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DE10053778A1 - Production of synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide, especially for methanol production, uses thermodynamic cycle to recover much of enthalpy of gas leaving reformer at high temperature and pressure - Google Patents

Production of synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide, especially for methanol production, uses thermodynamic cycle to recover much of enthalpy of gas leaving reformer at high temperature and pressure

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Publication number
DE10053778A1
DE10053778A1 DE10053778A DE10053778A DE10053778A1 DE 10053778 A1 DE10053778 A1 DE 10053778A1 DE 10053778 A DE10053778 A DE 10053778A DE 10053778 A DE10053778 A DE 10053778A DE 10053778 A1 DE10053778 A1 DE 10053778A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
syngas
gas turbine
compressor
gas
methanol
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.)
Withdrawn
Application number
DE10053778A
Other languages
German (de)
Inventor
Juergen Haumann
Peter Jansohn
Klaus Doebbeling
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.)
General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
Alstom Schweiz AG
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 Alstom Schweiz AG filed Critical Alstom Schweiz AG
Priority to DE10053778A priority Critical patent/DE10053778A1/en
Publication of DE10053778A1 publication Critical patent/DE10053778A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
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Abstract

In the production of synthesis gas (I) containing hydrogen and carbon monoxide, especially for methanol production, by reforming gas containing methane, especially natural gas, with steam, oxygen and/or carbon dioxide, (I) leaves the reformer at high temperature and pressure. The novelty is that, before further processing, a substantial part of the enthalpy content of (I) is removed in an intermediate thermodynamic cycle and used for other purposes, e.g. generating current or process heat. An Independent claim is also included for the plant used in this process.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verfahrenstechnik. Sie betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Syngases gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 10. The present invention relates to the field of process engineering. It relates to a method for producing a syngas containing hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 10.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die Produktion von H2/CO-Syngasgemischen hat (besonders in der Zukunft) eine große industrielle Bedeutung, z. B. für die Erzeugung von flüssigen, synthetischen Brennstoffen, wie Methanol oder DME (Di-Methyl-Ether).The production of H 2 / CO syngas mixtures (especially in the future) is of great industrial importance, e.g. B. for the production of liquid, synthetic fuels such as methanol or DME (di-methyl ether).

Verschiedene Verfahrenskonzepte werden zur Syngaserzeugung zur Zeit einge­ setzt oder wurden in der jüngeren Vergangenheit vorgeschlagen. Sie basieren hauptsächlich auf der Reformierung von Methan enthaltenden Gasen, insbeson­ dere von Erdgas, mittels Dampf, O2, CO2 oder einer Kombination dieser 3 Pro­ zesse.Various process concepts are currently used for syngas generation or have been proposed in the recent past. They are mainly based on the reforming of gases containing methane, in particular natural gas, using steam, O 2 , CO 2 or a combination of these 3 processes.

Ein vereinfachtes Schema einer bekannten Anlage zur Erzeugung von Syngas (aus Erdgas) mit anschliessender Produktion von Methanol aus dem erzeugten Syngas ist in Fig. 1 wiedergegeben: Zentraler Bestandteil der Anlage 10 zur Methanolproduktion ist eine Reformierungsanlage 17. Die Reformierungsanlage 17 umfasst sämtliche für die Reformierung erforderlichen Reaktoren (Reformierer) sowie - im Falle der Reformierung mit Dampf - die notwendigen Zusatzeinrichtun­ gen zur Erzeugung von Dampf. Beim bekannten LCM-Verfahren (Leading Con­ cept Methanol) der Firma ICI (siehe z. B. S. Nirula, "Methanol from natural gas by ICI's LCM process", PEP-Review No. 91-3-2, SRI International (1993)) erfolgt die Reformierung innerhalb der Reformierungsanlage 17 in einer ersten Stufe mit Dampf in einem gasbeheizten Reformer GHR (Gas Heated Reformer) und in einer zweiten Stufe mit O2 in einem Sekundärreformer. Ausgenutzt wird dabei im GHR die endotherme Reaktion:
A simplified diagram of a known plant for the production of syngas (from natural gas) with subsequent production of methanol from the generated syngas is shown in FIG. 1: The central component of the plant 10 for the production of methanol is a reforming plant 17 . The reforming system 17 includes all reactors required for reforming (reformer) and - in the case of reforming with steam - the necessary additional equipment for generating steam. In the known LCM process (Leading Concept methanol) from ICI (see, for example, BS Nirula, "Methanol from natural gas by ICI's LCM process", PEP-Review No. 91-3-2, SRI International (1993)) the reforming within the reformer 17 in a first stage with steam in a gas-heated reformer GHR (Gas Heated Reformer) and in a second stage with O 2 in a secondary reformer. The endothermic reaction is used in the GHR:

