DE19902926C2 - Reactor plant and operating procedure therefor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reaktoranlage zur Umsetzung eines Kohlenwasserstoff- oder Kohlenwasserstoffderivat- Einsatzstoffs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage.The invention relates to a reactor plant for implementation a hydrocarbon or hydrocarbon derivative Input material according to the preamble of claim 1 and on a Process for operating such a system.
Anlagen und Betriebsverfahren zur Durchführung von Reformie rungsreaktionsprozessen, die eine mit der Bildung von Kohlenmon oxid einhergehende Pyrolysereaktion und die Wassergas-Shiftreak tion als Teilprozesse beinhalten, sind in vielerlei Typen be kannt. In jüngerer Zeit wird vermehrt ihre Verwendung in Brenn stoffzellenfahrzeugen in Betracht gezogen, wobei als Einsatz stoff meist Methanol dient. Übliche Anlagen dieser Art gerade auch für eine solche mobile Anwendung beinhalten einen Verdamp fer, in welchem ein Einsatzstoff/Wasser-Gemisch bereitet wird, sowie einen ein- oder mehrstufigen Reformierungsreaktor zur Um setzung des zugeführten Einsatzstoff/Wasser-Dampfgemischs in ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch. So wird z. B. in herkömmlichen Methanolreformierungsanlagen das im Verdampfer bereitete Metha nol/Wasser-Dampfgemisch in einen Reformierungsreaktionsraum ein geleitet und dort unter Verwendung eines CuO/ZnO-Katalysator materials gemäß der Dampfreformierungsreaktion in ein wasser stoffreiches Reformatgas umgewandelt, wobei dieser Reformie rungsreaktionsprozeß zwei parallele, im Reformierungsreaktions raum ablaufende Teilprozesse beinhaltet, und zwar zum einen eine Methanolspaltung in Synthesegas, d. h. in ein Kohlenmonoxid/Was serstoff-Gemisch, mittels Pyrolyse und zum anderen die Umsetzung des gebildeten Kohlenmonoxids mit dem Wasser des zugeführten Methanol/Wasser-Dampfgemischs gemäß der Wassergas-Shiftreaktion in Kohlendioxid und Wasserstoff. Der dadurch erzeugte Wasser stoff kann dann beispielsweise einem Brennstoffzellensystem als Brennstoff zugeführt werden.Plants and operating procedures for the implementation of reformie reaction processes that involve the formation of carbon mon oxide-associated pyrolysis reaction and the water gas shift react tion as sub-processes are of many types knows. More recently, their use in firing has increased Tissue cell vehicles are considered, being used as Mostly methanol is used. Common systems of this type just now for such a mobile application also include an evaporator fer, in which a feed / water mixture is prepared, as well as a one- or multi-stage reforming reactor for Um the feed / water / steam mixture supplied hydrogen-containing gas mixture. So z. B. in conventional Methanol reforming plants the metha prepared in the evaporator nol / water-steam mixture in a reforming reaction space passed and there using a CuO / ZnO catalyst materials according to the steam reforming reaction in a water Substance-rich reformate gas converted, this reformie ration reaction process two parallel, in the reforming reaction includes sub-processes running on the one hand Methanol cleavage in synthesis gas, i.e. H. into a carbon monoxide / what mixture of hydrogen, by means of pyrolysis and secondly the implementation of the carbon monoxide formed with the water of the supplied Methanol / water vapor mixture according to the water gas shift reaction in carbon dioxide and hydrogen. The water generated by it Material can then be used as a fuel cell system, for example Fuel are supplied.
Zur Steigerung der Wasserstoffausbeute und zur Minderung des Kohlenmonoxidgehalts des erzeugten Reformatgases ist es bekannt, dieses über eine CO-Shiftstufe zu führen, wo das Kohlenmonoxid über die Wassergas-Shiftreaktion mit Wasser zu zusätzlichem Was serstoff und Kohlendioxid umgesetzt wird. Des weiteren ist es bekannt, den im Reformatgas enthaltenen Wasserstoff mittels ei ner geeigneten Wasserstoffabtrennmembran selektiv abzutrennen, wozu die Abtrennmembran im Reformierungsreaktionsraum selbst oder einer nachgeschalteten Gasreinigungsstufe angeordnet sein kann. Der Verdampfer und der die endotherme Reformierungsreak tion durchführende Reformierungsreaktor werden geeignet beheizt, z. B. durch einen elektrischen Heizer, einen Gasbrenner oder eine katalytische Brennereinrichtung, die mit einem in der Anlage selbst erzeugten Brennstoff gespeist werden kann. Anlagen und Betriebsverfahren dieser Typen sind z. B. in den Patentschrif ten FR 1.417.757, FR 1.417.758 und US 4.981.676 sowie den Offen legungsschriften DE 44 23 587 A1 und EP 0 615 949 A2 offenbart.To increase the hydrogen yield and to reduce the Carbon monoxide content of the reformate gas generated is known this through a CO shift stage where the carbon monoxide about the water gas shift reaction with water to additional what hydrogen and carbon dioxide is implemented. Furthermore, it is known, the hydrogen contained in the reformate gas by means of egg selectively separate a suitable hydrogen separation membrane, why the separation membrane in the reforming reaction space itself or a downstream gas cleaning stage can. The vaporizer and the endothermic reforming freak reforming reactors are suitably heated, e.g. B. by an electric heater, a gas burner or a Catalytic burner device with one in the plant self-generated fuel can be fed. Plants and Operating methods of these types are e.g. B. in the patent document ten FR 1.417.757, FR 1.417.758 and US 4,981,676 and the Offen documents DE 44 23 587 A1 and EP 0 615 949 A2.
Speziell für die Anwendung in der Fahrzeugtechnik ist es aus Dy namik- und Bauraumproblemen wünschenswert, die Komponenten der Reformierungsanlage so klein und leicht wie möglich auszulegen. Gleichzeitig wird ein hoher Wirkungsgrad angestrebt, und es wird versucht, mit möglichst wenigen Komponenten auszukommen, insbe sondere mit möglichst wenigen Regelungs- und Steuereinheiten und zu erwärmenden Einbaugehäusen mit hoher Wärmekapazität. Des wei teren besteht gerade auch für diese mobile Anwendung der Wunsch nach einem guten Kaltstartverhalten. Bei Verwendung des Refor matgases für Brennstoffzellen besteht überdies die Anforderung, daß der Kohlenmonoxidgehalt sehr gering, typischerweise unter 50 ppm, liegen sollte, um entsprechende Vergiftungserscheinungen in den Brennstoffzellen zu vermeiden.It is made of Dy especially for use in vehicle technology namik and space problems desirable, the components of the Reformer system to be as small and light as possible. At the same time, a high level of efficiency is sought, and it will be tries to get by with as few components as possible, especially in particular with as few regulation and control units as possible and to be built-in housings with high heat capacity. The white There is also a desire for this mobile application after a good cold start behavior. When using the Refor matgases for fuel cells there is also the requirement that the carbon monoxide content is very low, typically below 50 ppm, should lie in to corresponding symptoms of intoxication to avoid the fuel cells.
