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WO2020193254A1 - Verfahren zur herstellung von wasserstoff und kohlenstoff aus einem kohlenwasserstoffhaltigen gas - Google Patents

Verfahren zur herstellung von wasserstoff und kohlenstoff aus einem kohlenwasserstoffhaltigen gas Download PDF

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Publication number
WO2020193254A1
WO2020193254A1 PCT/EP2020/057114 EP2020057114W WO2020193254A1 WO 2020193254 A1 WO2020193254 A1 WO 2020193254A1 EP 2020057114 W EP2020057114 W EP 2020057114W WO 2020193254 A1 WO2020193254 A1 WO 2020193254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluidized bed
catalyst material
carbon
metal
hydrocarbon
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/057114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Hiebl
Hanspeter Ofner
Norbert Rein
Johann Wurm
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of WO2020193254A1 publication Critical patent/WO2020193254A1/de

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    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane

Definitions

  • the invention relates to a method for producing hydrogen and carbon from one
  • Hydrocarbon-containing gas by reaction on a metal and / or metal oxide-containing catalyst material in a fluidized bed.
  • Hydrocarbons in hydrogen and carbon are known, for example, from WO2011029144 or WO2016154666. Such hydrogen production is the energy source
  • Carbon from the hydrocarbon C02 is formed as an undesirable by-product. Instead, the elemental carbon is obtained, for example as graphite or as
  • Carbon nanotubes or as carbon fibers or in other forms such as amorphous are carbon nanotubes or as carbon fibers or in other forms such as amorphous. Depending on the modification or shape, the carbon obtained enables different ones
  • Hydrocarbon gas is fed to the solid catalyst material in such a way that a fluidized bed is created.
  • Conversion in a fluidized bed has the advantage that a large surface is available for the chemical reactions between the hydrocarbon and the catalyst. It is created in the process
  • Fluidized bed flows through and maintained both by the hydrocarbon gas and the resulting hydrogen.
  • the supplied hydrocarbon gas is usually not completely converted; some of it leaves the
  • Metal oxides are often used as solid catalyst material
  • the metal oxides are reduced under the conditions prevailing in the fluidized bed by reducing constituents of the hydrocarbon-containing gas and the resulting hydrogen, and the resulting metal acts as a fresh catalyst in the thermal cracking.
  • hydrocarbon-containing gas by reaction on a metal and / or metal oxide-containing catalyst material in a fluidized bed at a temperature of 600 ° C to
  • Stabilizing material is present in a ratio of 10% by volume to 60% by volume relative to the catalyst material.
  • a single type of catalyst material can be present, but in principle a mixture of different types of catalyst material can also be present, for example a mixture of different metal oxides.
  • the metal and / or metal oxide of the catalyst material can be oxides or elemental metals from the 7th subgroup and the 8th subgroup of the periodic table of the elements. It is preferably iron and / or iron oxide, since it is most economical to use iron or iron oxide-containing catalyst material.
  • the metal and / or metal oxide-containing catalyst material is held in a fluidized bed by a gas stream; the particles of the metal and / or metal oxide
  • Catalyst material have a corresponding Grain size distribution, which allows the formation of a fluidized bed at the superficial velocity of the gas flow.
  • the gas stream comprises the hydrocarbon-containing gas fed in for the purpose of thermal splitting and any hydrogen formed.
  • the hydrocarbon-containing gas contains gaseous hydrocarbons at a temperature of 600 ° C. to 1000 ° C., for example methane, ethane, propane, butane, aliphatics up to CIO, aromatics up to C15. It can be natural gas or biogas, for example.
  • Hydrocarbons the gas can also contain other components, for example reducing components such as
  • Carbon monoxide CO or hydrogen H2 which promote the generation of metallic surfaces by reducing metal oxide.
  • the temperature is 600 ° C to 1000 ° C. At deeper
  • Temperatures is, especially at iron or
  • catalyst material for short - is also in the fluidized bed
  • Stabilization material is understood to mean that under the conditions prevailing in the fluidized bed with the hydrocarbon-containing gas, the hydrogen or the
  • the fluidized bed is therefore stabilized by the stabilizing material.