CH4 + H2O = CO + 3H2 (1)
CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2 (1)

und im Sekundärreformer die exotherme Reaktion
and in the secondary reformer the exothermic reaction

CH4 + 1/2O2 = CO + 2H2 (2).
CH 4 + 1 / 2O 2 = CO + 2H 2 (2).

Ein dritter, möglicher Reformierungsprozess gemäss der endothermen Reaktion
A third, possible reforming process according to the endothermic reaction

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 (3)
CH 4 + CO 2 = 2CO + 2H 2 (3)

wird hierbei nicht eingesetzt.is not used here.

Das zu reformierende Erdgas gelangt über eine Erdgaseinspeisung 14 in einen ersten Kompressor 15 und wird dort komprimiert. Das komprimierte Erdgas wird dann in einer Vorrichtung 16 zur Gasaufbereitung hinsichtlich Druck, Temperatur und Zusammensetzung weiter aufbereitet, also beispielsweise entschwefelt und mit Wasser gesättigt. Das so aufbereitete Erdgas wird dann in die Reformierungs­ anlage 17 eingeleitet und dort reformiert. Beim o. g. LCM-Verfahren hat das aufbe­ reitete Erdgas bei Eintritt in die Reformierungsanlage 17 z. B. eine Temperatur von 250°C und einen Druck von etwa 86 bar. In die Reformierungsanlage 17 wird weiterhin der für eine Reformierung gemäss Reaktion (2) notwendige Sauerstoff eingespeist. Der Sauerstoff wird beispielsweise in einer Vorrichtung 12 zur Sau­ erstofferzeugung durch Verflüssigung und Zerlegung von über eine Lufteinspei­ sung 11 zugeführter Luft erzeugt und anschliessend in einem zweiten Kompressor 13 komprimiert. Zur Erzeugung von Dampf für die Reformierung gemäss Reaktion (1) ist in der Reformierungsanlage ein (nicht dargestellter) Dampferzeuger vorge­ sehen, der über eine Wassereinspeisung 18 mit Wasser und über eine Brenn­ stoffeinspeisung 19 mit Brennstoff versorgt wird und die bei der Verbrennung er­ zeugten Abgase über einen Abgasauslass 20 abgibt. Am Ausgang der Reformie­ rungsanlage 17 wird dann das erzeugte Syngas abgegeben, durch einen nachfol­ genden Dampfabscheider 21 geschickt und schliesslich in einer Vorrichtung 22 zur Methanolerzeugung weiterverarbeitet. Das erzeugte Methanol steht schliesslich an einem Methanolauslass 23 zur Verfügung.The natural gas to be reformed passes through a natural gas feed 14 into a first compressor 15 and is compressed there. The compressed natural gas is then further processed in a device 16 for gas processing with regard to pressure, temperature and composition, for example desulfurized and saturated with water. The natural gas thus processed is then introduced into the reforming plant 17 and reformed there. In the above-mentioned LCM process, the processed natural gas has 17 z when it enters the reformer. B. a temperature of 250 ° C and a pressure of about 86 bar. The oxygen required for reforming according to reaction ( 2 ) is also fed into the reforming plant 17 . The oxygen is generated, for example, in a device 12 for producing oxygen by liquefaction and decomposition of air supplied via an air feed 11 and then compressed in a second compressor 13 . To generate steam for the reforming according to reaction ( 1 ), a (not shown) steam generator is provided in the reforming system, which is supplied with water via a water feed 18 and with a fuel feed 19 with fuel, and the exhaust gases generated during combustion outputs via an exhaust gas outlet 20 . At the exit of the reforming plant 17 , the syngas generated is then released, sent through a subsequent steam separator 21 and finally processed in a device 22 for methanol production. The methanol produced is finally available at a methanol outlet 23 .