Anlagen und Betriebsverfahren der eingangs genannten Art, bei denen der Gesamtreformierungsprozeß aus einer Pyrolysereaktion des Einsatzstoffs und einer davon räumlich getrennten Wassergas- Shiftreaktion des Pyrolyseproduktgases mit zugeführtem Wasser dampf in einem dem Pyrolysereaktor nachgeschalteten Shiftreaktor besteht, sind z. B. in den Offenlegungsschriften DE 28 32 136 A1 und DE 33 06 693 A1 angegeben. Während dort eine katalytische Pyrolysereaktion von Methanol oder einem anderen Alkanol bei Temperaturen zwischen etwa 200°C und etwa 600°C beschrieben wird, wird in der Patentschrift DE 34 22 608 C2 eine nicht- katalytische Pyrolyse von Methanol bei über 850°C vorgeschlagen.Plants and operating procedures of the type mentioned at the beginning which the overall reform process from a pyrolysis reaction of the feed and a spatially separated water gas Shift reaction of the pyrolysis product gas with supplied water steam in a shift reactor downstream of the pyrolysis reactor exists, z. B. in the published documents DE 28 32 136 A1 and DE 33 06 693 A1. While there is a catalytic Pyrolysis reaction of methanol or another alkanol Temperatures between about 200 ° C and about 600 ° C described is in the patent DE 34 22 608 C2 a non- Catalytic pyrolysis of methanol proposed at over 850 ° C.
In der Offenlegungsschrift EP 0 486 174 A1 wird zur Wasserstoff gewinnung eine Umsetzung eines Einsatzstoffs vorgeschlagen, die eine partielle Oxidation des Einstzstoffs unter Sauerstoffzufuhr zur Synthesegaserzeugung und eine nachgeschaltete Wassergas- Shiftreaktion des Synthesegases umfaßt.In the published patent application EP 0 486 174 A1 is hydrogen proposed implementation of a feedstock that partial oxidation of the feed with oxygen for synthesis gas generation and a downstream water gas Shift reaction of the synthesis gas comprises.
Bei einem in der Offenlegungsschrift JP 07-133101 (A) offenbar ten Reformer in Plattenstapelbauweise steht ein Einsatzstoff- Verdampfer mit einer CO-Shiftstufe eines mehrstufigen Reformie rungsreaktors in Wärmekontakt. Der gesamte Plattenstapelaufbau ist zudem durch die heißen Verbrennungsgase eines Brenners be heizbar, in welchem zugeführter Brennstoff nicht-katalytisch verbrannt wird.Apparently in one in laid-open specification JP 07-133101 (A) The stacker stacked reformer is equipped with a Vaporizer with a CO shift stage of a multi-stage reformie tion reactor in thermal contact. The entire stack of panels is also due to the hot combustion gases of a burner heatable, in which supplied fuel is non-catalytic is burned.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Reaktoranlage und eines zugehörigen Betriebsverfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, die sich auch für mobile Anwen dungen eignen und dabei ein geringes Gewicht, eine kompakte Bauform, eine einfache Regelbarkeit und eine hohe Wasser stoffausbeute bei geringer Kohlenmonoxidkonzentration sowie eine gute Kaltstartfähigkeit ermöglichen.The invention is a technical problem of providing a reactor plant and an associated operating method of type mentioned at the beginning, which is also suitable for mobile users suitable and lightweight, a compact Design, easy controllability and high water material yield with low carbon monoxide concentration and a enable good cold start capability.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Reaktorsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 sowie eines Betriebsverfahrens hierfür mit den Merkmalen des Anspruchs 7.The invention solves this problem by providing a Reactor system with the features of claim 1 or 2 and an operating method for this with the features of claim 7.
Die erfindungsgemäße Anlage trennt den Reformierungsreaktions prozeß in die Pyrolysereaktion und die Wassergas-Shiftreaktion als seriell nacheinander durchgeführte Teilprozesse auf, indem sie einen Pyrolysereaktor, dem der Einsatzstoff zwecks pyrolyti scher Spaltung zugeführt wird, und einen diesem nachgeschalteten Shiftreaktor beinhaltet, dem das Produktgas des Pyrolysereaktors zusammen mit dem für die Wassergas-Shiftreaktion benötigten Was ser zugeführt wird. Der Shiftreaktor kann dabei je nach Anwen dungsfall in einer gemeinsamen Baueinheit mit dem Pyrolysereak tor direkt an diesen anschließen oder als von diesem separierte Baueinheit realisiert sein. Durch die Trennung von Pyrolysereak tion und Wassergas-Shiftreaktion können die betreffenden Kompo nenten, d. h. der Pyrolysereaktor und der Shiftreaktor, optimal zur Durchführung des jeweiligen Teilprozesses des geamten Refor mierungsreaktionsprozesses ausgelegt werden. Es zeigt sich, daß eine derart aufgebaute Anlage, je nach Anwendungsfall ergänzt durch weitere, optionale Anlagenkomponenten, eine einfache Rege lung der Reformierung mit hoher Wasserstoffausbeute bei ausrei chend geringer Kohlenmonoxidkonzentration ermöglicht und sich die Anlage kompakt und mit geringem Gewicht bauen läßt.The plant according to the invention separates the reforming reaction process in the pyrolysis reaction and the water gas shift reaction as sub-processes carried out serially one after the other by a pyrolysis reactor to which the feedstock is used for pyrolyti shear cleavage is supplied, and a downstream Shift reactor contains the product gas of the pyrolysis reactor along with what was needed for the water gas shift reaction ser is supplied. The shift reactor can be used depending on the application case in a common unit with the pyrolysis reactor Connect the gate directly to it or as separate from it Unit be realized. By separating pyrolysis reac tion and water gas shift reaction can the respective compo nenten, d. H. the pyrolysis reactor and the shift reactor, optimal to carry out the respective sub-process of the entire refor Mation reaction process are designed. It shows, that a system constructed in this way, supplemented depending on the application through additional, optional system components, a simple rain reforming with high hydrogen yield with sufficient low carbon monoxide concentration and the system can be compact and lightweight.
