DE3501459A1

DE3501459A1 - Verfahren zur erzeugung von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)/co-synthesegas und co

Info

Publication number: DE3501459A1
Application number: DE19853501459
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 8000 München Kandziora; Siegfried 8195 Egling Michel
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3501459C2

Description

Verfahren zur Erzeugung von H2/CO-Synthesegas
und CO ~ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von H2/ CO-Synthesegas und CO.
Zur Erzeugung vieler Chemikalien aus H2 und CO (wie z.B.
Essigsäure, Athylenglykol, Vinylacetat durch Karbonylierung von Methanol mit CO) werden sehr niedrige H2/CO-Mol-Verhältnisse benötigt. Der CO-Gehalt eines üblichen Steamreforming-Verfahrens ist jedoch zu gering, um den CO-Bedarf (z.B. des stöchiometrischen Methanol-Synthesegases und der CO-Fraktion) zu decken, ohne gleichzeitig H2-Uberschuß zu produzieren. Dieser bei der Erzeugung derartiger H2/CO-Produktverhältnisse durch Steamreforming zwangsläufig erzeugte H2-Uberschuß führt gegenüber dem vorliegenden Konzept zu höheren Kapital- und Betriebskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Synthese ein stochiometrisches Synthesegas zur Verfügung zu stellen und gleichzeitig eine Rein-CO-Fraktion zu gewinnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gegebenenfalls schwefelfreie oder cntschwefelte Nohlenwas- waserstoffe in Gegenwart von CO2 als Sauerstoff liefernder Komponente in einem Reformer durch endotherme katalytische Oxidation in ein überwiegend aus H2 und CO bestehendes Reformiergas umgewandelt werden, daß aus dem Reformiergas CO2 ganz oder teilweise Abgetrennt wird, daß aus einem ersten Teil des CO2-freien Refornierqases eine CO- und H2-Fraktion abgetrennt werden und daß ein zweiter Teil des CO2-freien Reformiergases zusammen mit zusätzlichem H2 einer Synthese zugeführt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein Reformiergas erzeugt, das ein für die Gewinnung von Synthesegas und Rein-CO erforderliches CO/H2-Verhältnis und einen äußerst geringen CH4-Gehalt von ca. 0,01 Vol.% aufweist. Es wird also ein Reformiergas mit einem CO-Gehalt erzeugt, der genau den für die Gewinnung eines stöchiometrischen Synthesegases und von CO jeweils erforderlichen Mengenverhältnissen entspricht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Kohlenwasserstoff-Strom mit möglichst hohem CO-Gehalt als Reformiereinsatz verwendet wird. Hierfür kommen z.B. natürliche Erdgase, Restgase aus Druckwechseladsorptionsanlagen zur H2-Reinigung, Faulgase aus Kläranlagen oder Deponien, Reichgas aus der katalytischen Umformung schwerer Kohlenwasserstoffe oder sonstige Gasgemische in Frage.
In diesen Reformiereinsatz wird zusätzlich gerade so viel CO2 aus der abgetrennten CO2-Fraktion zurückgeführt, daß das erforderliche H2/CO-Produktmengenverhältnis im Reformiergas entsteht, ohne daß ein überschuß an H2 auftritt.
Hierzu wird die abgetrennte CO2-Fraktion ganz oder teilweise in das C02-haltige Gasgemisch vor den Reformer zurückgeführt oder zusätzlich zu der abgetrennten CO2-Fraktion Fremd-CO2 in das Gasgemisch vor den Reformer eingespeist.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist dabei vorgesehen, als H2 das nach der CO-Entfernung verbleibende H2-Restgas zu verwenden.
