

C H + nH20 ~nCO + (rn/2+n) H2 n m (a) ------------------ team reforming

(6)

I (Wasserdarnpfspal tung)

z.B. Me"T -:vergasung

H27~2 C'U,,-llilcls ~f'4l'<tcv

'1 -I 'I

.6 HR.= 205,15 kJjmol !1~::t:.h_a_n}=~~~gl!, (CO-Hydrierung)

nur bei höherem Druck (Le Chatelier)

CnHrn + 2nH20 ~ nC0 2 + (rn/2+2n) H2 (9) ---------------~I

z. B.

3. Reaktionen mit CO2

4H>O 11.

(9a)

C . + CO2 ' \ 2CO .:1 HA,= 172,2 kJjmol

I I I

Methanisierung- ' _ .. ., """*--"'- --~

Boudouard-Reaktion ljD)

bei hohen Terno.liegt Gleichgewicht d.h. CO-bildung begünstigt. - auf der rechten Seite,

z.B.

+ CO ~ 2CO +2Ht AH = 246,39 kJ/molMethanisierung 2 ' 2· R. -,. .... ,. .."..,.,.,..~ ___

L.. O~1c(4 -k'\)~J",",,~ 4. KW - Zersetzungsreaktionen

L...,. ~~LrJ.""..,t Y. d....,. IWt~. C H ~ nC + rn/2 H2 ( 12) n rn "'--'

~~ Z.B.

~ .... ~ + 2H 2 ,41 HR= 74,15 kJjmol

Il.~ Methanisieru~ - .. ".,..,.,.,~ (A2G)

Wärmebilanz: Die exothermen Reaktionen (1), (2), (3) (Verbrennung),

die Methanisierungsreaktionen (aa), (9a), (11a), sowie

die Konvertierungsreaktion (7) liefern die Wärmeenergie fu" r d' E}l'Idoi~e.~4. - 4!J\do{~(n..t.

1e.Wassergasreaktion (6), dielBouaouard-Reaktion

(10) und technisch bedingten Wärmeverluste.

zu

5

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Techn. Chemie -Ab-

EINFLUß DES STOFFTRANSPORT$ ~\4t_r_! ."'. . c:. " "-..- . rln, Oa.

. I: Der Umsatz wird durch die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion allein bestimmt

II: Der Einfluß der Vorendiffusion herrscht vor

III: Die Diffusion durch die Gasgrenzschicht bestimmt den Umsatz

Abb. 9 Die drei charakteristischen Temperaturgebiete für Umsetzungen zwischen Gasen und porösen Fest­stoffen

r: ((t,4l hkot'\J ~M&J. •

r)IlD

r ') ll .. u

Im unteren Teil bedeuten die schraffierten Gebiete den resten Brennstoff mit dem Porenraum. Die Kurven geben den Konzentrationsverlaur des Vergasungsmittels außer­halb und innerhalb des Brennstoffs wieder. <l bedeutet die Dicke der Grenzschicht.

1\ J\ 1 ~W"J ;o,r~rlAJ.

nii, . J'~,~ ,..,,~~.

<I~~~ I 11 111

Korndurchmesser df r = 0 t .. Strömungsgeschwindigkeit ut 0 0 + Druck p. tbei U = konstant t -t t

L: t t Druck p. tbei ~. Ll = konstant 0 E ~

0" ~'\ s., ... f.t.-tJ ., • I'\~",,_ 40 :a-"".'!JE, ",:_--" 4'

Praktisch steigt die Reaktionsgeschwindigkeit r etwa proportional

zu p;;

Techn. Chemie -/11--

1

o Inertgas­/Usafz

I/T­l,"nderufYj Vl)') m, sowe HerabsetlUng von ce, duf'dl InertgaSlUsatl bei tcmsl

117-Einfluss der spezifischen inneren Oberfläche Am

1/T- 1/T-

o I/T-

Einfluss der Brennstoff­~(dx -Komdurdmes­ser)

1/T-ErWwg rQfl fJ;durch Erhöhung von 'h durch /J:nderung von ce, durch lnerfgaSlusotl bei c(j-const. Inertgoslusatz bei cG-caJst u. Druckerhöhung bei ~COf)st und u::const l! """'onst (e:iJichfe des Gases)