Die Anlage nach Anspruch 1 umfaßt des weiteren einen speziellen Verdampfer für den Einsatzstoff, dem als Heizmittel sowohl eine anlagenintern gespeiste, katalytische Brennereinheit als auch eine externe Heizeinrichtung, z. B. eine elektrische Heizeinrich tung, zugeordnet sind. Die externe Heizeinrichtung kann dabei insbesondere für Kaltstarts aktiviert werden, um möglichst rasch dampfförmigen Einsatzstoff für die Pyrolysereaktion zur Verfü gung zu haben.The system of claim 1 further comprises a special one Evaporator for the feed, which is used as a heating medium internal catalytic burner unit as well an external heating device, e.g. B. an electric heater tion, are assigned. The external heating device can especially for cold starts to be activated as quickly as possible vaporous feed for the pyrolysis reaction available to have.
Die Anlage nach Anspruch 2 weist speziell eine dem Pyrolysereak tor zugeordnete katalytische Brennereinheit und eine Sauerstoff zufuhrleitung auf, über die ein sauerstoffhaltiges Gas in den Pyrolysereaktor geleitet werden kann. Dazu kann diese Leitung direkt in den Pyrolysereaktor münden oder stromaufwärts davon, beispielsweise in den Einsatzstoff-Verdampfer. Diese Sauerstoff zufuhr kann insbesondere bei einem Kaltstart dazu dienen, im Py rolysereaktor anfangs den Einsatzstoff partiell zu oxidieren, um mit der Wärme dieser exothermen Reaktion die Anlage schneller auf Betriebstemperatur zu bringen.The system according to claim 2 specifically has a pyrolysis reaction Tor assigned catalytic burner unit and an oxygen supply line through which an oxygen-containing gas in the Pyrolysis reactor can be passed. This line can do this open directly into the pyrolysis reactor or upstream of it, for example in the feed vaporizer. This oxygen Supply can serve especially in the event of a cold start in the Py rolysis reactor initially to partially oxidize the feedstock in order to with the heat of this exothermic reaction the plant faster to bring to operating temperature.
Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Anlage ist in den Py rolysereaktor und/oder in den Shiftreaktor eine jeweilige Was serstoffabtrennmembran integriert. Damit wird der im jeweiligen Reaktor gebildete Wasserstoff unmittelbar am Entstehungsort ab gezogen, was das betreffende Reaktionsgleichgewicht weiter zu gunsten der Wasserstofferzeugung verschiebt und dadurch zu einer möglichst vollständigen Umwandlung des Einsatzstoffs und folg lich einer hohen Wasserstoffausbeute beiträgt. Insbesondere läßt sich dadurch auch der Pyrolysereaktor sehr klein bauen.In a system developed according to claim 3 is in the Py rolysis reactor and / or in the shift reactor a respective What Integrated hydrogen separation membrane. So that in each Reactor formed hydrogen directly at the point of origin pulled what the reaction equilibrium in question further shifted in favor of hydrogen production and thereby to one complete conversion of the input material as possible and Lich contributes to a high hydrogen yield. In particular, lets the pyrolysis reactor is also made very small.
Bei einer nach Anspruch 4 weitergebildeten Anlage wird ein Ver dampfer zur Bereitstellung von Wasserdampf für den Shiftreaktor von einer anlagenintern gespeisten, katalytischen Brennereinheit und/oder mit Wärme aus dem Pyrolysereaktor oder dem Shiftreaktor beheizt, so daß eine weitere, externe Beheizung desselben meist entfallen kann.In a system developed according to claim 4, a Ver steamer to provide water vapor for the shift reactor from an internal catalytic burner unit and / or with heat from the pyrolysis reactor or the shift reactor heated, so that a further external heating of the same mostly can be omitted.
Dem Zweck die Anlage beim Kaltstart rasch auf Betriebstemperatur zu bringen, ist auch die im Anspruch 5 angegebene Verbindungs leitung vom Produktgasausgang des Pyrolysereaktors zur zugehöri gen katalytischen Brennereinheit förderlich, indem diese Verbin dungsleitung beim Kaltstart anfänglich wenigstens teilweise ge öffnet wird und dadurch aus dem Pyrolysereaktor austretendes Produktgas direkt der den Pyrolysereaktor beheizenden, katalyti schen Brennereinheit zugeführt wird. Im warmgelaufenen Betrieb kann dann die Verbindungsleitung ganz oder jedenfalls weitestge hend geschlossen werden.The purpose of the system quickly to operating temperature during a cold start to bring, is also the connection specified in claim 5 Line from the product gas outlet of the pyrolysis reactor to the associated gene catalytic burner unit conducive to this connection power line at cold start initially at least partially ge is opened and thereby emerging from the pyrolysis reactor Product gas directly from the catalytic heating the pyrolysis reactor the burner unit is fed. In warm operation can then completely or in any case the connecting line as far as possible be closed.
Gemäß einem vorteilhaften weitergebildeten Anlagenaufbau, wie er durch Anspruch 6 gegeben ist, sind die vorhandenen mehreren ka talytischen Brennereinheiten seriell hintereinandergeschaltet.According to an advantageous further-developed system structure, such as that of him is given by claim 6, the existing several ka analytical burner units connected in series.
Das Betriebsverfahren nach Anspruch 7 beinhaltet vorteilhafte Kaltstartmaßnahmen, um die Anlage rasch auf ihre normale Be triebstemperatur zu bringen. Dazu können eine oder mehrere der folgenden drei Maßnahmen dienen. Erstens kann eine externe, z. B. elektrische Beheizung des Einsatzstoff-Verdampfers vorgesehen sein. Zweitens kann im Pyrolysereaktor anfänglich eine partielle Methanoloxidation durchgeführt werden, wenn diesem neben Metha nol auch ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird. Drittens kann das Produktgas der Pyrolyse über die entsprechende Verbin dungsleitung, wenn vorhanden, direkt in die katalytische Bren nereinheit für den Pyrolysereaktor geleitet werden, so daß diese sehr schnell zur Aufheizung des Pyrolysereaktors beitragen kann.The operating method according to claim 7 includes advantageous Cold start measures to quickly return the system to its normal loading bring operating temperature. One or more of the serve the following three measures. First, an external, e.g. B. electrical heating of the feed material evaporator is provided his. Second, in the pyrolysis reactor there can initially be a partial one Methanol oxidation can be carried out if this in addition to metha an oxygen-containing gas is also supplied. Third can the product gas of the pyrolysis via the corresponding connec cable, if present, directly into the catalytic burner nereinheit for the pyrolysis reactor are passed so that this can contribute very quickly to heating the pyrolysis reactor.