  • Cleavage is not affected by the stabilizing material.
  • the ratio is
  • Stabilizing material for catalyst material 10% by volume to 60% by volume. Below 10% by volume, there is too little stabilizing material available to sufficiently reduce agglomeration. Above 60% by volume, the advantages of additional stabilization material are minor. Accordingly, the additional effort that would be necessary to keep more material in the fluidized bed is dispensed with - especially with
  • Fluidized bed relatively less thermal cracking takes place because the probability of contact between catalyst material and hydrocarbons decreases.
  • the gas emerging from the fluidized bed comprises hydrogen H2 and unconverted hydrocarbon-containing gas. After the hydrogen has been separated off, this unconverted hydrocarbon-containing gas can be recirculated into the fluidized bed.
  • WO2017031529 and US20160156051A1 - the contents of which are also included in the disclosure of the present application - show that the process according to the invention reduces the risk of agglomeration and defluidization disrupting the process.
  • the pressure is preferably 0-50 bar (g). With increasing pressure a smaller construction of the reaction vessel becomes possible, what lowers costs. The pressure should not be set too high in order not to adversely shift the equilibrium of the thermal fission.
  • W02011029144, W02016154666, WO2017031529 or US20160156051A1 adjusted so that graphitic carbon is produced.
  • Graphitic carbon is intended to include any type of carbon mentioned therein that is not amorphous.
  • the stabilizing material preferably comprises quartz and / or carbon. These materials are easily and economically available. Quartz is to be understood as Si02 silicon dioxide.
  • the stabilizing material is preferably used for
  • quartz and / or carbon predominantly made of quartz and / or carbon. It can also consist entirely of quartz and / or carbon.
  • the stabilization material can also be a mixture of several different substances.
  • Stabilizing material can also for example
  • Magnesium oxide MgO, calcium oxide CaO, aluminum oxide A1203, bentonite, or montmorillonite comprise, or consist of one or more of these substances.
  • Stabilization material and the catalyst material should be discharged from the fluidized bed as little as possible, so as little stabilization material and
  • Stabilizing material and / or catalyst material must be replenished to produce stable process conditions in the fluidized bed.
  • metal and / or metal oxide-containing catalyst material is a larger one
  • Discharge rate has than the produced carbon. This can be achieved, for example, by using a corresponding grain size range of the catalyst material used; depending on the empty pipe speed of the
  • Hydrocarbon-containing gas in the fluidized bed will have to choose a different grain size range. While the product carbon should be discharged from the fluidized bed, the catalyst material should as much as possible be in the
  • the stabilizing material is a
  • Discharge rate of the catalyst material is. This is for example by using an appropriate
  • Grain size range of the stabilizing material achievable Depending on the speed of the hydrocarbon-containing gas in the fluidized bed, a different grain size range will have to be selected.
  • Stabilizing material for thermal cleavage produced carbon - are discharged from the fluidized bed when the superficial velocity of the gas emerging from the fluidized bed is above its
  • Materials discharged from the fluidized bed are preferably separated.
  • the separation takes place according to the different types of material, i.e. in
  • Another subject matter of the present application is a signal processing device with a machine-readable program code, characterized in that it has control commands for carrying out a method according to the invention.
  • Another item is a
  • Another object of the present application is a machine-readable program code for a
  • the program code has control commands which the Signal processing device for performing a
  • Another item is a
  • Computer program product comprising instructions for a
  • Signal processing devices which, when the program is executed, cause the signal processing device to carry out the method according to one of Claims 1 to 7.
  • Another subject matter of the present application is a storage medium with a stored on it
  • Another item is a
  • Storage medium with a stored on it
  • FIG. 1 shows schematically an example
  • FIG. 1 shows schematically how a process for the production of hydrogen and, preferably graphitic, carbon, from a hydrocarbon-containing gas by reaction with a metal and / or metal oxide-containing gas
  • Catalyst material runs off.
  • Hydrocarbon-containing gas 2 is introduced into a fluidized bed reactor 1, as well as metal and / or metal oxide-containing catalyst material 3; in the present case iron and iron oxide-containing catalyst material indicated as circles, entered.
