DE69516680T2

DE69516680T2 - Verfahren zur kontinuierlichen Steuerung des Wärmeinhaltes der Gaszufuhr bei einer Partialoxydationseinrichtung

Info

Publication number: DE69516680T2
Application number: DE69516680T
Authority: DE
Inventors: Wing-Chu Francis Fong; Robert Murray Suggitt; Raymond Frederick Wilson
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1994-01-07
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2015-06-20
Also published as: CN1143601A; EP0749939A1; CN1072185C; DE69516680D1; EP0749939B1; US5458808A; ES2148439T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Steuerung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes der Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung, bei der der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr Schwankungen unterliegt. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Steuerung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes einer solchen Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung, bei der Kreislaufsynthesegas als ein Moderator verwendet wird.
Partialoxidationsverfahren sind effiziente, umweltfreundliche Verfahren zur Herstellung mehrerer nützlicher Produkte, einschließlich Wasserstoff, Vorstufen für oxochemische Synthesen und Elektrizität. Eine Vielzahl von Einsatzgasen kann in Partialoxidationsverfahren verwendet werden, einschließlich Erdgas, Raffinerieabgasen, verflüssigtem Erdölgas, etc.. Diese Einsatzgase besitzen typischerweise unterschiedliche Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte pro Volumeneinheit (im weiteren als "Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt" bezeichnet), und deswegen wird ein Partialoxidationsverfahren typischerweise um ein spezifisches Einsatzgas herum konzipiert. Wie hierin verwendet, wird "Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt" als die Wärme definiert, die, nach vollständiger Verbrennung von paraffinischen, olefinischen und aromatischen Komponenten und nachdem jegliches Wasser in den flüssigen Zustand kondensiert ist, entwickelt wurde. In einer Partialoxidationsreaktion sind die primären Komponenten der Gaszufuhr, die nutzbare Wärme beisteuern, Kohlenwasserstoffe. Obgleich Wasserstoff und Kohlenmonoxid Wärme erzeugen, wenn sie mit Sauerstoff verbrannt werden, sind Wasserstoff und Kohlenmonoxid (zusammen mit Stickstoff und Kohlendioxid) in einer Partialoxidationsreaktion effektiv inert und tragen keine Wärme zur Partialoxidationsreaktion bei. Erdgas ist z. B. leicht defizitär im Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt für die Partialoxidationsreaktion. In diesem Falle wird überschüssiger Sauerstoff benötigt, um einen Teil des Synthesegases zu verbrennen, das erzeugt wird, um die gewünschte Betriebstemperatur in der Partialoxidationseinrichtung aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren hat insofern Nachteile, als mehr Sauerstoff erforderlich ist und mehr Produkt verbraucht wird. Vorwärmen des Erdgases kann diesen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltsdefizits teilweise ausgleichen, aber nicht vollständig.
Wenn das Einsatzgas einen zu hohen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt pro Volumeneinheit aufweist, z. B. über etwa 1.100 Btu/standard cubic foot (41 · 10&sup6; J/m³), wird ein Moderator zur Temperatursteuerung benötigt, um die Partialoxidationseinrichtung vor Überhitzung zu schützen. Ein Moderator ist ein Material, das dem Einsatzgas zugesetzt wird, um Wärmeenergie zu absorbieren, ohne signifikanter chemischer Veränderung zu unterliegen. In der Vergangenheit sind Partialoxidationseinrichtungen so konstruiert worden, daß sie mit spezifischen Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterialien mit bekannten, relativ stabilen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalten fertig wurden. Wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Beschickungsmaterials hoch genug ist, daß ein Moderator benötigt wird, werden Vorkehrungen getroffen, Dampf, CO&sub2; oder Wasser in die Partialoxidationseinrichtung auf einer steady-state-Basis einzuführen.
Wenn eine Partialoxidationseinrichtung unter Bedingungen betrieben wird, bei denen der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr sich über die Zeit verändern kann (z. B. wenn die Partialoxidationseinrichtung als ein Mittel zur Entsorgung von einem oder mehreren Raffinerieabgasen verwendet wird, deren kombinierter Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt variabel ist, in Abhängigkeit davon, welche Einheiten online sind), wird die herkömmliche steady-state-Zugabe von Moderator nicht die gewünschten Ergebnisse liefern, d. h. optimale Temperatur in der Partialoxidationseinrichtung. Wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr steigt, wird der Moderator unzureichend sein und die resultierende Gaszufuhr wird einen übermäßigen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt aufweisen, was zu unerwünscht höheren Betriebstemperaturen in einem Partialoxidationsreaktor führt. Wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr sinkt, wird der Moderator zu viel sein und die resultierende Gaszufuhr wird einen defizitären Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt aufweisen und niedrigere als optimale Partialoxidationsbetriebstemperaturen. Diese Unfähigkeit, sich schnell an den sich verändernden Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt eines Einsatzgases anzupassen, verhindert, daß das Betriebspersonal ein unterschiedliches Einsatzgas in einer Partialoxidationseinrichtung verwendet, ohne signifikante Veränderungen am Verfahrenskonzept zu machen, um sich an das unterschiedliche Einsatzgas anzupassen. Es ist unser Verständnis, daß es vor der vorliegenden Erfindung kein Partialoxidationsverfahren gegeben hat, das bei einer relativ konstanten, optimalen Temperatur mit relativ konstanter Sauerstoffzufuhr und einer relativ konstanten Gaszufuhr für die Partialoxidationseinrichtung arbeitet, alles während sie gleichzeitig mit einer Gaszufuhr betrieben wird, deren Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt variabel und von vornherein nicht bekannt ist.
Was benötigt wird, ist eine verläßliche, schnell wirkende (in der Größenordnung einiger Sekunden) Lösung für die Bereitstellung von mehr oder weniger Moderator für ein System, wenn sich der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Einsatzgases verändert. Das Vorsehen von Hochdruckdampf, Kohlendioxid oder Wasser im Standby, bereit, in die Vergaserzufuhr eingespritzt zu werden, ist kein effizientes, verläßliches Mittel zur Sicherstellung eines Moderators in dem Moment, in dem er benötigt wird.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein preiswertes, effizientes und verläßliches Mittel zum Einmischen eines Moderators oder Zusatzgases mit hohem Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt in ein Beschickungsmaterial zur Verfügung, sobald der Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt des Beschickungsmaterials von einem vorbestimmten wünschenswerten Niveau abweicht. Zusätzlich spritzt das Verfahren den Moderator oder das Zusatzgas mit hohem Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt in einer angemessenen Menge ein, um der Partialoxidationseinrichtung bei einem konstanten Sauerstoffdurchfluß ein Einsatzgas mit einem optimalen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt zuzuführen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verfahren mit einer Vielzahl von Beschickungsmaterialien, oder Kombinationen derselben, betrieben werden kann, die variierende und unvorhersehbare Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterialien aufweisen, ohne Veränderungen an der Verfahrensführung vornehmen zu müssen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur kontinuierlichen und sofortigen Steuerung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes einer Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung gerichtet, welches die Schritte umfaßt:
a) Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes, H&sub0;, einer Rohgaszufuhr;
b) Erstellen eines Signals, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, darstellt;
c) Übermitteln des Signales an eine Bewertungseinheit, die den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die:
i. eine Durchflußgeschwindigkeit für die Rohgaszufuhr, F&sub0;, gemäß der Gleichung unten:
F&sub0; = FD HD/H&sub0;
wenn H&sub0; größer als HD ist, oder ansonsten gemäß der Gleichung:
F&sub0; = FD; und
ii. eine Durchflußgeschwindigkeit für den Kreislaufgasstrom, FR, gemäß der Gleichung:
FR = FD - F&sub0;
bestimmt;
wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit einer Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt;
d) Einstellen der Durchflußgeschwindigkeit der Rohgaszufuhr in Übereinstimmung mit dem Wert F&sub0;, der in Schritt c) berechnet ist;
e) Einstellen des Durchflusses des Kreislaufgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FR, der in Schritt c) berechnet ist;
f) Vereinigen der Rohgaszufuhr und des Kreislaufgasstromes, wenn vorhanden, um die Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung zu bilden; und
g) partielles Oxidieren der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, um eine Synthesegasmischung herzustellen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfaßt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem die Schritte:
h) Umsetzen der Synthesegasmischung mit Dampf über einem Kohlenmonoxid- Konvertierungskatalysator, um das Kohlenmonoxid in eine konvertierte Gasmischung zu überführen, die primär Kohlendioxid und Wasserstoff einschließt; und
i) Reinigen der konvertierten Gasmischung, um hochreinen Wasserstoff und eine Ausschußgasmischung aus Verunreinigungen herzustellen.
In einer Variation der obigen Erfindung und ihrer bevorzugten Ausführungsform können die Schritte a), b) und c) des Verfahrens modifiziert werden, wobei
a) es zusätzlich das Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes, HR, eines Kreislaufgasstromes umfaßt;
b) es zusätzlich das Erstellen eines Signales umfaßt, das den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt des Kreislaufgasstromes darstellt, und
c) es umfaßt, daß sowohl das Signal, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, 110, als auch das Signal, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Kreislaufgasstromes, HR, darstellt, an eine Bewertungseinheit übermittelt wird, die den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die:
i. eine Durchflußgeschwindigkeit für die Rohgaszufuhr, F&sub0;, gemäß der Gleichung:
wenn H&sub0; größer als HD ist, oder ansonsten gemäß der Gleichung:
F&sub0; = FD; und
ii. eine Durchflußgeschwindigkeit für den Kreislaufgasstrom, FR, gemäß der Gleichung unten:
FR = FD - F&sub0;
bestimmt,
wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit einer Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt.
Die Schritte d) bis g) oder d) bis i) sind unverändert.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur kontinuierlichen und sofortigen Steuerung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes einer Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung mit unsicherer Zusammensetzung gerichtet, welches die Schritte umfaßt:
a) Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes der Rohgaszufuhr, H&sub0;, des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes eines Kreislaufgasstromes, HR, und des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes eines Zusatzgasstromes, HS;
b) Erstellen von Signalen, die die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte der Rohgaszufuhr, H&sub0;, des Kreislaufgasstromes, HR, und des Zusatzgasstromes, HS, darstellen;
c) Übermitteln der Signale an eine Bewertungseinheit, die den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die Durchflußgeschwindigkeiten für den Rohgasstrom, F&sub0;, den Kreislaufgasstrom, FR, und den Zusatzgasstrom, FS, gemäß den Gleichungen:
FR = FD - F&sub0;
FS = 0
wenn H&sub0; größer als HD ist, oder gemäß den Gleichungen:
FR = 0
FS = FD - F&sub0;
wenn H&sub0; kleiner als HD ist; oder gemäß den Gleichungen
F&sub0; = FD
FR = 0
FS = 0
wenn H&sub0; gleich HD ist,
bestimmt;
wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt;
d) Einstellen des Durchflusses des Kreislaufgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FR, der in Schritt c) berechnet ist;
e) Einstellen des Durchflusses des Zusatzgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FS, der in Schritt c) berechnet ist;
t) Einstellen der Durchflußgeschwindigkeit der Rohgaszufuhr in Übereinstimmung mit dem Wert F&sub0;, der in Schritt c) berechnet ist;
g) Vereinigen der Rohgaszufuhr, des Kreislaufgasstromes, falls vorhanden, und des Zusatzgasstromes, falls vorhanden, um die Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung zu bilden; und
h) partielles Oxidieren der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, um eine Synthesegasmischung herzustellen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfaßt.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform umfaßt das Verfahren außerdem die Schritte:
i) Umsetzen der Synthesegasmischung mit Dampf über einem Kohlenmonoxid- Konvertierungskatalysator, um das Kohlenmonoxid in eine konvertierte Gasmischung umzuwandeln, die primär Kohlendioxid und Wasserstoff einschließt; und
j) Reinigen der konvertierten Gasmischung, um hochreinen Wasserstoff und eine Ausschußgasmischung aus Verunreinigungen herzustellen.
Die Erfindung wird nunmehr nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der bei der praktischen Umsetzung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betroffenen Schritte ist; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur automatischen Überwachung des Kohlenstoff-Wärmeinhaltes einer Gaszufuhr und zum Senken oder Anheben desselben auf ein gewünschtes Niveau zur Verfügung, indem der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt einer Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung kontinuierlich gemessen und, wenn erforderlich, ein Moderator, der vorzugsweise ein Kreislaufsynthesegas umfaßt, oder ein Zusatzgas mit hohem Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt in einer Menge eingeführt wird, die ausreichend ist, um den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr auf ein gewünschtes Niveau zu senken oder anzuheben. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit jedem Verfahren für eine Partialoxidationseinrichtung mit gasförmiger Beschickung verwendet werden, wie etwa z. B. bei dem Verfahren, das in U. S.-Patent Nr. 5,152,976 beschrieben ist. Insbesondere kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um jedes Partialoxidationsverfahren zu verbessern, bei dem die Zusammensetzung der Gaszufuhr Veränderungen unterliegt, mit einer entsprechenden Veränderung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes.
Eine Partialoxidationseinrichtung wird typischerweise mit einer Kohlenwasserstoffbeschickung bei einer Temperatur von etwa 2.200ºF bis etwa 2.800ºF (etwa 1.205ºC bis etwa 1.540ºC) betrieben. Bei höheren Temperaturen können die refraktorischen Elemente und der Brenner durch übermäßige Temperaturen beschädigt werden. Einer der Faktoren, die die Betriebstemperatur der Partialoxidationseinrichtung bestimmen, ist der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr. Idealerweise sollte der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr bei einem Niveau liegen, daß der Wirkungsgrad der Partialoxidationseinrichtung optimiert wird, z. B. in der Nähe von etwa 900-1.100 Btu/SCF, z. B. etwa 1.000 (etwa 33,5 bis 41, z. B. etwa 37,25 · 10&sup6; J/m³). Der spezifische Wert hängt von weiteren Faktoren ab, einschließlich der Konstruktion der Partialoxidationseinrichtung und Beschickungsvorwärmung, Faktoren, die den Fachleuten bekannt sind.
Bezug nehmend auf Fig. 1 ermöglicht die vorliegende Erfindung dem Betreiberpersonal von Partialoxidationseinrichtungen, ein oder mehrere Beschickungsmaterialien einzusetzen, bereitgestellt als Rohgaszufuhren (2), wenn die Zusammensetzung solcher Beschickungsmaterialien (und die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte solcher Beschickungsmaterialien) sich häufig oder selten, ohne Warnung, und in großem Maße verändern kann. Der Betreiber kann dies tun und gleichzeitig einen relativ konstanten Sauerstoffdurchfluß durch einen Sauerstoffstrom (6) und Produktaustrag durch einen Produktstrom (8) aufrechterhalten. Außerdem bleibt der volumetrische Durchfluß der Gaszufuhr für die Partialoxidationseinrichtung durch die Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung im wesentlichen konstant. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich im Zusammenhang mit einer Erdölraffinerie, in der das Einsatzgas Raffinerieabgase aus verschiedenen Quellen (unten genauer beschrieben) sowie Erdgas umfassen kann.