In allen Prozessen besitzen die produzierten Syngase, die die Reaktormodule der Reformierungsanlage 17 mit hohem Druck und hohen Temperaturen verlassen (beim LCM-Prozess sind dies z. B. 1065°C und 82 - 84 bar), einen großen Enthal­ piegehalt, der in den bekannten Prozessschema gemäss Fig. 1 fast gar nicht genutzt wird, aber prinzipiell für eine Verwertung zur Verfügung steht (Nutzung für Stromerzeugung, Kraft-Wärmekoppelung).In all processes, the syngases produced, which leave the reactor modules of the reformer 17 at high pressure and high temperatures (in the LCM process, for example, are 1065 ° C and 82 - 84 bar), have a large enthalpy content, which in the known process scheme according to FIG. 1 is almost never used, but in principle for recovery is available (use for electricity generation, combined heat and power).

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Syngas an­ zugeben, bei welchem die Nachteile bekannter Verfahren vermieden werden und insbesondere der Enthalpiegehalt des bei der Reformierung entstehenden Synga­ ses weitgehend genutzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide a method for generating syngas admit in which the disadvantages of known methods are avoided and in particular the enthalpy content of the synga formed during the reforming ses is largely used, as well as a device for performing the Ver to indicate driving.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dem Syngas vor der Weiterverar­ beitung mittels eines zwischengeschalteten, thermodynamischen Kreisprozesses einen wesentlichen Teil des Enthalpiegehaltes zu entziehen und für andere Zwecke, wie z. B. Stromerzeugung oder Prozesswärmeerzeugung, nutzbar zu ma­ chen. Hierdurch kann die Energiebilanz des Gesamtprozesses wesentlich verbes­ sert werden.The object is achieved by the entirety of the features of claims 1 and 10 solved. The essence of the invention is the syngas before further processing processing by means of an intermediate thermodynamic cycle to withdraw a substantial part of the enthalpy content and for others Purposes such as B. power generation or process heat generation, usable to ma chen. This can significantly improve the energy balance of the overall process be tested.

Bevorzugt wird als thermodynamischer Kreisprozess ein invertierter Brayton-Zy­ klus mit Dampfeinspritzung und Dampfkondensation verwendet, wobei zur Reali­ sierung des Brayton-Zyklus Komponenten einer Gasturbinenanlage, insbesondere in Form von Gasturbinen und Kompressoren, eingesetzt werden. Das Syngas wird zunächst in einer Gasturbine unter Leistung von Arbeit entspannt. Das entspannte Syngas wird dann durch einen Abhitzedampferzeuger geschickt. Es wird anschliessend in einem ersten, von der Gasturbine angetriebenen Kompressor wieder komprimiert. Dabei wird vorzugsweise mittels eines von der Gasturbine angetriebenen Generators Strom erzeugt.An inverted Brayton-Zy is preferred as the thermodynamic cycle used with steam injection and steam condensation, with reali Sation of the Brayton cycle components of a gas turbine plant, in particular in the form of gas turbines and compressors. The syngas will first relaxed in a gas turbine under the power of work. The relaxed Syngas is then sent through a heat recovery steam generator. It will then in a first compressor driven by the gas turbine compressed again. It is preferably by means of one of the gas turbine driven generator generates electricity.

Vorzugsweise wird das Syngas nach Durchlaufen des Abhitzedampferzeugers und vor Eintritt in den ersten Kompressor in einem zwischengeschalteten Kühler/Kondensator abgekühlt und im Syngas enthaltenes Wasser abgeschieden. Durch den Kühler/Kondensator wird eine möglichst niedrige Temperatur am Kom­ pressoreintritt erzeugt. Gleichzeitig wird der Massenstrom des Prozessgases mit hohem Feuchtigkeitsgehalt nach der Turbine durch Unterschreiten des Taupunk­ tes stark reduziert und dadurch die Kompressionsarbeit minimiert. Diese Mass­ nahme führt verglichen mit dem konventionellen Gasturbinenprozeß zu einer sehr großen Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads und einer starken Erhö­ hung der spezifischen Leistung.The syngas is preferably after passing through the heat recovery steam generator and before entering the first compressor in an intermediate cooler / condenser  cooled and separated water contained in the syngas. The cooler / condenser ensures that the temperature at the com generated press entry. At the same time, the mass flow of the process gas is included high moisture content after the turbine by falling below the dew point tes greatly reduced, thereby minimizing compression work. This measure compared to the conventional gas turbine process leads to a great deal great improvement in thermal efficiency and a strong increase specific performance.