  • Solid stabilizing material 4 - indicated as squares - is also entered in a ratio of approximately 40% by volume relative to the catalyst material 3.
  • a fluidized bed forms in the reactor 1, the upper limit of which is indicated by a wavy line.
  • the temperature in the fluidized bed is 600 ° C to 1000 ° C. Are hydrocarbons
  • the gas stream 6 exiting the fluidized bed reactor consists of unconverted components of the hydrocarbon-containing gas and of hydrogen formed in the fluidized bed. He carries out particles from the fluidized bed, whose
  • Discharge speed is correspondingly low.
  • the discharge of small particles is shown schematically
  • Fluidized bed carbon A subsequent separation of the discharged particles into these 3 types of material is indicated schematically.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff (5) aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas (2) durch Umsetzung an einem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial (3) in einer Wirbelschicht bei einer Temperatur von 600°C bis 1000°C, bevorzugt 700°C bis 900°C. Dabei ist in der Wirbelschicht auch ein festes Stabilisierungsmaterial (4) vorhanden, in einem Verhältnis von 10 Vol% bis 60 Vol% relativ zum Katalysatormaterial (3).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas
Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff aus einem
kohlenwasserstoffhaltigen Gas durch Umsetzung an einem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial in einer Wirbelschicht.
Stand der Technik
Katalytische thermische Spaltung von gasförmigen
Kohlenwasserstoffen in Wasserstoff und Kohlenstoff ist beispielsweise aus W02011029144 oder WO2016154666 bekannt. Derartige Wasserstoffgewinnung stellt den Energieträger
Wasserstoff zur Verfügung, ohne dass dabei aus dem
Kohlenstoff des Kohlenwasserstoffes C02 als unerwünschtes Nebenprodukt entsteht. Stattdessen fällt der Kohlenstoff elementar an, beispielsweise als Graphit oder als
Kohlenstoffnanoröhrchen oder als Kohlenstofffasern oder in anderen Formen wie amorph. Je nach Modifikation oder Form ermöglicht der gewonnene Kohlenstoff verschiedene
Nutzungsmöglichkeiten und hat damit verschiedenen
wirtschaftlichen Wert.
W02011029144, W02016154666, WO2017031529 und US20160156051A1 zeigen, dass Spaltungsverfahren in kontinuierlicher
Verfahrensführung betrieben werden können, da
Kohlenstoffbelag auf katalytisch wirkenden Oberflächen sich immer wieder ablöst und die Oberfläche somit immer wieder katalytisch wirksam sein kann. Eine Möglichkeit der Durchführung ist, die thermische
Spaltung in einer Wirbelschicht durchzuführen. Das
Kohlenwasserstoff-Gas wird dem festen Katalysatormaterial so zugeführt, dass eine Wirbelschicht entsteht. Umsatz in einer Wirbelschicht hat den Vorteil, dass eine große Oberfläche für die chemischen Reaktionen zwischen Kohlenwasserstoff und Katalysator zur Verfügung steht. Es entsteht dabei
Wasserstoff und Kohlenstoff, entsprechend wird die
Wirbelschicht sowohl vom Kohlenwasserstoff-Gas als auch von entstehendem Wasserstoff durchströmt und aufrechterhalten.
Das zugeführte Kohlenwasserstoff-Gas wird dabei in der Regel nicht vollständig umgesetzt, ein Teil verlässt die
Wirbelschicht wieder und kann rezirkuliert werden.
Als festes Katalysatormaterial werden oft Metalloxide
verwendet; aus Kostengründen besonders beliebt sind
Eisenoxide. Die Metalloxide werden unter den im Wirbelbett herrschenden Bedingungen durch reduzierende Bestandteile des kohlenwasserstoffhaltigen Gases und entstehenden Wasserstoff reduziert, und dabei entstehendes Metall wirkt als frischer Katalysator bei der thermischen Spaltung.