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1/T-A"nderung von ce, durch Druckerhöhung bei I! tItICulst

r- Oe: Mv\ t:.t?03) Abb. 40 \Virkung der verschiedenen Einflußfaktoren auf den KohlenstofflleY(,~ in Abhängigkeit­

von der Temperaturr

zu 5.5.3:

VERGASUNGSVERFAHREN:

abhängig von der Körnung der Kohle

Etückige KOhle:}

Feinkörnige ,staub­förmige Kohle

4. Kohle

kohle

• (Gegenstrom)=t(;estbett-_ __ ____ Ver~as_ung

.1# Wirbelschich1:­(Gleichstroml Vergasung - ------'Staubwolken­

Vergasung

autotherme E",~~~~~ce,.fb../j _<!..!~_; .... r.4a

ve:gasung: Teilverbrennung der (b1sher am erfolgreichsten)

Kohle

allotherme Vergasung: Fremdwarme: A B _ _ _ _____ u enbeheizung von Wanden

Norrnaldruck-Vergasung

eingebaute Heizelemente Warmetrager (im Kreislauf)

Druck-Vergasung (Trend zu höheren Drücken)

Techn. Chemie

Drehrostgenerator Gegenstrom ...... ~---

Kohle

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Wirbelschicht 6leichstrom

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Rohgas

f Trocknung Schwelung

Vergasung Kohle

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Vergasungs­mittel -J l_',"IM't'ob' ~ 'Iergasungs-

Vergasungs- =====:J mittel -

Asche ~ mittel

Abb.11 Gegenstrom- und Gleichstromvergasung Schlacke Asche

~l tl-t.t k> ~1.. ",J_/(W V \!.I &~ S-""""!

zu 5.5.4:

Von Dutzenden von Verfahren und Verfahrensvarianten sind (heute) für die Gewinnung von Synthesegas von Bedeutung:

4. KOPPERS-TOTZEK-VERGASUNG

autotherm

fein gemahlene Kohle (Kohlestaub) 4. ... ~ VI$..{~Qr~~a-.r-...;~ L 0.2. (~l..O~Q.""" J Gleichstrom

Normaldruck

Leistungen: 50000 m3 /h Rohgas/Generator n

vorwiegend zur Herstellung von Synthesegas für ~3 - p~,~~~()11\

Techn. Chemie -/f~-

Nachreaktionsraum

Schlacken-

l __ J~e~;~~~~[~6ranUlierbad

_ ~:±t===l;:

Dampf

Rohgas I zur Reinigung

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Abb.IZ KOPPERS-ToTZEK-Vergaser [l.DJ (Zweikopf-Anordnung)

C::::l==-r Staub-Sauerstclf­Gemisch

Abb • ..f3 GroßtechnischerVergaserfürdasKoPPERS. TOTzEK-Verfahren (Typpi Oy)

Techn. Chemie -2.0-

KOPPERS-TOTZEK-VERGASUNG

Sauerstof; ------,-----,

Wasserdampf

Kohlenstaub

Sfaubbunker Oampferoitzer Vergaser.. Flugs taub -Abhitzekessel Abscheidung

Gaswäsche

Abb. ~4 KOPPERS-ToTzEK-Verfahren (Typpi Oy)

zu 5.5.5:

Tab. 6 Betriebsergebnisse der KOPPERS-ToTzEK-Staub­vergasung

Kohle Lignit Steinkohle Vakuumrückst. (Ptolemais) (Sambia) (Zeitz)

Elementaranalyse der Reinkohle [%)

C 66,1 87,6 84,6 H S,1 4,6 10,6 S 2,2 I,S 3,6 N 1,9 1,8 0,8 0 24,7 4,S 0,4

Rohgasanalyse [%)

COz 11,7 10,2 6,1 CO 60,0 59,4 46,3

Hz 26,1 28,2 46,2 N z 1,9 1,8 0,8 CH4 Spuren Spuren Spuren HzS 0,3 0,3 0,6

Brennwert [J/Norm-m3 '106 ]11,01 11,21 11,91

m3OI/mJ

Rohgas 0,308 0,373 0,306 m3 Rohgas/kg

Reinkohle 1,689 2,159 2,771 HD-Dampf/mJ

Rohgas 0,830 0,805 0,972 C-Vergasungs-

grad [%) 98 92 92

2. LURGI-DRUCKVERGASUNG 1=".s~b .. ·H· autotherm fr-----.... ~ 64~~ ~kk.." vt. ~ stückige Kohle i IDC N W to. J~ ~ L""~

4' -N"\ ~t..k.-, ~~e~; ti::rn--L _______ ...

