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DE102012111900A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Cracken von Gasen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Cracken von Gasen Download PDF

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DE102012111900A1
DE102012111900A1 DE102012111900.7A DE102012111900A DE102012111900A1 DE 102012111900 A1 DE102012111900 A1 DE 102012111900A1 DE 102012111900 A DE102012111900 A DE 102012111900A DE 102012111900 A1 DE102012111900 A1 DE 102012111900A1
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carbon
reactor
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DE102012111900.7A
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English (en)
Inventor
Dragan Stevanovic
Thomas Oehmichen
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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Priority to EP13805823.5A priority patent/EP2928991A1/de
Priority to CN201380064136.2A priority patent/CN104955924A/zh
Priority to US14/649,726 priority patent/US9533274B2/en
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Abstract

Eine Vorrichtung zum Cracken von Gasen mit einer Zuführleitung (1) für ein kohlenstoffhaltiges Gas, mittels welcher das Gas einem ersten Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse zuleitbar ist, einer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend angeordneten ersten Brennkammer (6, 8), die insbesondere eine regelbare Zuführeinrichtung für ein anderes, sauerstoffhaltiges Gas aufweist, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt, und einem in Strömungsrichtung des Gases der ersten Brennkammer (6, 8) nachfolgend angeordneten Reaktor (7), der eine Schüttung eines katalytisch wirkenden Materials zur katalytischen Spaltung von Verunreinigungen des kohlenstoffhaltigen Gases aufweist. Erfindungsgemäß ist in Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases dem Reaktor (7) nachfolgend eine zweite Brennkammer (6, 8) mit einer insbesondere regelbaren Zuführeinrichtung für ein sauerstoffhaltiges Gas, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des katalytisch aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt angeordnet, und dieser Brennkammer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend ein zweiter Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse angeordnet, wobei die Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases zumindest in einem Bereich umkehrbar ist, der den ersten und zweiten Wärmetauscher (5, 9), die erste und zweite Brennkammer (6, 8) und den Reaktor (7) einschließt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Cracken von Gasen, insbesondere von Gasen aus Vergasungsprozessen von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien. Insbesondere ist eine Vorrichtung zum Cracken von Gasen mit einer Zuführleitung für ein kohlenstoffhaltiges Gas, mittels welcher das Gas einer ersten Schüttung einer thermischen Speichermasse zuleitbar ist, einer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend angeordneten ersten Brennkammer, die eine regelbare Zuführeinrichtung für ein anderes, sauerstoffhaltiges Gas aufweist, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt, und einem in Strömungsrichtung des Gases der ersten Brennkammer nachfolgend angeordneten Reaktor, der eine Schüttung eines katalytisch wirkenden Materials zur katalytischen Spaltung von Verunreinigungen des kohlenstoffhaltigen Gases aufweist, vorgesehen.
  • Gase, insbesondere Gase aus Vergasungsprozessen von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, können mit Substanzen verunreinigt sein, die einer energetischen Nutzung des Gases je nach Art der Verunreinigung evtl. nicht entgegenstehen, jedoch eine weitere stoffliche Nutzung dieser Gase zur Herstellung von z.B. Methanol, Diesel oder Benzin verhindern. Aber auch bei einer energetischen Nutzung dieser Gase kann das Entfernen dieser Verunreinigungen notwendig sein, um z.B. Beschädigungen und/oder Ablagerungen in einer Turbine oder Kolbenmaschine zu verhindern. Je nach Art der Nutzung kann es demnach notwendig sein, diese Verunreinigungen aus den Gasen zu entfernen. Vor allem bei der stofflichen Nutzung ist sehr hohen Anforderungen an die Gasqualität gerecht zu werden, da sich ansonsten die Standzeiten der eingesetzten Katalysatoren für die chemische Konvertierung erheblich mindern.
  • Insbesondere bei Gasen, die durch einen Vergasungsprozess von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien wie Biomasse, Kohle oder Plastikabfall erzeugt werden, können Verunreinigungen wie beispielsweise NH3, HCN, H2S, COS, Halogene, Alkalien, Teere und andere sowie Stäube vorhanden sein, vor allem die genannten Teere bei der Entfernung sind dabei bedeutsam.
  • Unter einem Vergasungsprozess ist insbesondere die thermo-chemische Vergasung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien wie z.B. Biomasse, Kohle oder Plastikabfall zu verstehen.