Nachteilig ist dabei jedoch, dass bei den zur thermischen Spaltung eingestellten Bedingungen das feste
Katalysatormaterial mit zunehmender Metallisierung der
Oberflächen seiner in der Wirbelschicht in Schwebe gehaltenen Partikel immer stärker zur Agglomeration dieser Partikel neigt. Das kann infolge der zunehmenden Partikelgrößen zu einem Zusammenbruch der Wirbelschicht und weiters
gegebenenfalls zu einem Zusammensintern des
Katalysatormaterials führen. Die thermische Spaltung kommt zum Erliegen.
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Gefahr der Agglomeration
beziehungsweise des Zusammenbruchs der Wirbelschicht
vermindert wird.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und, bevorzugt graphitischem, Kohlenstoff, aus einem
kohlenwasserstoffhaltigen Gas durch Umsetzung an einem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial in einer Wirbelschicht bei einer Temperatur von 600°C bis
1000°C, bevorzugt 700°C bis 900°C, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wirbelschicht auch ein festes
Stabilisierungsmaterial vorhanden ist in einem Verhältnis von 10 Vol% bis 60 Vol% relativ zum Katalysatormaterial.
In der Formulierung „an einem metall- und/oder metalloxid haltigen Katalysatormaterial ist „einem" ein unbestimmter Artikel, kein Zahlwort.
Es kann eine einzige Art von Katalysatormaterial vorliegen, aber grundsätzlich kann auch ein Gemisch aus verschiedenen Arten von Katalysatormaterial vorliegen, beispielsweise ein Gemisch verschiedener Metalloxide.
Grundsätzlich kann es sich bei dem Metall und/oder Metalloxid des Katalysatormaterials um Oxide oder elementare Metalle aus der 7. Nebengruppe und der 8. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente handeln. Bevorzugt handelt es sich um Eisen- und/oder Eisenoxid, da es am wirtschaftlichsten ist, eisen- oder eisenoxidhaltiges Katalysatormaterial zu verwenden.
Das metall- und/oder metalloxid-haltige Katalysatormaterial wird von einem Gasstrom in einer Wirbelschicht gehalten; die Partikel des metall- und oder metalloxidhaltigen
Katalysatormaterials weisen eine entsprechende Korngrößenverteilung auf, welche die Bildung einer Wirbelschicht bei der Leerrohrgeschwindigkeit des Gasstromes zulässt. Der Gasstrom umfasst das zwecks thermischer Spaltung zugeführte kohlenwasserstoffhaltige Gas und gegebenenfalls entstehenden Wasserstoff. Das kohlenwasserstoffhaltige Gas enthält bei der Temperatur von 600°C bis 1000°C gasförmige Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Methan, Ethan, Propan, Butan, Aliphaten bis CIO, Aromaten bis C15. Es kann sich beispielsweise um Erdgas oder Biogas handeln. Neben den
Kohlenwasserstoffen kann das Gas auch andere Komponenten enthalten, beispielsweise reduzierende Komponenten wie
Kohlenmonoxid CO oder Wasserstoff H2, die eine Generierung metallischer Oberfläche durch Reduktion von Metalloxid fördern .
Die Temperatur beträgt 600°C bis 1000°C. Bei tieferen
Temperaturen ist, speziell bei eisen- beziehungsweise
eisenoxidhaltigem Katalysatormaterial, die Kinetik ungünstig. Bei höheren Temperaturen steigt das Risiko von
Werkstoffproblemen unverhältnismäßig. Bevorzugt beträgt sie 700 -900°, dann ist, speziell bei eisen- beziehungsweise eisenoxidhaltigem Katalysatormaterial, die Qualität des
Produktes Kohlenstoff besser als bei tieferen oder höheren Temperaturen; es werden wirtschaftlich höherwertige
Modifikationen gewonnen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist in der Wirbelschicht neben dem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial - in der Folge auch kurz Katalysatormaterial genannt - auch
Stabilisierungsmaterial vorhanden. Als
Stabilisierungsmaterial ist Material zu verstehen, dass unter den in der Wirbelschicht herrschenden Bedingungen mit dem kohlenwasserstoffhaltigen Gas, dem Wasserstoff oder dem
Kohlenstoff nicht chemisch reagiert. Das Vorhandensein des Stabilisierungsmaterials vermindert die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel des Katalysatormaterials in der Wirbelschicht kollidieren und dadurch agglomerieren. Die Gefahr des
Zusammenbruchs der Wirbelschicht - auch Defluidisierung genannt - wird dadurch grundsätzlich vermindert. Die
Wirbelschicht wird durch das Stabilisierungsmaterial also stabilisiert. Die chemischen Reaktionen der thermischen
Spaltung werden durch das Stabilisierungsmaterial nicht beeinflusst .
Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis von
Stabilisierungsmaterial zu Katalysatormaterial 10 Vol% bis 60 Vol%. Unter 10 Vol% ist zu wenig Stabilisierungsmaterial vorhanden, um Agglomeration in ausreichendem Ausmaß zu vermindern. Über 60 Vol% sind die Vorteile von zusätzlichem Stabilisierungsmaterial gering. Entsprechend wird auf den zusätzlichen Aufwand, der notwendig wäre, um mehr Material in der Wirbelschicht zu halten, verzichtet - zumal bei
zunehmendem Anteil von Stabilisierungsmaterial in der
Wirbelschicht verhältnismäßig weniger thermische Spaltung stattfindet, weil die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktes zwischen Katalysatormaterial und Kohlenwasserstoffen sinkt.
Das aus der Wirbelschicht austretende Gas umfasst Wasserstoff H2 und nicht umgesetztes kohlenwasserstoffhaltiges Gas. Nach Abtrennung von Wasserstoff kann dieses nicht umgesetzte kohlenwasserstoffhaltige Gas wieder in die Wirbelschicht rezirkuliert werden.
Bei kontinuierlicher Verfahrensführung in einer
Wirbelschicht, wie in W02011029144, WO2016154666,
WO2017031529 und US20160156051A1 - deren Inhalte von der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit umfasst sind - gezeigt, wird durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung die Gefahr, dass Agglomeration und Defluidisierung den Ablauf stören, vermindert.
Der Druck beträgt bevorzugt 0 - 50 bar (g) . Mit steigendem Druck wird kleinerer Bau des Reaktionsgefäßes möglich, was die Kosten senkt. Zu hoch sollte der Druck nicht eingestellt werden, um das Gleichgewicht der thermischen Spaltung nicht ungünstig zu verschieben.
Bevorzugt werden die Verfahrensbedingungen gemäß wie in
W02011029144, W02016154666, WO2017031529 oder US20160156051A1 so eingestellt, dass graphitischer Kohlenstoff erzeugt wird. Unter graphitischem Kohlenstoff soll jegliche dort erwähnte Art von Kohlenstoff umfasst sein, die nicht amorph ist.
Bevorzugt umfasst das Stabilisierungsmaterial Quarz und/oder Kohlenstoff. Diese Materialien sind leicht und wirtschaftlich günstig verfügbar. Unter Quarz ist Si02 Siliziumdioxid zu verstehen .
Bevorzugt besteht das Stabilisierungsmaterial zum
überwiegenden Teil aus Quarz und/oder Kohlenstoff. Es kann auch vollständig aus Quarz und/oder Kohlenstoff bestehen.
Das Stabilisierungsmaterial kann auch eine Mischung aus mehreren verschiedenen Stoffen sein. Das
Stabilisierungsmaterial kann auch beispielsweise
Magnesiumoxid MgO, Calciumoxid CaO, Aluminiumoxid A1203, Bentonit, oder Montmorrillonit umfassen, oder aus einzelnen oder mehreren dieser Stoffe bestehen.
Unter der Austragsgeschwindigkeit eines Partikels mit einer bestimmten Korngröße und Dichte ist die
Leerrohrgeschwindigkeit eines Gasstromes aus dem
kohlenwasserstoffhaltigen Gas zu verstehen, bei der dieser Partikel aus der Wirbelschicht ausgetragen wird.