Das Beschickungsmaterial, das im allgemeinen als Raffinerieabgas beschrieben wird, ist auch bekannt als Abfallgas, Ablaßgas, Nettogas oder Schwanzgas. Raffinerieabgas, wie hierin verwendet, bezeichnet allgemein verschiedene Gasströme, die durch die einzelnen Verarbeitungseinheiten erzeugt werden, die typischerweise in einer Raffinerie vorhanden sind. Raffinerieabgas enthält im allgemeinen gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe und andere Verunreinigungen, wie etwa organischen Schwefel, Stickstoffspezies und anorganische Substanzen, einschließlich H&sub2;S, COS, SOx, NH&sub3;, HCN und Arsin. Einige besondere Komponenten schließen H&sub2;, N&sub2;, O&sub2;, RSH, CH&sub4;, C&sub2;H&sub4;, C&sub2;H&sub6;, C&sub3;H&sub6;, C&sub3;H&sub8;, C&sub4;H&sub8;, C&sub4;H&sub1;&sub0;, C&sub5;H&sub1;&sub0;, C&sub5;H&sub1;&sub2;, CO, CO&sub2; und H&sub2;O ein. Die Verarbeitungseinheiten (nicht dargestellt), die Abgas (das Beschickungsmaterial für das vorliegende Verfahren) erzeugen können, können katalytische Wirbelschichtkrack(FCC)-Einheiten, thermische Krack-Einheiten, wie etwa Restverkokungseinheiten, Einheiten für verzögertes Verkoken oder Einheiten für Verkokung im Wirbelschichtbett, Einheiten zum katalytischen Reformieren, Hydrobehandlungseinheiten und Einheiten für Druckänderungsadsorption (PSA) sein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Viele dieser Verarbeitungseinheiten arbeiten unabhängig voneinander und es kann daher praktisch jede Kombination von diesen zu jedem Zeitpunkt Abgas produzieren. Die abgehenden Gase aus diesen Einheiten und alle anderen Quellen, z. B. Erdgas, werden in einem Mischtank (12) oder Puffertank gemischt, bevor sie zur Partialoxidationseinrichtung (18) geleitet werden.
Der Strom, der aus dem Mischtank (12) austritt, wird hierin als die vereinigte Rohgaszufuhr (4) bezeichnet. Es ist möglich, die vorliegende Erfindung mit nur einer Rohgaszufuhr (2) zu betreiben, und unter solchen Bedingungen wird die vereinigte Rohgaszufuhr (4) nur eine Rohgaszufuhr (2) umfassen, die nicht mit einer anderen vermischt worden ist. Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß die vereinigte Rohgaszufuhr (4) die Mischung aus mehr als einer Rohgaszufuhr (2) umfassen wird. Der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des vereinigten Abgases, der zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wird, kann dramatisch schwanken; die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte können z. B. zwischen etwa 600 Btu/SCF und etwa 2.000 Btu/SCF (zwischen etwa 2,2 · 10&sup6; J/m³ und etwa 7,5 · 10&sup6; J/m³) schwanken, in Abhängigkeit davon, welche Raffinerieeinheiten Abgas liefern.
Raffinerieabgas ist im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu etwa 40 Volumenprozent Wasserstoff einschließt, und hat typischerweise einen Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt von wenigstens etwa 600 Btu/SCF (etwa 2,2 · 10&sup6; J/m³). Wenn ein Abgasstrom mehr als 40 Volumenprozent Wasserstoff enthält, ist es im allgemeinen bevorzugt, einen Teil des Wasserstoffes durch z. B. Druckänderungsadsorption (nicht dargestellt) wiederzugewinnen und das restliche Gas (das nunmehr weniger als 40 Volumenprozent Wasserstoff enthält) als das Beschickungsmaterial im Verfahren der vorliegenden Erfindung einzusetzen. Wiedergewonnene Gase aus einem katalytischen Reformer oder Hydrobehandler enthalten z. B. typischerweise Methan, Ethan, Propan und Spurenmengen von höheren gesättigten Kohlenwasserstoffen zusammen mit Wasserstoff. In Abhängigkeit von der entfernten Wasserstoffmenge (wie etwa durch eine PSA-Einheit) kann der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt solcher Gase im Bereich von 600 bis 2.000 Btu/SCF (etwa 2,2 · 10&sup6; bis 7,5 · 10&sup6; J/m³) liegen.
Tabelle I wird vorgelegt, um die Konzentration der im Abgasbeschickungsmaterial vorhandenen Komponenten zu veranschaulichen. Eine typische Zusammensetzung eines Abgasstromes aus einer FCCU ist ebenfalls m Tabelle I bereitgestellt. TABELLE I
* - Werte stellen Molprozent dar, sofern nicht anders angegeben.
[600 - 2.000 Btu/SCF 2,2 · 10&sup6; bis 7,5 · 10&sup6; J/m³]
In einem typischen Partialoxidationsverfahren wird das Einsatzgas unter Druck gesetzt (14), um dem gewünschten Druck des Endproduktes zu entsprechen, plus einem Zuschuß für den Druckabfall, etwa 100 bis 150 psi (etwa 690 bis 1.035 kPa), der mit dem Durchgang durch die Partialoxidation (18) und anschließenden Verarbeitungsschritte zusammenhängt, d. h. das Einsatzgas wird auf etwa 400 bis etwa 2.200 psig (etwa 2,8 bis etwa 15,2 MPa) gebracht. Fakultativ kann das Einsatzgas in z. B. einem befeuerten Heizer oder Wärmetauscher vorgewärmt werden. Das Einsatzgas wird anschließend partiell oxidiert, um eine Synthesegasmischung (22) aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff herzustellen. Die Partialoxidationseinrichtung (18) wird mit dem Einsatzgas für die Partialoxidationseinrichtung (10) und Sauerstoff (6) beschickt, um die partielle Oxidation des Einsatzgases zu ermöglichen. Der Sauerstoff (6) wird separat vom Einsatzgas (10) in die Partialoxidationseinrichtung (18) durch einen Partialoxidationsbrenner (nicht dargestellt) eingeführt, wie etwa denjenigen, der in U. S. -Patent Nr. 3,874,592 beschrieben ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Partialoxidationseinrichtung (18) eine nichtkatalytische Partialoxidationseinrichtung; die einen mit refraktorischem Material ausgekleideten Druckbehälter (nicht dargestellt) und Hilfsgaskühlmittel (nicht dargestellt), wie etwa einen Wärmerückgewinnungsdampfgenerator oder eine Quenchkammer, die im folgenden weiter diskutiert wird, einschließt. Die Partialoxidationseinrichtung (18) wird typischerweise bei einer Temperatur von etwa 2.200ºF bis etwa 2.800ºF (etwa 1.205ºC bis etwa 1.540ºC) und einem Druck von etwa 200 psig bis etwa 2.000 psig (etwa 1,4 MPa bis etwa 13,8 MPa) betrieben. Die Verweilzeit der Reaktanten in der Partialoxidationseinrichtung (18) beträgt üblicherweise etwa 2 bis etwa 4 Sekunden. So wird eine vorbestimmte Menge des Einsatzgases in etwa 2 bis etwa 4 Sekunden partiell oxidiert. In der Partialoxidationseinrichtung (18) wird Synthesegas (22) (d. h. Kohlenmonoxid und Wasserstoff) hergestellt, vorzugsweise in einer Menge von wenigstens etwa 2,0 bis 3,5 Mol Synthesegas pro Mol Einsatzgas. Das Synthesegas wird in einem Quenchmedium (nicht dargestellt), wie etwa Wasser, abgekühlt. Die Mittel zum Quenchen des Synthesegases (z. B. ein Quenchbad) können in der Partialoxidationseinrichtung (18) enthalten sein oder können außerhalb der Einrichtung angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Endprodukt Wasserstoff. Der Synthesegasstrom (22) wird von der Partialoxidationseinrichtung (18) in einen Kohlenmonoxid-Konverter (20) geleitet. Genauer wird heißes Synthesegas (22) aus der Partialoxdiationseinrichtung (18) rasch durch direkten Kontakt mit Wasser (nicht dargestellt), wie oben beschrieben, beim Druck der Partialoxidationseinrichtung (18) abgekühlt und direkt dem Kohlenmonoxid-Konvertierungsreaktor (20) zugeleitet. Wie beschrieben in U. S.-Patent Nr. 3,545,926, wird ausreichend Wasser in das heiße Synthesegas hineinverdampft, um den Dampf zu liefern, der für die Konvertierungsreaktion erforderlich ist. Im Kohlenmonoxid- Konverter (20) wird der Dampf mit dem im Synthesegas vorhandenen Kohlemnonoxid zur Reaktion gebracht, um eine Konvertierungsgasmischung (24) herzustellen, die Kohlendioxid und Wasserstoff umfaßt. Bei Betriebsdrücken von etwa 1.000 psi (etwa 6,9 MPa) liegt die Gleichgewichtstemperatur des gequenchten Synthesegases (22) nahe 500ºF (288ºC). Da der Kohlenmonoxid-Konverter (20) bei Temperaturen von 500ºF bis 950ºF (260ºC bis 510ºC) arbeitet, vorzugsweise 550ºF bis 900ºF (288ºC bis 482ºC), könnte es notwendig sein, das Einlaßgas zum Kohlenmonoxid-Konverter (20) durch Wärmeaustausch gegen das Austrittsgas (nicht dargestellt) zu erwärmen. Die Kohlenmonoxid-Konvertierungsreaktion ist leicht exotherm und die Temperatur des Gases steigt über den Konvertierungskatalysator auf eine Temperatur von etwa 700ºF bis 950ºF (etwa 370ºC bis 510ºC) an, in Abhängigkeit von der vorhandenen Kohlenmonoxidmenge und den Gleichgewichtsbedingungen. Die Konvertierungsreaktion ist detaillierter in den U. S.-Patenten Nrn. 5,152,975 und 3,545,926 beschrieben.
Der nächste Schritt in dieser bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Reinigen der konvertierten Gasmischung (24). Die konvertierte Gasmischung (24) besteht primär aus Kohlendioxid und Wasserstoff, und aus Verunreinigungen, die typischerweise Stickstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Schwefelwasserstoff und Dampf einschließlich. Die konvertierte Gasmischung (24) wird abgekühlt, um Dampf zu kondensieren und Wasser zu entfernen (nicht dargestellt). Chlorid (vorhanden als HCl) und Ammoniak, falls überhaupt, kondensieren mit dem Wasser aus und werden aus dem Gas entfernt. Die konvertierte Gasmischung (24) wird vom Kohlenmonoxid-Konverter (20) zu einer Wasserstoff- Reinigungseinheit (26) geleitet, um restliche Verunreinigungen aus der konvertierten Gasmischung (24) zu entfernen.