Gemäß dem nach Anspruch 8 weitergebildeten Verfahren wird Metha nol als Einsatzstoff im Pyrolysereaktor bei einer Temperatur über 350°C katalytisch in CO und H2 gespalten, und das Kohlenmon oxid wird dann im Shiftreaktor mit Wasser durch eine katalyti sche Niedertemperatur-Shiftreaktion bei einer Temperatur von höchstens 380°C oder durch eine katalytische Hochtemperatur- Shiftreaktion bei einer Temperatur von mehr als 380°C in CO2 und weiteren Wasserstoff umgesetzt. Es zeigt sich, daß mit diesen Verfahrensbedingungen eine weitestgehend vollständige Methano lumsetzung mit hoher Wasserstoffausbeute und geringer CO-Kon zentration im Produktgas des Shiftreaktors erzielt werden kann.According to the method further developed according to claim 8, methanol is used as starting material in the pyrolysis reactor at a temperature above 350 ° C catalytically split into CO and H 2 , and the carbon monoxide is then in the shift reactor with water by a catalytic cal low-temperature shift reaction at a temperature of at most 380 ° C or by a catalytic high-temperature shift reaction at a temperature of more than 380 ° C in CO 2 and further hydrogen. It can be seen that a largely complete methanol conversion with high hydrogen yield and low CO concentration can be achieved in the product gas of the shift reactor using these process conditions.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An advantageous embodiment of the invention is in the Drawing shown and is described below.
Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm einer Reaktoranlage zur Methanolumsetzung zwecks Wasserstoffgewinnung.The single figure shows a block diagram of a reactor plant for methanol conversion for hydrogen production.
Die gezeigte Anlage eignet sich zur Wasserdampfreformierung ei nes Kohlenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoffderivats, insbeson dere von Methanol, durch Pyrolyse des Einsatzstoffs und an schließende Wassergas-Shiftreaktion des Pyrolyseproduktgases un ter Zufuhr von Wasserdampf und kann beispielsweise in einem Brennstoffzellenfahrzeug eingebaut werden, um dort den für die Brennstoffzellen benötigten Wasserstoff bereitzustellen. Der Einfachkeit halber wird die Anlage nachfolgend ohne Beschränkung der Allgemeinheit in Verwendung zur Methanolreformierung be schrieben.The system shown is suitable for steam reforming nes hydrocarbon or hydrocarbon derivative, in particular of methanol, by pyrolysis of the feedstock and other closing water gas shift reaction of the pyrolysis product gas and ter supply of water vapor and can, for example, in one Fuel cell vehicle to be installed there for the Fuel cells need to provide hydrogen. The For the sake of simplicity, the system is described below without restriction of general use in methanol reforming wrote.
Die Anlage beinhaltet einen Methanoltank 1, aus dem das dort be vorratete Methanol über eine Pumpe 2 einem Methanolverdampfer 3 zugeführt werden kann. Optional mündet zudem eine Sauerstoffzu fuhrleitung 4 in den Methanolverdampfer 3, wie punktiert ange deutet. Die Verdampferaustrittsseite ist mit der Eintrittsseite eines Pyrolysereaktors 5 verbunden, der einen geeigneten Metha nolspaltungskatalysator enthält, z. B. Platin. In den Pyrolyse reaktor 5 ist eine erste Wasserstoffabtrennmembran 6 integriert, die eine begrenzende Wandung des Pyrolysereaktionsraums bildet und an die sich auf der dem Pyrolysereaktionsraum gegenüberlie genden Seite ein erster Wasserstoffabzugsraum 7 anschließt, aus dem Wasserstoff über eine Auslaßleitung 8 abgezogen werden kann, der im Pyrolysereaktionsraum erzeugt und selektiv durch die Was serstoffabtrennmembran 6 hindurch in den Wasserstoffabzugsraum 7 diffundiert.The system contains a methanol tank 1 , from which the methanol stored there can be fed to a methanol evaporator 3 via a pump 2 . Optionally, an oxygen supply line 4 also opens into the methanol evaporator 3 , as indicated by dotted lines. The evaporator outlet side is connected to the inlet side of a pyrolysis reactor 5 , which contains a suitable methane nolfission catalyst, for. B. platinum. In the pyrolysis reactor 5 , a first hydrogen separation membrane 6 is integrated, which forms a delimiting wall of the pyrolysis reaction space and to which on the opposite side of the pyrolysis reaction space adjoins a first hydrogen discharge space 7 , from which hydrogen can be drawn off via an outlet line 8 , which is in the pyrolysis reaction space generated and diffused selectively through the What serstoffabtrennmembran 6 into the hydrogen discharge space 7 .
Über eine entsprechende Produktgasleitung 9 gelangt das im Py rolysereaktor 5 gebildete Produktgas in einen nachgeschalteten Shiftreaktor 10. In die Produktgasleitung 9 mündet eine von ei nem Wasserverdampfer 11 kommende Wasserdampfleitung 12, so daß dem Produktgas des Pyrolysereaktors 5 Wasserdampf beigemischt werden kann. Das benötigte Wasser wird einem Wassertank 13 ent nommen und über eine Pumpe 14 dem Wasserverdampfer 11 zuge führt. In den Shiftreaktor 10 ist eine zweite Wasserstoffab trennmembran 15 integriert, die eine begrenzende Wandung des Shiftreaktionsraums bildet und diesen von einem zweiten Wasser stoffabzugsraum 16 trennt, aus dem Wasserstoff über eine Aus laßleitung 17 abgezogen werden kann, der vom Shiftreaktionsraum durch die zweite Wasserstoffabtrennmembran 15 hindurch in den zweiten Wasser stoffabzugsraum 16 diffundiert. Der Shiftreaktionsraum enthält ein geeignetes Shift-Katalysatormaterial zur Katalysierung der Was sergas-Shiftreaktion, z. B. ein CuO/ZnO-Katalysatormaterial auf Al2O3-Träger. Optional kann der Methanolverdampfer 3 zusätzlich von einer elektrischen Heizeinrichtung 24, wie punktiert ange deutet, beheizt werden.Via a corresponding product gas line 9 , the product gas formed in the pyrolysis reactor 5 passes into a downstream shift reactor 10 . In the product gas line 9 opens a water vapor line 12 coming from egg nem water evaporator 11 , so that 5 water vapor can be added to the product gas of the pyrolysis reactor. The water required is removed from a water tank 13 and supplied to the water evaporator 11 via a pump 14 . In the shift reactor 10 , a second hydrogen separation membrane 15 is integrated, which forms a delimiting wall of the shift reaction space and separates it from a second hydrogen extraction space 16 , from which hydrogen can be drawn off via an outlet line 17, which can be removed from the shift reaction space through the second hydrogen separation membrane 15 diffuses into the second water extraction chamber 16 . The shift reaction space contains a suitable shift catalyst material for catalyzing the water gas shift reaction, e.g. B. a CuO / ZnO catalyst material on Al 2 O 3 support . Optionally, the methanol evaporator 3 can also be heated by an electric heating device 24 , as indicated by dotted lines.