Ist die Syngaserzeugung Teil eines Verfahrens zur Methanolproduktion, wird vor­ zugsweise das Syngas nach dem Verlassen des ersten Kompressors mittels eines Zwischenkühlers abgekühlt und anschliessend in einem zweiten Kompressor auf einen für die Methanolsynthese geeigneten Druck oberhalb 50 bar komprimiert.If the syngas generation is part of a process for methanol production, preferably the syngas after leaving the first compressor by means of a Intercooler cooled and then in a second compressor compressed a pressure suitable for methanol synthesis above 50 bar.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Ausgang der Gasturbine und dem Eingang des ersten Kompressors ein Abhitzedampferzeuger angeordnet ist und dass zwischen dem Ausgang des Abhitzedampferzeugers und dem Eingang des ersten Kom­ pressors ein Kühler/Kondensator angeordnet ist.A preferred embodiment of the device according to the invention is distinguished characterized in that between the outlet of the gas turbine and the inlet of the a waste heat generator is arranged in the first compressor and that between the output of the heat recovery steam generator and the input of the first com pressors a cooler / condenser is arranged.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further embodiments result from the dependent claims.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam­ menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:In the following, the invention is to be described using exemplary embodiments together Menhang be explained in more detail with the drawing. Show it:

Fig. 1 ein stark vereinfachtes Schema einer Anlage zur Methanolproduk­ tion aus Erdgas nach dem Stand der Technik, in welcher das Erd­ gas durch Reformierung zunächst in Syngas umgewandelt wird; und Fig. 1 is a highly simplified diagram of a plant for methanol production from natural gas according to the prior art, in which the natural gas is first converted into syngas by reforming; and

Fig. 2 in einem zu Fig. 1 analogen Schema eine Anlage zur Metha­ nolproduktion, in welcher die Syngasproduktion gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung abläuft. Fig. 2 in a scheme analogous to Fig. 1, a plant for methanol production, in which the syngas production takes place according to a preferred embodiment of the invention.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 2 ist in einem zu Fig. 1 analogen Schema eine Anlage 24 zur Methanolpro­ duktion dargestellt, in welcher die Syngasproduktion (aus Erdgas) gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung abläuft. Gleich Anlagenteile sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 1. Zentraler Bestand­ teil der Anlage 24 ist wiederum eine Reformierungsanlage 17, in welcher das im Kompressor 15 komprimierte und in der Vorrichtung 16 zur Gasaufbereitung auf­ bereitete Erdgas (oder ein anderes, Methan enthaltendes Gas) unter Einsatz von Dampf und/oder Sauerstoff und/oder Kohlendioxid reformiert wird. Dem aus der Reformierungsanlage 17 austretenden, einen hohen Druck und eine hohe Tempe­ ratur aufweisenden Syngas wird nun, bevor es für die eigentliche Methanolgewin­ nung eingesetzt wird, gemäss der Erfindung zunächst durch einen thermodynami­ schen Kreisprozess ein wesentlicher Teil seines Enthalpiegehaltes entnommen.In FIG. 2, a system 24 for methanol production is shown in a diagram analogous to FIG. 1, in which the syngas production (from natural gas) takes place according to a preferred exemplary embodiment of the invention. The same parts of the plant are designated by the same reference numerals as in Fig. 1. The central part of the plant 24 is again a reforming plant 17 , in which the compressed in the compressor 15 and in the device 16 for gas processing for natural gas (or another, methane containing gas) is reformed using steam and / or oxygen and / or carbon dioxide. The emerging from the reforming plant 17 , a high pressure and a high temperature syngas is now, before it is used for the actual methanol recovery, according to the invention, a substantial part of its enthalpy content is first removed by a thermodynamic cycle.

Der im dargestellten Ausführungsbeispiel dafür eingesetzte, thermodynamische Kreisprozess kann als invertierter Brayton-Zyklus mit Dampfeinspritzung und -kondensation charakterisiert werden, bei dem Komponenten einer Gasturbinen­ anlage 27, wie Kompressoren 32 und Gasturbinen 29, verwendet werden.The thermodynamic cycle used for this in the exemplary embodiment shown can be characterized as an inverted Brayton cycle with steam injection and condensation, in which components of a gas turbine system 27 , such as compressors 32 and gas turbines 29 , are used.