Alle herkömmlichen Mittel zur Reinigung können eingesetzt werden. In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform ist die eingesetzte Reinigungseinheit jedoch eine Druckänderungsadsorptions(PSA)-Einheit (26), die die Verunreinigungen aus der konvertierten Gasmischung (24) durch Adsorbieren von Verunreinigungen auf einem sorbierenden Festbett aus einem unter Druck stehenden Gasstrom adsorbiert, um einen Strom aus unter Druck stehendem gereinigten Gas, z. B. Wasserstoff (28), zu liefern. Wenn das sorbierende Bett mit sorbierten Verunreinigungen gesättigt ist, wird das Bett off-stream genommen und die Verunreinigungen werden durch eine Reduktion im Gasdruck entfernt, desorbiert. Nachdem die Verunreinigungen entfernt worden sind, kann das sorbierende Bett für die Sorption von Verunreinigungen aus dem unter Druck stehenden Gasstrom wieder in Betrieb genommen werden. Der operative Wirkungsgrad kann durch Verwendung mehrerer Betten erhöht werden, die, durch Ventilanordnungen, in einer Art und Weise gegen den Strom des zu reinigenden Gases bewegt werden. Siehe z. B. U. S.-Patent 3,986,849. In anderen Reinigungsverfahren würde die konvertierte Gasmischung (24) typischerweise eine Behandlung mit einer Aminlösung durchlaufen, um saure Gase, wie etwa Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff, zu adsorbieren, gefolgt von einem Methanisierungsverfahren oder einem Kupferlaugenwaschverfahren, um Spuren von Kohlenstoffoxiden zu entfernen, und schließlich gefolgt von einem Molekularsiebtrocknerverfahren. Während die bevorzugten Mittel zum Bewirken der Reinigung der konvertierten Gasmischung (24) über die PSA- Einheit (26) erfolgt, sollte man verstehen, daß andere Mittel zum Reinigen der konvertierten Gasmischung (24), falls gewünscht, im Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Wie in Fig. 1 dargestellt, treten zwei Ströme aus der PSA-Einheit (26) aus. Einer der Ströme ist ein Ausschußgasstrom (8), der die abgetrennten Verunreinigungen einschließt, wie etwa N&sub2;, CO&sub2;, CO, CH&sub4;, NH&sub3; und H&sub2;S. Ebenfalls eingeschlossen im Ausschußgasstrom (8) ist eine kleine Menge von nicht-wiedergewonnenem H&sub2;.
Der zweite Strom, der aus der PSA-Einheit (26) austritt, ist ein hochreiner Wasserstoffstrom (28). Der mit dem Verfahren dieser Erfindung erzeugte Wasserstoff ist wenigstens etwa 99 Prozent rein. Der erzeugte hochreine Wasserstoff wird unter Verwendung herkömmlicher Mittel gewonnen und kann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Diese schließen Hydrobehandlung, Hydroverarbeitung, Hydrokracken, Methanolherstellung, Oxoalkoholherstellung, Isomerisationsverfahren, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet Kreislaufsynthesegas (30) als einen Moderator mit niedrigem Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, der auf Anforderung und bei hohem Druck verfügbar ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird Synthesegas als das Produkt einer Partialoxidationsreaktion definiert, das mit Wasser gewaschen worden ist, um teilchenförmiges Material zu entfernen, und das zusätzliche Verarbeitung erfahren haben kann oder nicht.
Das Kreislaufsynthesegas (30) kann an mehreren Punkten im Verfahren der vorliegenden Erfindung abgenommen werden. Wie oben beschrieben, tritt das Synthesegas, das durch eine Partialoxidationsreaktion erzeugt wird, aus dem Reaktor mit einer Temperatur von etwa 2.200-2.800ºF (1.205-1.540ºC) aus. Das Gas und alles assoziierte teilchenförmige Material werden entweder direkt in Wasser gequencht oder in einer Wärmerückgewinnungseinheit vor dem Waschen mit Wasser, um das teilchenförmige Material zu entfernen, abgekühlt. Wenn Wasserstoff das beabsichtigte, aus dem Synthesegas zu gewinnende Produkt ist, wird das Synthesegas aus der Partialoxidationseinrichtung (18) direkt in Wasser gequencht, gefolgt von Waschen mit Wasser. Das mit Wasser gewaschene Synthesegas (22) wird auch Dampf enthalten, in Mengen, die vom Systembetriebsdruck abhängen und ob Quenchen oder indirekter Wärmeaustausch verwendet wurde, um das aus dem Partialoxidationsreaktor austretende Material abzukühlen. In einer Ausführungsform kann das mit Wasser gewaschene Synthesegas (22) als ein Kreislaufsynthesegas verwendet werden, entweder direkt aus dem Gaswäscher oder nachdem es abgekühlt worden ist, um Dampf auszukondensieren, und mit Entfernung von flüssigem Wasser. Das mit Wasser gewaschene Synthesegas (22) kann über einen Kohlenmonoxid-Konvertierungskatalysator (20) geleitet werden, um im Gas vorhandenes Kohlenmonoxid in Wasserstoff und Kohlendioxid umzuwandeln (vorzugsweise mit mit Wasser gewaschenem Partialoxidationsreaktionsgas, das direkt in Wasser gequencht wurde). In einer anderen Ausführungsform kann die konvertierte Gasmischung (24) als ein Kreislaufsynthesegas (30) verwendet werden, entweder vor oder nach Abkühlen, um Dampf auszukondensieren, und Entfernen von flüssigem Wasser. Die abgekühlte, konvertierte Gasmischung (24) kann weiterbehandelt werden, um Sauergas und andere Verunreinigungen zu entfernen, wie etwa Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff (falls vorhanden). In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das resultierende Wasserstoffprodukt als ein Kreislaufsynthesegas (30) verwendet werden. Fig. 1 beschreibt diese Ausführungsform.
Wieder in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt können sogar die Ausschußgase (8), z. B. eine Mischung aus Kohlendioxid und Methan aus einer PSA, als ein Kreislaufgas für die Zwecke dieser Erfindung verwendet werden. Obgleich das Kreislaufsynthesegas, wie oben für die Zwecke dieser Erfindung definiert, von einer Reihe von Stellen abgezogen werden kann, wie oben beschrieben, sind zwei bevorzugte Quellen für das Kreislaufsynthesegas in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.
In Fig. 1 ist das bevorzugte Kreislaufsynthesegas Wasserstoff, der aus dem hochreinen Wasserstoffstrom (28) entnommen wird, der erzeugt wird, wenn andere aus dem Vergaser austretende Komponenten entfernt sind (z. B. mit einer Druckänderungsadsorptions-Einheit). Es sollte angemerkt werden, daß die Rückführung von Wasserstoff nicht notwendigerweise die Kapazität einer PSA-Einheit senkt, um Wasserstoffprodukt zu erzeugen. Die Kapazität einer PSA-Einheit hängt ab von der Menge der zu absorbierenden und anschließend verwerfenen Verunreinigungen.
In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Quelle des Kreislaufsynthesegases (30) der Strom der konvertierten Gassmischung (24). Die konvertierte Gasmischung (24) ist ein besonders attraktives Mittel für die Moderation einer einströmenden vereinigten Rohgaszufuhr (4). Die konvertierte Gasmischung (24) ist bei hohem (Partialoxidationseinrichtungs-)Druck verfügbar und kann in die vereinigte Rohgaszufuhr (4) mit variabler Zusammensetzung je nach Erfordernis während der Kompression (14) des Abgases eingeführt werden. Insbesondere muß das Raffinerieabgas, das im allgemeinen bei 100 psig (0,7 MPa) verfügbar ist, auf ca. 1.000 psig (ca. 6,9 MPa) komprimiert werden. Dies wird im allgemeinen in zwei Kompressionsstufen (14) erreicht. Die konvertierte Gasmischung (24) ist bei etwa 900 psig (6,2 MPa) verfügbar und kann in der Zwischenstufe der Abgaskompression (16) zugegeben werden. Schwere Komponenten im Abgas können aus dem Gas im Zwischenstufenkühler (16) nach der Kompression auskondensiert werden. Die Injektion des Kreislaufgases (30) in den Zwischenstufenkühler (16) wird den Partialdruck der schweren Komponenten senken und sie wird daher im allgemeinen verhindern, daß schwere Verbindungen kondensieren. Normalerweise werden die komprimierten Gase warm gehalten, sie sollten aber bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, um Flüssigkeitskondensation zu verhindern. Eine Temperatur von 400ºF (204ºC) wird Komponenten bis zu C&sub4;, und begrenzte Mengen von C&sub5; und C&sub6;, in der Gasphase halten. Die Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung (Raffmerieabgasstrom plus Kreislaufsynthesegas) kann einem Wärmeaustausch (indirektes Erwärmen) gegen das heiße Abgas aus der Kohlenmonoxid-Konvertierungseinheit (20) für diesen Zweck unterzogen werden (nicht dargestellt).