Des weiteren beinhaltet die Anlage eine aus drei Einheiten be stehende katalytische Brennereinrichtung, von denen eine erste Brennereinheit 18a mit dem Wasserverdampfer 11, eine zweite Brennereinheit 18b mit dem Pyrolysereaktor 5 und eine dritte Brennereinheit 18c mit dem Methanolverdampfer 3 in Wärmekontakt steht. Die drei katalytischen Brennereinheiten 18a, 18b, 18c sind in der genannten Reihenfolge seriell von dem aus dem Shift reaktor 10 austretenden Restgas durchströmbar, wozu dieses über eine entsprechende Restgasleitung 19 vom Shiftreaktorausgang in die erste Brennereinheit 18a eingespeist werden kann. Der dort nicht genutzte Restgasanteil gelangt über eine erste Brennerver bindungsleitung 20a zur mittleren Brennereinheit 18b, mit deren Ausgang die dritte Brennereinheit 18c über eine zweite Brenner verbindungsleitung 20b verbunden ist. Das aus der letzten Bren nereinheit 18c austretenden Abgas 23 wird geeignet abgeführt.Furthermore, the system includes a three-unit catalytic burner device, of which a first burner unit 18 a with the water evaporator 11 , a second burner unit 18 b with the pyrolysis reactor 5 and a third burner unit 18 c with the methanol evaporator 3 is in thermal contact. The three catalytic burner units 18 a, 18 b, 18 c can be flowed through serially in the order mentioned by the residual gas emerging from the shift reactor 10 , for which purpose this can be fed into the first burner unit 18 a from the shift reactor outlet via a corresponding residual gas line 19 . The there unused residual gas fraction passes through a first Brennerver connecting line 20 a to the central burner unit 18 b, with the output of the third burner unit 18 c through a second connecting line burner 20 is connected b. The exhaust gas 23 emerging from the last burner unit 18 c is suitably discharged.
Außerdem ist optional eine Verbindungs- oder Bypassleitung 21 vorgesehen, wie gepunktet angedeutet, die den Pyrolysereaktor ausgang direkt mit dem Eingang der mit dem Pyrolysereaktor 5 in Wärmekontakt stehenden, zweiten Brennereinheit 18b verbindet. Des weiteren ist optional, wie ebenfalls gepunktet angedeutet, ein Wärmeübertrager 22 in Wärmekontakt mit dem Shiftreaktor 10, alternativ in Wärmekontakt mit dem aus diesem austretenden Rest gas, vorgesehen, der in nicht gezeigter Weise von dem vom Was sertank 13 zur Produktgasleitung 9 strömenden Wasserstrom durch strömt werden kann. Dabei kann der Wärmetauscher 22 je nach An wendungsfall den Wasserverdampfer 11 ersetzen oder seriell zu diesem in den Wasserströmungsweg geschaltet sein. In addition, a connecting or bypass line 21 is optionally provided, as indicated by dots, which connects the pyrolysis reactor output directly to the input of the second burner unit 18 b that is in thermal contact with the pyrolysis reactor 5 . Furthermore, as also indicated by dots, a heat exchanger 22 is optionally provided in thermal contact with the shift reactor 10 , alternatively in thermal contact with the gas emerging from it, which in a manner not shown by the water stream flowing from the water tank 13 to the product gas line 9 can be streamed. The heat exchanger 22 can, depending on the application, replace the water evaporator 11 or be connected in series to it in the water flow path.
Nachfolgend wird näher auf die Betriebsweise der gezeigten Anla
ge eingegangen. Ausgehend von einem Kaltstart wird Methanol aus
dem Methanoltank 1 über die Dosierpumpe 2 dem Methanolverdampfer
3 zugeführt. Dieser wird in der Startphase vor allem auch von
der elektrischen Heizeinrichtung 24 beheizt, wenn vorhanden, im
übrigen von der zugehörigen katalytischen Brennereinheit 18c.
Das Methanol, das eine niedrige Verdampfungsenthalpie besitzt,
wird dadurch verdampft und auf eine Temperatur von über 350°C
überhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 400°C und
480°C. Das überhitzte, gasförmige Methanol tritt dann in den Py
rolysereaktor 5 ein, in welchem es über die Pyrolyse gemäß der
Reaktionsgleichung
The mode of operation of the system shown is discussed in more detail below. Starting from a cold start, methanol is fed from the methanol tank 1 to the methanol evaporator 3 via the metering pump 2 . In the starting phase, this is also primarily heated by the electrical heating device 24 , if present, otherwise by the associated catalytic burner unit 18 c. The methanol, which has a low enthalpy of vaporization, is thereby evaporated and overheated to a temperature of over 350 ° C., preferably to a temperature between 400 ° C. and 480 ° C. The superheated, gaseous methanol then enters the pyrolysis reactor 5 , in which it is pyrolysed according to the reaction equation
CH3OH ↔ CO + 2.H2
CH 3 OH ↔ CO + 2.H 2
in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten wird, wobei die freie Enthalpie dieser endothermen Reaktion 129 kJ/mol beträgt. Die für diese endotherme Reaktion benötigte Wärme wird von der zugehöri gen, zweiten katalytischen Brennereinheit 18b erzeugt. Hierzu wird in der Startphase das aus dem Pyrolysereaktor 5 austretende Produktgas über die Bypassleitung 21, wenn vorhanden, direkt dieser Brennereinheit 18b zur Verbrennung des nicht im Pyrolyse reaktor 5 umgesetzten Methanols und des ggf. nicht durch die Wasserstoffabtrennmembran 6 hindurchdiffundierten Wasserstoffs zugeführt. Eventuell in dieser Brennereinheit 18b nicht umge setzter Brennstoff kann in der nachfolgenden, mit dem Methanol verdampfer 3 in Wärmekontakt stehenden Brennereinheit 18c zur Wärmeerzeugung genutzt werden.is split into carbon monoxide and hydrogen, the free enthalpy of this endothermic reaction being 129 kJ / mol. The heat required for this endothermic reaction is generated by the associated, second catalytic burner unit 18 b. To this end, in the starting phase is emerging from the pyrolysis reactor 5 product gas via the bypass line 21, if present, directly this burner unit 18 b to the combustion of the non reactor in the pyrolysis of 5 unreacted methanol and may not hindurchdiffundierten by the Wasserstoffabtrennmembran 6 hydrogen supplied. Possibly unconverted fuel in this burner unit 18 b can be used in the subsequent burner unit 18 c which is in thermal contact with the methanol evaporator 3 for heat generation.