Bei der Expansion der aus den Reaktoren der Reformierungsanlage austretenden Syngase wird technische Arbeit in der Gasturbine 29 erzeugt, die zur Stromerzeu­ gung in einem angekoppelten Generator 28 benutzt werden kann. Die Gasturbine 29 arbeitet bei ähnlichen Betriebsbedingungen (P ≧ 12 bar, Turbineneintrittstem­ peratur (TIT) ≧ 850°C) wie Industriegasturbinen oder Turbolader. Zusätzlich kann die hohe Temperatur der Turbinenabgase in einem nachgeschalteten Abhitze­ dampferzeuger (HRSG) 30 auf verschiedene Weise genutzt werden:
During the expansion of the syngases emerging from the reactors of the reformer, technical work is generated in the gas turbine 29 , which can be used to generate electricity in a coupled generator 28 . The gas turbine 29 operates under similar operating conditions (P ≧ 12 bar, turbine inlet temperature (TIT) ≧ 850 ° C) like industrial gas turbines or turbochargers. In addition, the high temperature of the turbine exhaust gases in a downstream waste heat steam generator (HRSG) 30 can be used in various ways:

  • - für die Prozeßwärmeerzeugung (Wärme-Kraft-Koppelung)- for process heat generation (combined heat and power)
  • - für die Energieerzeugung in Dampfturbinen (Kombi-Kraftwerk).- for energy generation in steam turbines (combined cycle power plant).

Durch einen dem Abhitzedampferzeuger 30 nachgeschalteten Kühler/Kondensator 31 wird eine möglichst niedrige Temperatur des Prozessgases (Syngases) am Eintritt des Kompressors 32 erzeugt. Gleichzeitig wird der Massenstrom des Pro­ zessgases mit hohem Feuchtigkeitsgehalt nach der Gasturbine 29 durch Unter­ schreiten des Taupunktes stark reduziert und dadurch die Kompressionsarbeit minimiert.The lowest possible temperature of the process gas (syngas) at the inlet of the compressor 32 is generated by a cooler / condenser 31 connected downstream of the heat recovery steam generator 30 . At the same time, the mass flow of the process gas with a high moisture content after the gas turbine 29 is greatly reduced by falling below the dew point, thereby minimizing the compression work.

Diese Maßnahme führt verglichen mit dem konventionellen Gasturbinenprozess zu einer sehr großen Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads und einer starken Erhöhung der spezifischen Leistung.This measure leads compared to the conventional gas turbine process to a very large improvement in thermal efficiency and one strong increase in specific performance.

Nach Durchlaufen eines Zwischenkühlers 26 wird das Syngas dann mittels eines weiteren Kompressors 25 auf den erforderlichen Druck für die Methanol-Synthese in der Vorrichtung 22 zur Methanolerzeugung (ca. P ≧ 50 bar) komprimiert.After passing through an intercooler 26 , the syngas is then compressed by means of a further compressor 25 to the pressure required for the methanol synthesis in the device 22 for methanol production (approx. P ≧ 50 bar).

Industriestandard für die Methanolproduktion ist z. Zt. der eingangs genannte LCM- Prozess der Firma ICI (Imperial Chemical Industries). Für eine Anlage mit einer Produktionsrate von 1 Million Tonnen/Jahr (trockenes Syngas) können durch die integrierte Gasturbinenanwendung gemäss dem Ausführungsbeispiel der Er­ findung folgende zusätzliche Leistungen erzielt werden:Industry standard for methanol production is e.g. Currently the LCM Process of the company ICI (Imperial Chemical Industries). For a system with one Production rate of 1 million tons / year (dry syngas) can by the integrated gas turbine application according to the embodiment of the Er the following additional services can be achieved:

Wärme-Kraft-KoppelungHeat-power coupling

Gasturbinenleistung: 33,6 MWmech Gas turbine output: 33.6 MW mech

,
+ Prozeßwärme: 70,9 MWth .
+ Process heat: 70.9 MW th

.,

Kombi-ProzessCombined process

Gas- und Dampfturbinenleistung: 54,6 MWmech Gas and steam turbine output: 54.6 MW mech

. ,

Im Vergleich zu dem vorgeschlagenen Verfahren produziert ein reiner Dampfpro­ zess nur eine Leistung von 30,1 MWmech.In comparison to the proposed process, a pure steam process produces only 30.1 MW mech .