Die vorliegende Erfindung hält die Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung zur Partialoxidationseinrichtung (18) bei einer bestimmungsgemäßen Durchflußgeschwindigkeit, FD, und einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD. Die Auswahl der bestimmungsgemäßen Durchflußgeschwindigkeit und des bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes liegt im Können des Durchschnittsfachmannes und beruht auf Faktoren, die Produktvolumenanforderungen, Natur des Ausgangsmaterials, gewünschte Betriebstemperatur der Partialoxidationseinrichtung und Beschickungsmaterialvorwärmung, etc. einschließen, aber nicht hierauf beschränkt sind. Mittels der vorliegenden Erfindung bleibt der Partialoxidationsbetrieb stetig, mit Durchflußgeschwindigkeiten des Sauerstoffstromes (6), die im wesentlichen stetig sind, und Nettowasserstoffproduktion durch den Produktstrom (28), die im wesentlichen stetig ist, trotz Veränderungen im Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der vereinigten Rohgaszufuhr (4).
Der erste Schritt bei der Steuerung der Durchflußgeschwindigkeit des Einsatzgases und des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes ist die Bestimmung der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte H&sub0; der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und HR des Kreislaufgasstromes (30). Der nächste Schritt ist die Einstellung der Durchflußgeschwindigkeiten FR des Kreislaufgasstromes (30) und F&sub0; der vereinigten Rohgaszufuhr (4) gemäß den folgenden Gleichungen:
wenn H&sub0; größer als HD ist; oder
F&sub0; = FD (II)
wenn H&sub0; kleiner oder gleich HD ist; und
FR = FD - F&sub0;. (III)
Mit anderen Worten: Wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, H&sub0;, der vereinigten Rohgaszufuhr (4) über den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, ansteigt, dann wird die Durchflußgeschwindigkeit, F&sub0;, der vereinigten Rohgaszufuhr (4) gemäß Gleichung (I) gesenkt, die Durchflußgeschwindigkeit des Kreislaufgasstromes (30) gemäß Gleichung (III) berechnet und der Kreislaufgasstrom (30) mit der vereinigten Rohgaszufuhr (4) vereinigt, um die Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung zu bilden. Das Ergebnis ist eine Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung mit einer im wesentlichen konstanten Durchflußgeschwindigkeit, FD, und einem im wesentlichen konstanten Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD.
Unter normalen Partialoxidationsreaktionsbedingungen sind nur Spuren von Kohlenwasserstoff (im allgemeinen nur etwa 0,03 bis etwa 0,3 Molprozent Methan) im Synthesegasstrom (22) vorhanden. Wenn folglich das Kreislaufsynthesegas vom Synthesegasstrom (22) oder vom konvertierten Gasstrom (24) abgenommen wird, ist es effektiv ein inertes Moderatorgas in der Partialoxidationsreaktion. Wasserstoff, abgenommen vom Produktstrom (28), ist ebenfalls ein inertes Moderatorgas für die Partialoxidation. Wenn diese Gase als das Kreislaufmoderatorgas verwendet werden, ist der Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt HR des Kreislaufgasstromes (30) ungefähr Null und Gleichung (I) kann vereinfacht werden zu:
Kreislaufgas, das andererseits aus dem Ausschußgasstrom (8) aus der PSA-Einheit (26) abgenommen wird, kann bis zu etwa 5 Molprozent Methan aufweisen (insbesondere wenn Kohlendioxid daraus entfernt worden ist, z. B. durch Unterdrucksetzen und Abkühlen oder durch Sauergaswäsche). Das Ausschußgas kann daher Kohlenwasserstoff-Brennwerte für die Partialoxidationsreaktion beitragen. In diesem Fall kann der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Rückstromes nicht vernachlässigt werden und die Gleichung (I), einschließlich des HR- Terms, muß verwendet werden.
Genauer wird die Steuerung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes und der Durchflußgeschwindigkeit der Gaszufuhr (10) durch die folgenden Schritte erreicht:
Die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte H&sub0; der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und HR des Kreislaufgasstromes (30) werden durch Analysemittel für Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt (32) bestimmt, die alle Analysemittel für Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte sein können, die den Fachleuten bekannt sind oder noch entdeckt werden. Wenn der Synthesegasstrom (22), die konvertierte Gasmischung (24) oder der Wasserstoffstrom (28) abgenommen werden, um den Kreislaufgasstrom (30) zu liefern, kann der Schritt der Analyse des Kreislaufgases auf Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt übersprungen werden, weil es bekannt ist, daß er etwa Null ist.
Ein Mittel zur Bestimmung des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes H&sub0; der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und, falls erforderlich, des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes HR des Kreislaufgasstromes (30) erfolgt durch kernmagnetische Resonanz (nicht dargestellt). Eine solche Anwendung ist in U. S.-Patent 5,265,635 offenbart. Information über die chemische Zusammensetzung kann aus einem NMR-Spektrum erhalten werden, weil das Spektrum getrennte Signale enthält, die darüber etwas aussagen, wieviele verschiedene Arten von Protonen es in einem Molekül gibt. Die Position jedes Signals offenbart die elektronische Umgebung jedes Protons im Molekül oder in der Probe und die Intensität ist proportional zu der Anzahl jedes Protonentyps. Die Kohlenwasserstoffmoleküle, die eine Mischung umfassen, und die relative Konzentration jeder Komponente kann aus dem NMR-Spektrum bestimmt werden. Das NMR-Phänomen ist unabhängig vom physikalischen Zustand der Probe und jede wasserstoffhaltige Spezies, einschließlich H&sub2;, H&sub2;O, NH&sub3; und H&sub2;S, können daher durch Protonen-NMR identifiziert werden. Komponenten, die keinen Wasserstoff enthalten, z. B. N&sub2;, CO und CO&sub2;, werden mit Protonen-NMR nicht identifziert, und somit können die absoluten Konzentrationen von Kohlenwasserstoffen in einer Gasprobe durch Kalibrierung mit bekannten Zusammensetzungen bestimmt werden, die bei denselben Temperatur- und Druckbedingungen beobachtet werden. Die Analyse eines strömenden unter Druck stehenden Gases ist in einer nicht-intrusiven Art und Weise erhältlich und der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt pro Volumeneinheit rechtzeitig berechenbar, um alle notwendigen Verfahrensänderungen zu bewirken, bevor das Gas den Partialoxidationsreaktor (18) erreicht.
Der nächste Schritt ist, Signale zu erzeugen, die die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und des Kreislaufgasstromes (30) darstellen, und sie mit ersten Übertragungsmitteln (34) (die alle geeigneten Übertragungsmittel, z. B. Draht, umfassen) zu einer Bewertungseinheit (36) zu übermitteln.
Die Bewertungseinheit (36) kann jede geeignete Berwertungseinheit sein, wie etwa z. B. ein Computer oder eine logische Prozeßsteuereinheit. Die Bewertungseinheit (36) vergleicht H&sub0;, den gemessenen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der vereinigten Rohgaszufuhr (4), mit HD, dem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt. Als nächstes berechnet die Bewertungseinheit (36) Durchflußgeschwindigkeiten FR für den Kreislaufgasstrom (30) und F&sub0; für die vereinigte Rohgaszufuhr (4) gemäß den Gleichungen (I) bis (III) oben, die, wenn sie implementiert werden, wie unten beschrieben, eine Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung mit einer Durchflußgeschwindigkeit, die ungefähr der bestimmungsgemäßen Durchflußgeschwindigkeit, FD, entspricht und einem Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, der ungefähr dem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, entspricht, liefern werden.
Wenn der Kreislaufgasstrom (30) Synthesegas umfaßt, das aus dem Synthesegasstrom (22), der konvertierten Gasmischung (24) oder dem Wasserstoffstrom (28) entnommen ist, wobei von jedem dieser bekannt ist, daß sie einen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt von etwa Null besitzen, kann dieser Wert direkt in die Bewertungseinheit (36) einprogrammiert werden, ohne die Notwendigkeit, ihn zu messen oder Signale in Relation zu HR zu erzeugen und zu übermitteln. In diesem Falle ist es bevorzugt, Gleichung (IV) oben anstelle von Gleichung (I) zu verwenden.
Zusätzlich werden die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit, FD, und der bestimmungsgemäße Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, vorzugsweise direkt in die Bewertungseinheit (36) einprogrammiert.