ca. 15 bis 30 bar w",j V~("l\t~~~ ( ~, f..{""o-olo..-,rJ

"..----- - -..",. ...... ~ .... -----bis 70000 m3 /h Rohgas/Generatori d = n

(heute) "klassisches" Verfahren

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Techno Chemie

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@ 6asaustritt

Trocknungs-und Entgasungszore

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4200 --r-----r----"----~ 172 04 9,8"1.

~§~lJ~~~~~3600 . CO eH.

3000

2400

1800

1200

43". Hz

4 8 10 12 02 1,0 Vol.-Anteil

~ ... I. I Oampf aus Kühlmantel t ~

Generators u.Sauerstoff Asche ~ ..... ---.-

Sm

Abb.A~ Druckvergasung von GasftammkohJe bei 22 bar. mit Temperaturverlauf und Gaszusammensetzung

LURGI-DRUCKVERGASUNG KOHLE

DAMPF UND SAU!R~TOff

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ASCHI t

AlHITZE­KESSEL

SAUI.STOff

AIHITZElmn

ROHGASSPAlTUNG JONVtRTlfRUNG

Techn. Chemie -22.-

Tab. ~ Ergebnisse der LURGI-Druckvergasung.abhängig von der Kohlenart. der Fahrweise und dem Vergasungsmittel

Fahrweise kalt') heiß') heiß heiß kalt heiß kalt Oz-Konz. % 97 97 61 21 Kohle Gasflammkohle Braun- Gasfl.- Fett- An- Perl-

kohle kohle kohle thrazit koks Elementar-analyse C % 81,30 69,50 81,77 83,9 92,1 97,0

H% 5,95 4,87 5,52 4,6 2.6 0,3 S % 2,52 0.43 1.83 1,1 3,9 1,7 N% 1.78 0,75 1,47 1.5 0.3 0,8 0% 8,45 24,45 9,41 3.9 1.1 0,2

Backzahl 7 0 7 20 0 Vergasungs- Rohgas- Rohgas-

druck bar 21 20 21 20 21 21 konvertierung spaltung Rohgas konv. Rohgas Spalt-

Rohgasanalyse Rohgas gas COz + HzS ~~ 31,5 27,0 22.2 15,2 30,4 28,0 33,0 30,9 28,4 27,0 38,0 30,4 31,S C.Hm % 0.5 0,4 0,5 0,4 0,4 0,4 0,6 0,4 0.2 0,6 0,7 0.5 CO ~-;. 17,1 23,0 25,0 16,1 19,7 23,0 17,0 22.1 27,7 23,0 3.8 18,0 24,4 Hz % 40,2 39,0 33,1 23,9 37,2 38,0 39.2 41,0 38,8 38,6 48,4 41,S 42,1 CH 4 % 9,9 9,9 7,9 5,1 11.8 9,8 8,8 5,6 2.7 9,7 8,3 8,6 1,0 Nz 0/ 0,8 0,7 11.3 39,3 0.5 0,8 1,4 0,8 2,2 1,0 0,8 1,0 1,0 .0

J/Norm-m3 '106 11.57 12,09 10,87 7,39 12,19 11,93 11,07 10,53 9,65 12,21 i 0,40 11,33 8,86

kg Dampf 1,1 0,68 0,48 0,68 0,71 1,298 0,85 0.82

Norm-m3 Rohgas

Norm-m J Oz 0,183 0.173 0,151 0,10 0,173 0,21 0,188 0.196

Norm-m3 Rohgas Norm-mJ Rohgas kg Reinkohle 2160 2230 2410 1830 2150 2470 2340 2910

*Kalt: mit Dampfvorwärmung; heiß: ohne Dampfvorwärmung.