Optional kann zur noch schnelleren Aufheizung der Anlage für den Startvorgang ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, über die Sauer stoffzufuhrleitung 4, wenn vorhanden, in den Pyrolysereaktor 5 geleitet werden. Genauer gesagt wird das sauerstoffhaltige Gas stromaufwärts des Pyrolysereaktors 5 parallel zum Methanol in den Methanolverdampfer 3 eingespeist und dort mit diesem ge mischt und erhitzt. Da der Methanolspaltungskatalysator, z. B. Platin, bei Anwesenheit von Sauerstoff auch die partielle Metha noloxidation katalysiert, läuft dann diese Reakton im Pyrolyse reaktor statt der Methanolspaltungsreaktion ab, solange die Sauerstoffzufuhr aufrechterhalten wird. Die von der exothermen partiellen Oxidationsreaktion erzeugte Wärme kann den Pyrolyse reaktor 5 in kürzester Zeit auf Betriebstemperatur bringen. Gleichzeitig liefert sie auch bereits Wasserstoff, der mit zu nehmender Erwärmung der Wasserstoffabtrennmembran 6 vermehrt durch diese hindurchzudiffundieren vermag und beispielsweise zur Speisung von Brennstoffzellen zur Verfügung steht. Mit diesem Betriebsmodus ist bei Bedarf bereits ein Teillastbetrieb eines angeschlossenen Brennstoffzellensystems und damit eines entspre chenden Kraftfahrzeugantriebs möglich.Optionally, for even faster heating of the system for the starting process, an oxygen-containing gas, such as air, can be passed through the oxygen supply line 4 , if present, into the pyrolysis reactor 5 . More specifically, the oxygen-containing gas is fed upstream of the pyrolysis reactor 5 parallel to the methanol in the methanol evaporator 3 and mixed and heated there with it. Since the methanol cleavage catalyst, e.g. B. platinum, in the presence of oxygen also catalyzes the partial methane oxidation, this reactor then runs in the pyrolysis reactor instead of the methanol cleavage reaction, as long as the oxygen supply is maintained. The heat generated by the exothermic partial oxidation reaction can bring the pyrolysis reactor 5 to operating temperature in a very short time. At the same time, it already supplies hydrogen which, with increasing heating of the hydrogen separation membrane 6, is increasingly able to diffuse through it and is available, for example, for supplying fuel cells. With this operating mode, partial load operation of a connected fuel cell system and thus a corresponding motor vehicle drive is already possible if required.
Um auch schon in der Startphase den Shiftreaktor 10 und den Was serverdampfer 11 weitgehend auf Normalbetriebstemperatur zu bringen, kann vorgesehen sein, nicht das gesamte, aus dem Pyro lysereaktor 5 austretende Produktgas über die Bypassleitung 21 direkt der zweiten Brennereinheit 18b, sondern wenigstens einen Teil davon dem Shiftreaktor 10 zuzuführen, um ihn durch diesen Prozeßgas-Wärmetransport zu erwärmen und im zugeführten Prozeß gas enthaltenes Kohlenmonoxid mit zunehmender Erwärmung über die Wassergas-Shiftreaktion umzusetzen. Das im Shiftreaktor 10 ge bildete Produktgas wird dann bis auf den mit zunehmender Erwär mung der dortigen Wasserstoffabtrennmembran 15 vermehrt durch diese hindurch selektiv abgezogenen Wasserstoff als Restgas der ersten katalytischen Brennereinheit 18a zugeführt, die ihrer seits die Beheizung des Wasserverdämpfers 11 bewirkt. Von dieser nicht genutzter Brennstoff kann in den nachfolgenden Brennerein heiten 18b, 18c genutzt werden.In order to bring the shift reactor 10 and what the server steamer 11 largely to normal operating temperature even in the starting phase, provision can be made for not all of the product gas emerging from the pyro lysis reactor 5 via the bypass line 21 directly to the second burner unit 18 b, but at least some of it of which feed to the shift reactor 10 in order to heat it by this process gas heat transport and to implement gas-containing carbon monoxide in the supplied process with increasing heating via the water gas shift reaction. The product gas formed in the shift reactor 10 is then supplied to the first catalytic burner unit 18 a, which, in turn, causes the heating of the water evaporator 11 , except for the increasing heating of the hydrogen separation membrane 15 there through this selectively withdrawn hydrogen. This unused fuel can be used in the subsequent burner units 18 b, 18 c.
Sobald dann die diversen Anlagenkomponenten im wesentlichen ihre Normalbetriebstemperatur erreicht haben, wird die Anlage auf Normalbetrieb umgeschaltet. Hierzu wird die eventuelle Sauer stoffzufuhr zum Pyrolysereaktor 5 gestoppt, und die elektrische Heizeinrichtung 24 kann in den meisten Anwendungsfällen abge schaltet werden. Gleichzeitig wird die optionale Bypassleitung 21 ganz oder jedenfalls weitgehend geschlossen. As soon as the various system components have essentially reached their normal operating temperature, the system is switched to normal operation. For this purpose, the possible supply of oxygen to the pyrolysis reactor 5 is stopped, and the electrical heating device 24 can be switched off in most applications. At the same time, the optional bypass line 21 is completely or at least largely closed.