Stabilisierungsmaterial und das Katalysatormaterial sollen möglichst wenig aus der Wirbelschicht ausgetragen werden, damit möglichst wenig Stabilisierungsmaterial und
Katalysatormaterial von dem ebenfalls ausgetragenen
Kohlenstoff getrennt werden muss. Es soll auch möglichst wenig ausgetragen werden, damit möglichst wenig
Stabilisierungsmaterial und/oder Katalysatormaterial nachgeliefert werden muss zur Herstellung stabiler Verfahrensbedingungen in der Wirbelschicht.
Bevorzugt ist es, wenn das metall- und/oder metalloxid haltige Katalysatormaterial eine größere
Austragsgeschwindigkeit hat als der hergestellte Kohlenstoff. Das ist beispielsweise durch Verwendung eines entsprechenden Korngrößenbereichs des eingesetzten Katalysatormaterials erreichbar; je nach Leerrohrgeschwindigkeit des
kohlenwasserstoffhaltigen Gases in der Wirbelschicht wird ein anderer Korngrößenbereich zu wählen sein. Während das Produkt Kohlenstoff aus der Wirbelschicht ausgetragen werden soll, soll Katalysatormaterial möglichst weitgehend in der
Wirbelschicht bleiben, um dort Umsetzung des
kohlenwasserstoffhaltigen Gases zu ermöglichen.
Bevorzugt ist es, wenn das Stabilisierungsmaterial eine
Austragsgeschwindigkeit hat, die größer oder gleich der
Austragsgeschwindigkeit des Katalysatormaterials ist. Das ist beispielsweise durch Verwendung eines entsprechenden
Korngrößenbereichs des Stabilisierungsmaterials erreichbar; je nach Geschwindigkeit des kohlenwasserstoffhaltigen Gases in der Wirbelschicht wird ein anderer Korngrößenbereich zu wählen sein.
Während des Aufenthaltes in der Wirbelschicht kann es mit der Zeit dazu kommen, dass sich Größe beziehungsweise Dichte der Partikel des Stabilisierungsmaterials beziehungsweise des Katalysatormaterials verändern - beispielweise durch
mechanische Abrasion oder chemische Reaktion wie Reduktion - und sie infolgedessen bei der herrschenden
Leerrohrgeschwindigkeit ausgetragen werden. Zur Herstellung stabiler Verfahrensbedingungen in der Wirbelschicht muss solches Material nachgeliefert werden.
Bevorzugt erfolgt kontinuierliche Zugabe von
Stabilisierungsmaterial, und/oder von metall- und/oder metalloxid-haltigem Katalysatormaterial, zu der
Wirbelschicht .
Partikel von festen Materialien - Katalysatormaterial,
Stabilisierungsmaterial, bei der thermischen Spaltung hergestellter Kohlenstoff - werden aus der Wirbelschicht ausgetragen, wenn die Leerrohrgeschwindigkeit des aus der Wirbelschicht austretenden Gases über ihrer
Austragsgeschwindigkeit liegt. Der dadurch entstehende
Verlust an Stabilisierungsmaterial und/oder an
eisenoxidhaltigem Katalysatormaterial sollte daher
ausgeglichen werden, um ein Verarmen der Wirbelschicht und damit Steigerung des Agglomerationsrisikos beziehungsweise Sinken des Reaktionswahrscheinlichkeit zu vermeiden.
Kontinuierliche Zugabe wirkt kontinuierlich erfolgendem
Austrag unter Beibehaltung weitgehend stabiler
Verfahrensbedingungen in der Wirbelschicht entgegen.
Bevorzugt erfolgt eine Trennung von aus der Wirbelschicht ausgetragenen Materialien. Die Trennung erfolgt gemäß der verschiedenen Arten von Material, also in
Katalysatormaterial, Stabilisierungsmaterial, bei dem
Verfahren hergestellter Kohlenstoff. Das ermöglicht eine ressourcen- und damit umweltschonende und wirtschaftlich günstige Rezirkulierung von Stabilisierungsmaterial und/oder Katalysatormaterial in die Wirbelschicht und erleichtert weitere Nutzung von bei dem Verfahren hergestelltem
Kohlenstoff .