Im nächsten Schritt werden die Durchflußgeschwindigkeiten, die für FR, die Durchflußgeschwindigkeit des Kreislaufgasstromes (30), und F&sub0;, die Durchflußgeschwindigkeit der vereinigen Rohgasszufuhr (4), berechnet worden sind, diesen Strömen auferlegt. Vorzugsweise wird das durch die folgenden Schritte bewerkstelligt. Die tatsächlichen Durchflußgeschwindigkeiten der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und des Kreislaufgasstromes (30) werden durch Durchflußerfassungsmittel (38) gemessen, die alle geeigneten Durchflußerfassungsmittel sein können, z. B. ein Turbometer oder ein Blendenströmungsmesser. Signale, die diese gemessene Durchflußgeschwindigkeiten darstellen, werden erzeugt und der Bewertungseinheit (36) durch zweite Übertragungsmittel (40) (z. B. Drähte) übermittelt. Die Bewertungseinheit (36) vergleicht die gemessenen Durchflußgeschwindigkeiten mit den berechneten Durchflußgeschwindigkeiten und erzeugt Signale; die Befehle für Ventile (42) darstellen, die im Kreislaufgasstrom (30) und in der vereinigten Rohgaszufuhr (4) angeordnet sind, um die tatsächlichen Durchflußgeschwindigkeiten dieser Ströme erforderlichenfalls nach oben oder unten zu regulieren, um die berechneten Durchflußgeschwindigkeiten einzustellen. Diese Signale werden an die Ventile (42) durch dritte Übertragungsmittel (44) übertragen.
Dies ist ein kontinuierlicher Prozeß. Jedes Mal, wenn sich der Kohlenwasserstoff Wärmeinhalt der vereinigten Rohgaszufuhr (4) verändert, werden die Durchflußgeschwindigkeiten der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und des Kreislaufgasstromes (30) so eingestellt, daß eine Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung mit einem ungefähr konstanten Durchfluß, der der bestimmungsgemäßen Durchflußgeschwindigkeit entspricht, und einem optimalen bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt bereitgestellt wird. Die Fachleute werden anerkennen, daß eine Toleranz eingebaut werden kann, so daß kleine Veränderungen im Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der vereinigten Rohgaszufuhr (4), die nicht ausreichend wären, um zu bewirken, daß die Partialoxidationseinrichtung außerhalb des bevorzugten Temperaturbereiches arbeitet, nicht bewirken werden, daß das Steuerungssystem reagiert.
In einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, stellt die vorliegende Erfindung auch sicher, daß der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung nicht unter den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt, HD, fallen wird. So werden, zusätzlich zu den Schritten, die bereits beschrieben sind, um den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung zu senken, wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, H&sub0;, der vereinigten Rohgaszufuhr (4) über den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt, HD, ansteigt, auch Schritte unternommen, um den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt der Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung zu erhöhen, wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, H&sub0;, der vereinigten Rohgaszufuhr (4) unter den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, fällt.
Allgemein wird, wenn der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der vereinigten Rohgaszufuhr (4) unter den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, fällt, dann kein Kreislaufsynthesegas zugegeben. Stattdessen wird ein Zusatzgasstrom (46), z. B. ein Gas mit einem hohen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, wie etwa verflüssigtes Erdölgas (das überwiegend Propan-Propylen ist), in die vereinigte Rohgaszufuhr (4) injiziert, um ihren Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt auf den bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt, HD, anzuheben.
Spezifisch schließt diese alternative Ausführungsform alle diejenigen Schritte ein, die die Ausführungsform umfassen, die in Fig. 1 dargestellt ist, und zusätzlich die folgenden Schritte:
Der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt Hs des Zusatzgasstromes (46) ist typischerweise bekannt oder wird durch Analysemittel für den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt (wie oben beschrieben) gemessen. Wenn Hs bekannt ist, kann er einfach in die Bewertungseinheit (36) einprogrammiert werden. Alternativ kann Hs durch Analysemittel für den Wärmeinhalt (32) gemessen und ein Signal erzeugt werden, das dem entspricht. Das Signal wird durch Übertragungsmittel (34) (wie oben beschrieben) an die Bewertungseinheit (36) (wie oben beschrieben) übermittelt. Die Bewertungseinheit (36) vergleicht den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt H&sub0; der vereinigten Rohgaszufuhr (4) mit dem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HD, und berechnet die gewünschten Durchflußgeschwindigkeiten F&sub0; für die vereinigte Rohgaszufuhr (4), FR für den Kreislaufgasstrom (30) und FS für den Zusatzgasstrom (46) gemäß den folgenden Gleichungen:
FR = FD = F&sub0;
F = 0
wenn H&sub0; größer als HD ist; oder gemäß den Gleichungen:
FR = 0
FS = FD - F&sub0;
wenn H&sub0; kleiner als HD ist, oder gemäß den Gleichungen:
F&sub0; = FD
FR = 0
FS = 0
wenn H&sub0; gleich HD ist,
wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit der Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung darstellt.
Der nächste zusätzliche Schritt ist, die Durchflußgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes (46) der für FS berechneten Durchflußgeschwindigkeit gleichzusetzen. Vorzugsweise wird das durch die folgenden Schritte bewerkstelligt. Die Durchflußgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes (46) wird unter Verwendung von Durchflußerfassungsmitteln (38) (wie oben beschrieben) gemessen. Ein Signal, das der Durchflußgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes (46) entspricht, wird erzeugt, vorzugsweise von den Durchflußerfassungsmitteln (38), und wird mit Übertragungsmitteln (40) (wie oben beschrieben) an die Bewertungseinheit (36) übermittelt. Die Bewertungseinheit (36) vergleicht dann die gemessene Durchflußgeschwindigkeit mit der berechneten Durchflußgeschwindigkeit FS für den Zusatzgasstrom (46) und erzeugt ein Signal, das einen Befehl an ein Ventil (42) darstellt, das im Zusatzgasstrom (46) angeordnet ist, um den Durchfluß zu erhöhen oder zu senken, wie dies erforderlich ist, um die Durchflußgeschwindigkeit der berechneten Durchflußgeschwindigkeit, FS, gleichzusetzen. Das Signal wird anschließend durch Übertragungsmittel (44) (wie oben beschrieben) an das Ventil (42) übermittelt, so daß die tatsächliche Durchflußgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes (46) auf den berechneten Wert eingestellt werden kann. Natürlich wird dies zusätzlich zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Schritten durchgeführt, wobei dieselben Maßnahmen hinsichtlich der vereinigten Rohgaszufuhr (4) und des Kreislaufgasstromes (30) ergriffen werden.
Diese erste alternative Ausführungsform führt zu einer Gaszufuhr (10) für die Partialoxidationseinrichtung, die einen relativ konstanten Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt und eine relativ konstante Durchflußgeschwindigkeit beibehält, trotz hoher und niedriger Fluktuationen im Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr.
In einer zweiten alternativen Ausführungsform wird der Kreislaufgasstrom (30) aus dem Wasserstoffproduktstrom (28) entnommen und der vereinigten Rohgaszufuhr (4) vor der Kompression zugesetzt. Dieser Strom wird anschließend vor der Kompression über einen Edelmetallkatalysator (nicht dargestellt) geleitet. Wenn Raffinerieabgas komprimiert wird, können instabile Spezies im Abgas während der Kompression des Gases Gummis bilden. Instabile Kohlenwasserstoffe, wie etwa Acetylen und Diolefine, können durch Hydrierung über einem Edelmetallkatalysator in stabilere Materialien umgewandelt werden. Daher kann die Zugabe von Kreislaufwasserstoff, verfügbar bei hohem Druck, zum Abgas, anschließendes Leiten der Mischung aus Wasserstoff und Abgas über einen Edelmetallkatalysator dazu dienen, gegen die Bildung von Ablagerungen in Gaskompressor/Wärmetauschern zu schützen.
Die folgenden Beispiele werden angeboten, um die Art und Weise und die Mittel für die praktische Umsetzung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel wird angeboten, um typische Durchflußgeschwindigkeiten und Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte für eine Partialoxidationseinrichtung zu veranschaulichen, die aus einer Mischung aus Raffinerieabgasen gespeist wird.
Folgende bestimmungsgemäßen und gemessenen Werte sind gegeben:
Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Kreislaufgases (HR) 0 Btu/SCF
Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr (H&sub0;) 1.419 Btu/SCF
Bestimmungsgemäßer Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Beschickung (HD) 1.000 Btu/SCF
Bestimmungsgemäßer Zufuhrstrom für die POx-Einheit (FD) 5,2 mmscfd
Die Bewertungseinheit würde die folgenden erwünschten Durchflußgeschwindigkeiten berechnen:
FR = 5,2 - 3,66 = 1,54 mmscfd