Durch die Beendigung der Sauerstoffzufuhr wird die eventuell im Pyrolysereaktor 5 aktivierte partielle Methanoloxidation been det, und das dann ausschließlich zugeführte Methanol wird kata lytisch in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten. Der gebilde te Wasserstoff kann durch die zugehörige Wasserstoffabtrennmem bran 6 aus dem Pyrolysereaktionsraum abgezogen werden, was das Gleichgewicht der Methanolspaltungsreaktion zugunsten der Pro dukte verschiebt. Eine vollständige Methanolumwandlung wird da durch schon bei kürzerer Verweilzeit erreicht, so daß eine rela tiv kurze Lauflänge des Reaktionsgemischs und damit ein relativ geringes Bauvolumen des Pyrolysereaktors 5 ausreichen. Zu der Tatsache, daß sich der Pyrolysereaktor 5 klein bauen läßt, trägt auch bei, daß er in einem relativ hohem Temperaturbereich von über 350°C betrieben wird, in welchem die üblichen Methanolspal tungskatalysatoren eine hohe Aktivität aufweisen. Zudem ist die Permeabilität der Wasserstoffabzugsmembran 6 in diesem Tempera turbereich höher als bei niedrigen Temperaturen, so daß mehr Wasserstoff selektiv abgetrennt werden kann.When the oxygen supply is terminated, the partial methanol oxidation which may be activated in the pyrolysis reactor 5 is ended , and the methanol which is then supplied exclusively is cleaved catalytically into carbon monoxide and hydrogen. The hydrogen formed can be drawn off from the pyrolysis reaction space through the associated hydrogen separation membrane 6 , which shifts the equilibrium of the methanol cleavage reaction in favor of the products. A complete methanol conversion is achieved by even with a shorter residence time, so that a rela tively short run length of the reaction mixture and thus a relatively small volume of the pyrolysis reactor 5 are sufficient. To the fact that the pyrolysis reactor 5 can be built small, also contributes to the fact that it is operated in a relatively high temperature range of over 350 ° C, in which the conventional methanol cleavage catalysts have high activity. In addition, the permeability of the hydrogen vent membrane 6 at this temperature is turbereich higher than at low temperatures, so that more hydrogen can be selectively separated.
Das Produktgas des Pyrolysereaktors 5, im Normalbetrieb der An lage hauptsächlich Kohlenmonoxid und eventuell nicht abgetrenn ter Wasserstoff, wird über die Produktgasleitung 9 dem Shiftre aktor 10 zugeführt, wobei ihm verdampftes und überhitztes Wasser über die Wasserdampfleitung 12 zugeführt wird, das vom Wasser verdampfer 11 bereitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das über die Pumpe 14 aus dem Wassertank 13 entnommene Wasser über den Wärmeübertrager 22 vom Gasgemisch im Shiftreaktor 10 oder vom aus diesem austretenden Restgas verdampft werden.The product gas of the pyrolysis reactor 5 , in the normal operation of the system mainly carbon monoxide and possibly not separated ter hydrogen, is fed via the product gas line 9 to the shift actuator 10 , with evaporated and superheated water being supplied via the steam line 12 , which is prepared by the water evaporator 11 becomes. Alternatively or additionally, the water withdrawn from the water tank 13 via the pump 14 can be evaporated via the heat exchanger 22 by the gas mixture in the shift reactor 10 or by the residual gas emerging therefrom.
Im Shiftreaktor 10 wird dann das Kohlenmonoxid katalytisch über
die Wassergas-Shiftreaktion
In the shift reactor 10 , the carbon monoxide then becomes catalytic via the water gas shift reaction
CO + H2O ↔ CO2 + H2
CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2
mit Wasser zu Kohlendioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt, wobei diese Reaktion endotherm mit einer freien Enthalpie von 3 kJ/mol verläuft. Für die Temperatur im Shiftreaktor 10 kann ein Niedertemperaturbereich bis höchstens etwa 400°C, vorzugsweise weniger als 250°C, z. B. in der Größenordnung von 200°C, von ei nem Hochtemperaturbereich mit Shiftreaktionstemperaturen in der Größenordnung von 400°C und mehr, vorzugsweise zwischen 400°C und 480°C, unterschieden werden. Für die Niedertemperaturvarian te genügt es normalerweise, nur den Wasserverdampfer 11 oder den Wärmeübertrager 22 zur Wasserdampfbereitung einzusetzen. Für die Hochtemperaturvariante sind vorzugsweise beide Komponenten vor gesehen, wobei dann der Wasserdampf aus dem Wasserverdampfer 11 über den Wärmeübertrager 22 vom Produkt- bzw. Restgas des Shift reaktors 10 überhitzt werden kann.implemented with water to carbon dioxide and further hydrogen, this reaction being endothermic with a free enthalpy of 3 kJ / mol. For the temperature in the shift reactor 10 , a low temperature range up to at most about 400 ° C, preferably less than 250 ° C, z. B. in the order of 200 ° C, egg nem high temperature range with shift reaction temperatures in the order of 400 ° C and more, preferably between 400 ° C and 480 ° C. For the low-temperature variants, it is normally sufficient to use only the water evaporator 11 or the heat exchanger 22 for steam preparation. For the high-temperature variant, both components are preferably seen before, in which case the water vapor from the water evaporator 11 can be overheated by the product or residual gas from the shift reactor 10 via the heat exchanger 22 .
Der im Shiftreaktor 10 zusätzlich gebildete Wasserstoff wird über die dortige Wasserstoffabzugsmembran 15 selektiv abgezogen, wodurch wiederum das Reaktionsgleichgewicht der Wassergas-Shift reaktion zur Produktseite verschoben werden kann, was die Was serstoffausbeute weiter verbessert. Das aus dem Shiftreaktor 10 austretende Restgas aus nicht abgetrenntem Wasserstoff, nicht umgewandeltem Kohlenmonoxid und Wasser wird sukzessive den seri ellen katalytischen Brennereinheiten 18a, 18b, 18c zugeführt und dort vollständig unter Wärmeabgabe katalytisch verbrannt.The hydrogen additionally formed in the shift reactor 10 is selectively drawn off via the hydrogen discharge membrane 15 there, which in turn allows the reaction equilibrium of the water gas shift reaction to be shifted to the product side, which further improves the hydrogen yield. The light exiting the shift reactor 10 residual gas from unseparated hydrogen, unconverted carbon monoxide and water is successively seri the economic catalytic burner units 18 a, b 18, c 18, and supplied there catalytically burnt completely under heat.