Insgesamt schafft die Erfindung in dem Punkt der ungenügend genutzten Enthal­ pieströme bei der Syngaserzeugung wirksam Abhilfe. Das neue Verfahren kann dabei prinzipiell bei den meisten bekannten Verfahren zur Syngaserzeugung ein­ gesetzt werden.Overall, the invention creates in the point of insufficient use of enthalpy Efficiency in syngas generation is an effective remedy. The new procedure can in principle in most known methods for generating syngas be set.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

, .

2424

Anlage zur Methanolproduktion
Plant for methanol production

1111

Lufteinspeisung
air supply

1212

Vorrichtung zur Sauerstofferzeugung
Device for producing oxygen

1313

, .

1515

Kompressor
compressor

1414

Erdgaseinspeisung
natural gas feed

1616

Vorrichtung zur Gasaufbereitung
Gas conditioning device

1717

Reformierungsanlage
reforming plant

1818

Wassereinspeisung
water supply

1919

Brennstoffeinspeisung
fuel feed

2020

Abgasauslass
exhaust outlet

2121

Dampfabscheider
steam separator

2222

Vorrichtung zur Methanolerzeugung
Device for producing methanol

2323

Methanolauslass
methanol outlet

2525

Kompressor
compressor

2626

Zwischenkühler
intercooler

2727

Gasturbinenanlage
Gas turbine plant

2828

Generator
generator

2929

Gasturbine
gas turbine

3030

Abhitzedampferzeuger (HRSG)
Heat recovery steam generator (HRSG)