Beispiel 2

Dieses Beispiel wird angeboten, um typische Durchflußgeschwindigkeiten und Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte für eine Partialoxidationseinrichtung zu veranschaulichen, die von einer unterschiedlichen Mischung aus Raffinerieabgasen als die in Beispiel 1 verwendete Mischung gespeist wird und die eine Zusatzgaszufuhr mit hohem Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt erfordert.
Die folgenden Werte sind gegeben:
Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr (H&sub0;) 649 Btu/SCF
Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Zusatzgases (HR) 2.517 Btu/SCF
Bestimmungsgemäßer Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Beschickung (HD) 1.000 Btu/SCF
Bestimmungsgemäßer Zufuhrstrom für die Partialoxidationseinheit (FD) 5,2 mmscfd
Die Bewertungseinheit würde die folgenden Durchflußgeschwindigkeiten berechnen:
FS = 5,22 - 4,22 = 0,98 mmscfd

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen und sofortigen Steuerung des Kohlenwasserstoff- Wärmeinhaltes der Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung, welches die Schritte umfaßt:

a) Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes, H&sub0;, einer Rohgaszufuhr;

b) Erstellen eines Signals, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, darstellt;

c) Übermitteln des Signals an eine Bewertungseinheit, die den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die:

1. eine Durchflußgeschwindigkeit für die Rohgaszufuhr, F&sub0;, gemäß der Gleichung:

F&sub0; = HD/H&sub0;

wenn H&sub0; größer als HD ist, oder ansonsten gemäß der Gleichung:

F&sub0; = FD; und

ii. eine Durchflußgeschwindigkeit für den Kreislaufgasstrom, FR, gemäß der Gleichung:

FR = FD - F&sub0;

bestimmt;

wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit einer Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt;

d) Einstellen der Durchflußgeschwindigkeit der Rohgaszufuhr in Übereinstimmung mit dem Wert F&sub0;, der in Schritt c) berechnet ist;

e) Einstellen des Durchflusses des Kreislaufgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FR, der in Schritt c) berechnet ist;

f) Vereinigen der Rohgaszufuhr und des Kreislaufgasstromes, wenn vorhanden, um die Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung zu bilden; und

g) partielles Oxidieren der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, um eine Synthesegasmischung herzustellen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b) und c) des Verfahrens wie folgt modifiziert sind:

a) daß es zusätzlich das Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes, HR, eines Kreislaufgasstromes umfaßt;

b) daß es zusätzlich das Erstellen eines Signales umfaßt, das den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt des Kreislaufgasstromes darstellt, und

c) daß es umfaßt, daß sowohl das Signal, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Rohgaszufuhr, H&sub0;, als auch das Signal, das den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt des Kreislaufgasstromes, HR, darstellt, um eine Bewertungseinheit übermittelt wird, die den Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die:

i. eine Durchflußgeschwindigkeit für die Rohgaszufuhr, F&sub0;, gemäß der Gleichung:

wenn H&sub0; größer als HD ist, oder ansonsten gemäß der Gleichung:

F&sub0; = FD; und

ii. eine Durchflußgeschwindigkeit für den Kreislaufgasstrom, FR, gemäß der Gleichung unten:

FR = FD-F&sub0;

bestimmt;

wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit einer Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt.

3. Verfahren zur kontinuierlichen und sofortigen Steuerung des Kohlenwasserstoff- Wärmeinhaltes einer Gaszufuhr bei einer Partialoxidationseinrichtung mit unsicherer Zusammensetzung, welches die Schritte umfaßt:

a) Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes einer Rohgaszufuhr, H&sub0;, des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes eines Kreislaufgasstromes, HR, und des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes eines Zusatzgasstromes, HS;

b) Erstellen von Signalen, die die Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalte der Rohgaszufuhr, H&sub0;, des Kreislaufgasstromes, HR, und des Zusatzgasstromes, Hs, darstellen;

c) Übermitteln der Signale an eine Bewertungseinheit, die den Kohlenwasserstoff- Wärmeinhalt der Rohgaszuführ, H&sub0;, mit einem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, vergleicht und die Durchflußgeschwindigkeiten für den Rohgasstrom, F&sub0;, den Kreislaufgasstrom, FR, und den Zusatzgasstrom, FS, gemäß den Gleichungen:

FR = FD - F&sub0;

FS = 0

wenn H&sub0; größer als HD ist, oder gemäß den Gleichungen:

FR = 0

FS = FD = F&sub0;

wenn H&sub0; kleiner als HD ist; oder gemäß den Gleichungen

F&sub0; = FD

FR = 0

FS = 0

wenn H&sub0; gleich HD ist,

bestimmt;

wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt;

d) Einstellen des Durchflusses des Kreislaufgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FR, der in Schritt c) berechnet ist;

e) Einstellen des Durchflusses des Zusatzgasstromes in Übereinstimmung mit dem Wert FS, der in Schritt c) berechnet ist;

f) Einstellen der Durchflußgeschwindigkeit der Rohgaszufuhr in Übereinstimmung mit dem Wert F&sub0;, der in Schritt c) berechnet ist;

g) Vereinigen der Rohgaszufuhr, des Kreislaufgasstromes, wenn vorhanden, und des Zusatzgasstromes, wenn vorhanden, um die Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung zu bilden; und

h) partielles Oxidieren der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, um eine Synthesegasmischung herzustellen, die Kohlenmonoxid und Wasserstoff umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt:

(A) Umsetzen der Synthesegasmischung mit Dampf über einem Kohlenmonoxid- Konvertierungskatalysator, um das Kohlenmonoxid in eine konvertierte Gasmischung umzuwandeln, die primär Kohlendioxid und Wasserstoff einschließt, und

(B) Reinigen der konvertierten Gasmischung, um hochreinen Wasserstoff und eine Ausschußgasmischung aus Verunreinigungen herzustellen.

5. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohgaszufuhr ein Raffinerieabgas umfaßt.

6. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohgaszufuhr eine erste Raffinerieabgaszufuhr, die aus einer ersten Quelle stammt, und wenigstens eine weitere Raffinerieabgaszufuhr, die aus wenigstens einer weiteren Quelle stammt, umfaßt, wobei diese Zufuhren vermischt werden, um die Rohgaszufuhr zu liefern.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Raffinerieabgase in einem Speicherbehälter vermischt werden.

8. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislaufgasstrom mit Wasser gewaschenes abgehendes Synthesegas aus der Partialoxidationseinrichtung umfaßt.

9. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislaufgasstrom Synthesegas umfaßt, nachdem es mit Dampf über dem Kohlenmonoxid-Konvertierungskatalysator umgesetzt worden ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislaufgasstrom Wasserstoff umfaßt, das im Reinigungsschritt hergestellt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislaufgasstrom Ausschußgase umfaßt, die im Reinigungsschritt hergestellt sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislaufgasstrom Wasserstoff umfaßt, das im Reinigungsschritt hergestellt ist, und der Kreislaufgasstrom und die Rohgaszufuhr nach ihrer Vereinigung über einen Edelmetallkatalysator geleitet werden.

13. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeiten des Kreislaufgasstromes und der Rohgaszufuhr mit Hilfe von Ventilen eingestellt werden, die in den entsprechenden Strömen angeordnet sind.

14. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, bestimmt und mit dem bestimmungsgemäßen Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD, kontinuierlich verglichen wird und die Durchflußgeschwindigkeit der Rohgaszuführ, F&sub0;, die Durchflußgeschwindigkeit des Kreislaufgasstromes, FR, und die Durchflußgeschwindigkeit des Zusatzgasstromes, FS, (wenn ein Zusatzgasstrom vorhanden ist) sofort eingestellt werden, wann immer der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Rohgaszufuhr, H&sub0;, größer ist als der bestimmungsgemäße Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung, HD.

15. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, H&sub0;, der Rohgaszufuhr, der Kohlenwasserstoff Wärmeinhalt, HR, des Kreislaufgasstromes und der Kohlenwasserstoff-Wärmeinhalt, HS, des Zusatzgasstromes (wenn ein Zusatzgasstrom vorhanden ist) mit Hilfe der NMR- Spektroskopie bestimmt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt:

a) Bestimmen des Kohlenwasserstoff-Wärmeinhaltes eines Zusatzgasstromes, HS;

b) Einprogrammieren des Wertes für HS in die Bewertungseinheit;

c) Bestimmen der Durchflußgeschwindigkeiten für den Rohgasstrom, F&sub0;, den Kreislaufgasstrom, FR, und den Zusatzgasstrom, FS, gemäß den Gleichungen:

F&sub0; - FD HD/H&sub0;

FR = FD - F&sub0;

FS = 0

wenn H&sub0; größer als H&sub0; ist, oder gemäß den Gleichungen:

FR = 0

FS = FD - F&sub0;

wenn H&sub0; kleiner als HD ist; oder gemäß den Gleichungen

F&sub0; = FD

FR = 0

FS = 0

wenn H&sub0; gleich HD ist,

wobei FD die bestimmungsgemäße Durchflußgeschwindigkeit der Gaszufuhr der Partialoxidationseinrichtung darstellt,

d) Einstellen des Durchflusses des Zusatzgasstromes gemäß dem berechneten Wert FS.