Tab. 8lRohstotrafür die partielle Oxidation

Propan­Asphalt

Vakuum- Crack- Bunker Druckverga- Straight-run sungsteer Leichtbenzin

Dichte 15f4°C kin. Viskosität Zusammensetzung

C (Massen- %) H (Massen-%) S (Massen-%) N (Massen-%) o (Massen-%)

(kgfm3 ) 1070 (l0-6 m1fs) 3000

83,60 9.,40 6,56 0,29 0,05

Asche (Massen-%) 0,\0 Vanadium (mgfkg) 169 Nickel (mgfkg) 51 Natrium (mg/kg) 21

Heizwert (kJfkg) 39330

Rückstand rückstand C-ÖI

1030 3000

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84,60 11,30 3.50 0,40 0,13 0,07 112 35 50 40800

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Techn. Chemie

zu 5.6.2:

~--~--,---.-----_---------_ HO-Dampf Dampf

zu 5.6.3:

Scrubber

------.........jruRfreies Gas

Schweröl Rußöl

Abwasser

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rußfreies Wasser

Wasser­Abschlämmung

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Techn. Chemie

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SCHWEFELUNG STEAMREFORMING

: Primär -Reformer

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Sekundär -Reformer

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Synthesegas (CH4.Ar 1 r. CO. CClzl (COAr 1

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KON -

VERTIERUNG

HT- CO Komer ter

NT - CO Konverter

Tab AO Übersicht über die Herstellung verschiedener Gasarten durchIß-:hre~spaltun1gaSfÖrmiger K W --_ .... _----Produktgas typisches typischer Druck typische für typische Prozeßstufen H,O/C- am Spaltrohr- Spaltgas-Erzeugung Verhältnis austritt (bar) temperatur von (Mol/Atom) ("C)

CO Entschwefelung, RÖhren~~UIJ1, CO,-Wäsche, 2- 3 10-20 850-900 ... -- CO,-Rückführung, TrÖcknung, lüssig-Methan-Wäsche

H, Entschwefelung, RÖhrens~~ HT- und TT- 4-5 15-30 800-900 -- Konvertierung, CÖ,~sche, ethanisierung (Standardschaltung) Entschwefelung, Röhrenspaltung, HT-Konvertierung, 3 20-25 800-900 PSA.) ....... - - #11"'--"""

Oxo- Entschwefelung, .!!..ö!!!:ensl].!llt\!~, CO2 -Wäsche, 2,5 10-20 850-950 ynffi'esegas Teilstrom-Wasserstoff-;(btrennung durch PSA oder -- Fremd-COrZugabe vor Spaltung

Methanol- Entschwefelung, ~h~IJ.sllalt\!.!l.ß 2,5 15-20 850-900 Syrufiesegas ---~& Entschwefelung, Röhrenspalm (Primärreformer), 3,5 30-40 780- 830 ..... ,,poo ~ ~t!!.ss;!ia.; Sekundärspaltung, HT- und -Konvertierung, CO,-

Wäsche, Methanisierung

Stadtgas --.,...,... Entschwefelung, Röhrenspaltung, HT-Konvertierung, COrWäsche - - ~ -~

3,0 10-25 650-750

Reduktions- Entschwefelung, ~öJ;!.!:e.!2~alt~g .... d'P',p-~_ 1,25-1,5 2-3 850-1000

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Techn. Chemie

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Erdöl

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Erdgas

. RohstojJbasis und Herkunft des 1976 weltweit erzeugten Wasserstoffs (Angaben in %)

aus fossilen Rohstoffen aus Wasser nach "exotischen" Ver-fahren

1. partielle Verbrennung von KW 1. Elektrolyse wäßriger 1. Hrproduzierende AI-C4 H 10 +2 °2 .... 4 CO+ 5 H 1 Lösungen gen und Bakterien

2. Spalten von KW 2. Elektrolyse von Was- 2. Photoll:se von Wasser CH4 .... C+2H2 ser-( dampf) il!, Ge8er.!~art ~OD ~~ ...

fu(2.!okatal~satoren .. 3. Dampf-Spalten von KW 3. thermische Wasserzer- 3. Trockene Destillation

CH4 +H2O .... CO+3 H 2 setzung in chemischen schnellwachsender Kreisprozessen Pflanzen (Biokonver-

sion) 4. Kohlevergasung 4. direkte Spaltung von 4. Trockene Destillation

C+H2O .... CO+H2 Wasser (thermisch oder oder bakterielle Zer-durch energiereiche setzung von Hausmüll Fragmente der Kern- bzw. Abwasser spaltung)

5. Reforming

0~ o-R I h + 3H2,