In dem Reformiergas wird je nach dem erforderlichen H2/CO-Produktmengenverhältnis ein Gehalt von 29 bis 75 Vol.% CO eingestellt. Nach Zumischung des zusätzlich erforderlichen H2 steht damit ein stöchiometrisches Synthesegas zur Verfügung.
Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels für die Erzeugung eines stöchiometrischen Methanol-Synthesegases und einer Rein-CO-Fraktion (zur Herstellung von Essigsäure und Methanol) näher erläutert.
In dem dargestellten Blockschema werden über Leitung 1 99,5 kmol/h eines Einsatzes der folgenden Zusammensetzung herangeführt und in einen Reformer 2 geleitet: H2 9,7 kmol/h CO 0,5 kmol/h CO2 24,8 kmol/h CH4 26,7 kmol/h H2O 37,8 kmol/h Dem Einsatz werden dabei 11,5 kmol/h rückgeführtes CO2 (10,7 kmol/h CO2, 0,8 kmol/h Wasser) aus Leitung 3 zugemischt.
In dem Reformer 2 wird unter einem Druck von 2 bis 20 bar und einer Temperatur von 900 bis 11000C der Einsatz durch katalytische Oxidation in Gegenwart von dem als Sauerstofflieferant dienenden CO2 umgesetzt. Über Leitung 5 werden 163,6 kmol/h Reformiergas bestehend aus: H2 67,98 kmol/h CO 49,00 kmol/h CO2 13,70 kmol/h CH4 0,02 kmol/h H20 32,90 kmol/h abgezogen. Aus einem Teil des Reformiergases wird in 6 das CO2 abgetrennt, das über Leitung 3 rückgeführt wird.
Das CO2 -freie Gas wird über Leitung 7 abgezogen und zum Teil mit dem nicht von CO2 befreiten Reformiergas aus Leitung 8 und Roh-H2 aus Leitung 9, auf die noch eingegangen wird, vermischt und über Leitung 10 als Methanolsynthesegas in einer Mengen von 100 kmol/h der Zusammensetzung: H2 67,39 kmol/h CO 29,60 kmol/h CO2 3,00 kmol/h CH4 0,01 kmol/h gewonnen.
Der verbleibende Teil des CO2-freien Gases in Leitung 7 wird einer CO-Reinigung 11 unterzogen, bei der Rest-H2 abgetrennt und über Leitung 9 dem Methanolsynthesegas zugeführt wird. Über Leitung 12 können 20 kmol/h Rein-CO, das noch 0,59 kmol/h H2 sowie 0,01 kmol/h CH4 enthält, gewonnen werden.
Zur Unterfeuerung wird im Reformer über Leitung 4 Heizmedium zugeführt. Das im Reformer und in einer Wärmerückgewinnungsanlage 13 entstehende Rauchgas wird über Leitung 14 abgeführt und weiterverarbeitet. Über Leitung 15 kann Mitteldruckdampf aus der Wärmerückgewinnungsanlage 13 gewonnen werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von H2/CO-Synthesegas und CO, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls schwefelfreie oder entschwefelte Kohlenwasserstoffe in Gegenwart von CO2 als Sauerstoff liefernder Komponente in einem Reformer durch endotherme katalytische Oxidation in ein überwiegend aus H2 und CO bestehendes Reformierqas ur;Ke7andelt werden, daß aus dem Reformiergas C02 ganz oder teilweise abgetrennt -wird, daß aus eine ersten Teil des CO2-freien Reformietgases eine CO- und eine H2-Fraktion abgetrennt werden und daß ein zweiter Teil des CO2-freien Reformiergases zusammen mit zusätzlichem H2 einer Synthese zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als H, 2 das nach der CO-Entfernung verbleibende H2-Restgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnEt, daß die abgetrennte CO2-Fraktion ganz oder teilweise in das CO2-haltige Gasgemisch vor dem Reformer zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der abgetrennten CO2-Fraktion Fremd-CO2 in das Gasgemisch vor dem Reformer eingespeist wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reformiergas nach der CO2-Entfernuny ein CO-Gehalt zwischen 29 und 75 Vol.% eingestellt wird.