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass er Regelbefehle zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Bei einem weiteren Gegenstand handelt es sich um eine
Signalverarbeitungseinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein maschinenlesbarer Programmcode für eine
Signalverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
Bei einem weiteren Gegenstand handelt es sich um ein
Computerprogrammprodukt umfassend Befehle für eine
Signalverarbeitungseinrichtung, die bei der Ausführung des Programms für die Signalverarbeitungsvorrichtung diese veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen .
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten
erfindungsgemäßen maschinenlesbaren Programmcode.
Bei einem weiteren Gegenstand handelt es sich um ein
Speichermedium mit einem darauf gespeicherten
Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt schematisch beispielhaft eine
Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung der Aus führungs formen
Beispiele
In der Figur 1 ist schematisch dargestellt, wie ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und, bevorzugt graphitischem, Kohlenstoff, aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas durch Umsetzung an einem metall- und/oder metalloxid-haltigen
Katalysatormaterial abläuft. In einen Wirbelschichtreaktor 1 wird kohlenwasserstoffhaltiges Gas 2 eingeleitet sowie metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial 3, ; im vorliegenden Fall eisen und eisenoxidhaltiges Katalysatormaterial angedeutet als Kreise, eingegeben. Es wird auch festes Stabilisierungsmaterial 4 - angedeutet als Quadrate - in einem Verhältnis von circa 40 Vol% relativ zum Katalysatormaterial 3 eingegeben. Es bildet sich im Reaktor 1 eine Wirbelschicht, deren obere Grenze durch eine gewellte Linie angedeutet ist. Die Temperatur in der Wirbelschicht beträgt 600°C bis 1000°C. Kohlenwasserstoffe werden
katalytisch in Kohlenstoff 5 - dargestellt durch hakenförmige Zeichenelemente - und Wasserstoff gespalten. Der aus dem
Wirbelschichtreaktor austretende Gasstrom 6 besteht aus nicht umgesetzten Komponenten des kohlenwasserstoffhaltigen Gases und aus in der Wirbelschicht entstandenem Wasserstoff. Er trägt Partikel aus der Wirbelschicht aus, deren
Austragsgeschwindigkeit entsprechend gering ist. Dargestellt ist schematisch das Austragen von kleinen Partikeln von
Katalysatormaterial, Stabilisierungsmaterial und in der
Wirbelschicht entstandenem Kohlenstoff. Eine nachfolgende Trennung der ausgetragenen Partikel in diese 3 Arten von Material ist schematisch angedeutet.
Auf eine Darstellung einer Trennung des Wasserstoffs von nicht umgesetzten Komponenten des kohlenwasserstoffhaltigen Gases beziehungsweise eine grundsätzlich mögliche
Rezirkulierung dieser Komponenten in die Wirbelschicht wurde zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet.
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und, bevorzugt graphitischem, Kohlenstoff (5), aus einem
kohlenwasserstoffhaltigen Gas (2) durch Umsetzung an einem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial (3) in einer Wirbelschicht bei einer Temperatur von 600°C bis 1000°C, bevorzugt 700°C bis 900°C, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wirbelschicht auch ein festes
Stabilisierungsmaterial (4) vorhanden ist in einem Verhältnis von 10 Vol% bis 60 Vol% relativ zum Katalysatormaterial (3) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmaterial (4) Quarz und/oder Kohlenstoff umfasst .
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das metall- und/oder metalloxid-haltige Katalysatormaterial (3) eine größere Austragsgeschwindigkeit hat als der hergestellte Kohlenstoff (5) .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmaterial (4) eine Austragsgeschwindigkeit hat, die größer oder gleich der
Austragsgeschwindigkeit des Katalysatormaterials (3) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierliche Zugabe von
Stabilisierungsmaterial (4), und/oder von metall- und/oder metalloxid-haltigem Katalysatormaterial (3), zu der
Wirbelschicht erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennung von aus der Wirbelschicht ausgetragenen Materialien erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem metall- und/oder metalloxid-haltigen Katalysatormaterial (3) um eisen- und/oder eisenoxid-haltiges Katalysatormaterial (3) handelt.
8. Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass er Regelbefehle zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
9. Maschinenlesbarer Programmcode für eine
Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
10. Speichermedium mit einem darauf gespeicherten
maschinenlesbaren Programmcode nach Anspruch 9.
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