3131

Kühler/Kondensator
Cooler / condenser

3232

Kompressor
compressor

Claims (14)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Syngases, insbesondere für die Herstellung von Methanol, bei welchem Verfahren ein Methan (CH4) enthaltendes Gas, insbesondere Erdgas, mittels Dampf und/oder Sauerstoff (O2) und/oder Kohlendioxid (CO2) in einer Re­ formierungsanlage (17) reformiert wird und die Reformierungsanlage (17) mit ho­ her Temperatur und unter hohem Druck verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Syngas vor der Weiterverarbeitung mittels eines zwischengeschalteten ther­ modynamischen Kreisprozesses ein wesentlicher Teil des Enthalpiegehaltes ent­ zogen und für andere Zwecke, wie z. B. Stromerzeugung oder Prozesswärmeer­ zeugung, nutzbar gemacht wird.1. A method for generating a hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) containing syngas, in particular for the production of methanol, in which method a gas containing methane (CH 4 ), in particular natural gas, by means of steam and / or oxygen (O 2 ) and / or carbon dioxide (CO 2 ) is reformed in a re reforming system ( 17 ) and leaves the reforming system ( 17 ) at high temperature and under high pressure, characterized in that the syngas prior to further processing by means of an intermediate thermodynamic cycle substantial part of the enthalpy content ent and used for other purposes such. B. generation or process heat generation, is made usable. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als thermo­ dynamischer Kreisprozess ein invertierter Brayton-Zyklus mit Dampfeinspritzung und Dampfkondensation verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as thermo dynamic cycle an inverted Brayton cycle with steam injection and steam condensation is used. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisie­ rung des Brayton-Zyklus Komponenten einer Gasturbinenanlage (27), insbeson­ dere in Form von Gasturbinen (29) und Kompressoren (32), eingesetzt werden.3. The method according to claim 2, characterized in that components of a gas turbine system ( 27 ), in particular in the form of gas turbines ( 29 ) and compressors ( 32 ), are used for realizing the Brayton cycle. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Syngas zunächst in einer Gasturbine (29) unter Leistung von Arbeit entspannt wird, dass das entspannte Syngas dann durch einen Abhitzedampferzeuger (30) geschickt wird und dass das Syngas anschliessend in einem ersten, von der Gasturbine (29) angetriebenen Kompressor (32) wieder komprimiert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the syngas is first expanded in a gas turbine ( 29 ) while performing work, that the expanded syngas is then sent through a heat recovery steam generator ( 30 ) and that the syngas is then in a first, from the gas turbine ( 29 ) driven compressor ( 32 ) is compressed again. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines von der Gasturbine (29) angetriebenen Generators (28) Strom erzeugt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that electricity is generated by means of a generator ( 28 ) driven by the gas turbine ( 29 ). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Syngas nach Durchlaufen des Abhitzedampferzeugers (30) und vor Ein­ tritt in den ersten Kompressor (32) in einem zwischengeschalteten Küh­ ler/Kondensator (31) abgekühlt und im Syngas enthaltenes Wasser abgeschieden wird.6. The method according to any one of claims 4 and 5, characterized in that the syngas after passing through the heat recovery steam generator ( 30 ) and before entering the first compressor ( 32 ) in an intermediate cooler / condenser ( 31 ) cooled and contained in the syngas Water is separated. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Syngas nach dem Verlassen des ersten Kompressors (32) mittels eines Zwischenkühlers (26) abgekühlt und anschliessend in einem zweiten Kompressor auf einen für die Methanolsynthese geeigneten Druck oberhalb 50 bar komprimiert wird.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the syngas after leaving the first compressor ( 32 ) cooled by an intercooler ( 26 ) and then compressed in a second compressor to a pressure suitable for methanol synthesis above 50 bar becomes. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Syngas die Reformierungsanlage (17) mit einer Temperatur grösser gleich 850°C und einem Druck grösser gleich 12 bar, verlässt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the syngas leaves the reforming system ( 17 ) at a temperature greater than 850 ° C and a pressure greater than 12 bar. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reformierung in der Reformierungsanlage (17) in einer ersten Stufe unter Einsatz von Dampf und in einer zweiten Stufe unter Einsatz von Sauerstoff (O2) erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the reforming in the reforming system ( 17 ) in a first stage using steam and in a second stage using oxygen (O 2 ). 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 9, umfassend eine Reformierungsanlage (17) mit einem Eingang (14) zum Einspeisen eines methanhaltigen Gases sowie Mitteln (11, 12, 13; 18, 19) zur Zuführung von Dampf und/oder Sauerstoff (O2) und/oder Kohlendioxid (CO2) und einem Ausgang zur Abgabe von Syngas, dadurch gekennzeichnet, dass der Re­ formierungsanlage (17) eine Gasturbinenanlage (27) mit wenigstens einer Gastur­ bine (29) und einem mit der Gasturbine gekoppelten, ersten Kompressor (32) nachgeschaltet ist, in welcher das Syngas zunächst durch die Gasturbine (29) und anschliessend durch den ersten Kompressor (32) strömt, und dass ein Generator (28) vorgesehen ist, welcher durch die Gasturbine (29) angetrieben wird. 10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 9, comprising a reforming system ( 17 ) with an inlet ( 14 ) for feeding in a methane-containing gas and means ( 11 , 12 , 13 ; 18 , 19 ) for supplying steam and / or oxygen (O 2 ) and / or carbon dioxide (CO 2 ) and an outlet for the delivery of syngas, characterized in that the reformation system ( 17 ) is a gas turbine system ( 27 ) with at least one gas turbine ( 29 ) and one with is connected downstream of the gas turbine, the first compressor ( 32 ), in which the syngas first flows through the gas turbine ( 29 ) and then through the first compressor ( 32 ), and that a generator ( 28 ) is provided which is driven by the gas turbine ( 29 ) is driven. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang der Gasturbine (29) und dem Eingang des ersten Kompressors (32) ein Abhitzedampferzeuger (30) angeordnet ist.11. The device according to claim 10, characterized in that a heat recovery steam generator ( 30 ) is arranged between the output of the gas turbine ( 29 ) and the input of the first compressor ( 32 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang des Abhitzedampferzeugers (30) und dem Eingang des ersten Kompressors (32) ein Kühler/Kondensator (31) angeordnet ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that a cooler / condenser ( 31 ) is arranged between the output of the heat recovery steam generator ( 30 ) and the input of the first compressor ( 32 ). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Gasturbinenanlage (27) eine Vorrichtung (22) zur Methanoler­ zeugung nachgeschaltet ist und dass zwischen dem Ausgang der Gasturbinen­ anlage (27) und dem Eingang der Methanolerzeugungsvorrichtung (22) ein zweiter Kompressor (25) angeordnet ist.13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the gas turbine system ( 27 ) is followed by a device ( 22 ) for generating methanol and that between the output of the gas turbine system ( 27 ) and the input of the methanol generating device ( 22 ) a second compressor ( 25 ) is arranged. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang der Gasturbinenanlage (27) und dem Eingang des zweiten Kom­ pressors (25) ein Zwischenkühler (26) angeordnet ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that an intermediate cooler ( 26 ) is arranged between the output of the gas turbine system ( 27 ) and the input of the second compressor ( 25 ).
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