Es versteht sich, daß neben dem gezeigten Beispiel und den hier zu oben erwähnten Varianten weitere Realisierungen der Erfindung möglich sind. Charakteristisch ist für diese jeweils die Tren nung des gesamten Reformierungsprozesses des eingesetzten Koh lenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoffderivats in die pyrolyti sche Spaltungsreaktion ohne Anwesenheit von Wasser und die nach geschaltete Wassergas-Shiftreaktion. Ersichtlich kann der Wärmebedarf des insgesamt endothermen Reformierungsprozesses ganz oder jedenfalls weitestgehend intern durch katalytische Verbrennung des Einsatzstoffs bzw. der daraus gewonnenen Produk te gedeckt werden. Durch den Einsatz einer jeweiligen Wasser stoffabtrennmembran läßt sich das Reaktionsgleichgewicht für beide Prozesse jeweils zugunsten der Wasserstofferzeugung und damit einer möglichst vollständigen Umwandlung des Einsatzstof fes verschieben. Eventuell im Pyrolysereaktor nicht gespaltenes Methanol kann noch im Shiftreaktor mit dem dort vorhandenen Was serdampf reformiert werden, was mit Hilfe des dortigen Katalysa tormaterials möglich ist.It goes without saying that in addition to the example shown and here in addition to the variants mentioned above, further implementations of the invention possible are. The door is characteristic of each the entire reform process of the Koh hydrogen or hydrocarbon derivative in the pyrolyti cleavage reaction without the presence of water and the after switched water gas shift reaction. Obviously the Heat requirement of the overall endothermic reforming process entirely or at least largely internally through catalytic Incineration of the input material or the product obtained from it be covered. By using a respective water material separation membrane, the reaction equilibrium for both processes in favor of hydrogen production and thus a complete conversion of the input material move fes. Possibly not split in the pyrolysis reactor Methanol can still in the shift reactor with what is there steam can be reformed, which with the help of the catalytic converter there door material is possible.
Wie aus den erwähnten Realisierungen deutlich wird, stellt die Erfindung eine Wasserdampfreformierungsanlage zur Wasserstoffge winnung zur Verfügung, die sich kompakt und mit geringem Gewicht bauen läßt, wozu insbesondere auch die Verschiebung der Reakti onsgleichgewichte durch die Abtrennmembranen in den beiden Reak toren beiträgt, die dadurch mit relativ kurzer Lauflänge ausge legt werden können. Der gewählte Einsatzstoff läßt sich voll ständig und mit hoher Wasserstoffausbeute bei hoher Wasserstoff selektivität von größer als 99,99999% zur Verwendung insbesonde re in Brennstoffzellen umwandeln. Die Trennung von Pyrolysereak tion und Wassergas-Shiftreaktion und die selbstregulierende, weitgehend interne Beheizung der Anlagenkomponenten mit Wärmebe darf ermöglicht eine relativ einfache Regelung der gesamten An lage.As is clear from the realizations mentioned, the Invention a steam reforming plant for Hydrogen Ge available, which is compact and light in weight can build, including in particular the shift of the reacti equilibria due to the separation membranes in the two reacts contributes gates, which results in a relatively short barrel length can be placed. The selected feed material can be filled constantly and with high hydrogen yield at high hydrogen Selectivity greater than 99.99999% for use in particular re convert into fuel cells. The separation of pyrolysis reac tion and water gas shift reaction and the self-regulating, largely internal heating of the system components with heat may allow a relatively simple regulation of the entire An location.
Claims (8)
- - einem Pyrolysereaktor (5), dem der Einsatzstoff zwecks Spal tung durch eine Pyrolysereaktion zuführbar ist, und
- - einem dem Pyrolysereaktor nachgeschalteten Shiftreaktor (10), dem zwecks Durchführung der Wassergas-Shiftreaktion das koh lenmonoxidhaltige Produktgas aus dem Pyrolysereaktor sowie Wasser zuführbar ist,
- - einen dem Pyrolysereaktor (5) vorgeschalteten Einsatzstoff- Verdampfer (3), dem eine anlagenintern gespeiste, katalytische Brennereinheit (18c) und eine externe Heizeinrichtung (24) zu geordnet sind.
- - A pyrolysis reactor ( 5 ) to which the feedstock can be fed by a pyrolysis reaction for the purpose of cleavage, and
- - A downstream of the pyrolysis shift reactor ( 10 ), the koh lenmonoxidhaltige product gas from the pyrolysis reactor and water can be supplied for the implementation of the water gas shift reaction,
- - One of the pyrolysis reactor ( 5 ) upstream feed evaporator ( 3 ), to which an internal system-fed, catalytic burner unit ( 18 c) and an external heating device ( 24 ) are assigned.
- - einem Pyrolysereaktor (5), dem der Einsatzstoff zwecks Spal tung durch eine Pyrolysereaktion zuführbar ist, und
- - einem dem Pyrolysereaktor nachgeschalteten Shiftreaktor (10), dem zwecks Durchführung der Wassergas-Shiftreaktion das koh lenmonoxidhaltige Produktgas aus dem Pyrolysereaktor sowie Wasser zuführbar ist,
- - dem Pyrolysereaktor (5) eine diesen beheizende, katalytische Brennereinheit (18b) und eine Sauerstoffzufuhrleitung (4) zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases zum Pyrolysereaktor zugeordnet sind.
- - A pyrolysis reactor ( 5 ), to which the feedstock can be fed by a pyrolysis reaction for the purpose of cleavage, and
- - A downstream of the pyrolysis shift reactor ( 10 ), the koh lenmonoxidhaltige product gas from the pyrolysis reactor and water can be supplied for the implementation of the water gas shift reaction,
- - The pyrolysis reactor ( 5 ) is assigned a heating, catalytic burner unit ( 18 b) and an oxygen supply line ( 4 ) for supplying an oxygen-containing gas to the pyrolysis reactor.
- - im Pyrolysereaktor (5) zugeführtes Methanol bei einer Tem peratur von über 350°C, vorzugsweise zwischen 400°C und 480°C, katalytisch in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten wird und
- - im Shiftreaktor (10) das im zugeführten Produktgas des Py rolysereaktors enthaltene Kohlenmonoxid mit zugeführtem Wasser durch eine katalytische Niedertemperatur-Shiftreaktion bei einer Temperatur von höchstens 380°C, vorzugsweise von höchstens 250°C, oder durch eine katalytische Hochtemperatur-Shiftreaktion bei einer Temperatur von mehr als 380°C, vorzugsweise zwischen 400°C und 450°C, zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt wird.
- - In the pyrolysis reactor ( 5 ) supplied methanol at a temperature of over 350 ° C, preferably between 400 ° C and 480 ° C, is catalytically split into carbon monoxide and hydrogen and
- - In the shift reactor ( 10 ), the carbon monoxide contained in the supplied product gas of the pyrolysis reactor with supplied water by a low-temperature catalytic shift reaction at a temperature of at most 380 ° C, preferably at most 250 ° C, or by a high-temperature catalytic shift reaction at one temperature of more than 380 ° C, preferably between 400 ° C and 450 ° C, is converted to carbon dioxide and hydrogen.
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