  • Als Teere werden im Folgenden komplexe Vielstoffgemische aus organischen Komponenten insbesondere zyklischer und polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe verstanden.
  • Die Beladung eines durch einen Vergasungsprozess erhaltenen Gases mit Teeren kann neben dem kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterial z.B. auch von den Vergasungsbedingungen und dem Vergasertyp abhängig sein. Der Teergehalt im Gasstrom kann beispielsweise zwischen 1 und 100 g/m3 liegen. Aus dem Stand der Technik sind bereits Maßnahmen zur Teerreduzierung in Gasen bekannt. Diese können grundsätzlich in Primär- und Sekundärmaßnahmen unterteilt werden. Unter Primärmaßnahmen versteht man Techniken, die bereits während des Vergasungsprozesses angewandt werden. Sekundärmaßnahmen sind stromabwärts bzw. downstream zum Vergaser angeordnet. Letztere lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: physikalische Verfahren und Cracking/Reformierung.
  • Zu den physikalischen Gasreinigungsmaßnahmen zählen elektrostatische Abscheider, Zyklone, Filter sowie Wasser- und ölbasierte Wäscher. Diese Methoden bergen den Nachteil, dass eine nachfolgende energetische und stoffliche Weiterverwertung nicht ohne weiteres möglich ist.
  • Bei Cracking/Reformierung wird zwischen thermischem Cracken und katalytischem Cracken/ Reformieren unterschieden. Beim rein thermischen Cracken, dem Cracken ohne Anwesenheit einer katalytisch aktiven Substanz, sind Temperaturen von mindestens 1000°C notwendig. Zur vollständigen Umwandlung von z.B. Naphthalin sind sogar Temperaturen größer 1400°C notwendig. Der damit verbundene hohe Energiebedarf geht oftmals mit einem Verlust an Heizwert einher. Weiterhin kann die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten in Form von festen Kohlenstoffablagerungen beim thermischen Cracken deutlich erhöht sein.
  • Beim katalytischen Teerentfernen wird der Teer an einer katalytisch aktiven Substanz bei Temperaturen von beispielsweise 800 bis 900°C umgesetzt. Als Katalysatoren können beispielsweise natürliche Mineralien wie Dolomit oder Olivine oder synthetische Katalysatoren wie Ni-Steamreforming-Katalysatoren eingesetzt werden. Letztere weisen aber aufgrund von Deaktivierung durch Schwefel und/oder zu hoher Teerbeladungen noch keine ausreichende Lebensdauer auf.
  • Aus dem Stand der Technik sind daher diverse Versuche bekannt, spezielle Teerreformierungskatalysatoren mit höheren Standzeiten zu entwickeln. Ein Beispiel ist in der Druckschrift WO 2009/132959 vorgestellt worden.
  • Nachteilig bei allen Crack-/Reformierverfahren ist der Energieaufwand zum Erreichen der hohen Reaktionstemperaturen.
  • Um diese hohen Temperaturen erreichen zu können, ist beispielsweise in der Patentschrift DE 10 2004 026 646 ein Verfahren zur thermischen Abgasreinigung von z B. Dioxinen oder Furanen durch Verbrennung (d.h. mittels Sauerstoffüberschuss) vorgeschlagen worden. Ein Anteil des eingeführten Rohstoffes wird somit als Brennstoff genutzt und steht einer weiteren energetischen oder stofflichen Nutzung nicht mehr zur Verfügung.
  • Die Patentschrift DE 195 21 673 beschreibt ein Verfahren zur regenerativen Abluftreinigung, bei dem zwei große und eine kleine Speichermasse verwendet werden, um die Abluft aufzuheizen, bevor die Schadstoffe verbrannt werden und nach der Verbrennung wieder abzukühlen, um in einem nächsten Schritt die Abwärme zum Aufheizen zu verwenden. Dadurch soll ebenfalls eine höhere Energieeffizienz erreicht werden.
  • Ferner besteht die Möglichkeit, teerbeladene Produktgase über eine kalte, radiale Schüttung zu führen, so dass es zu einem Auskondensieren der Teere kommt. In einem zweiten Schritt wird Luft oder Sauerstoff über diese Schüttung geleitet, wodurch die Teere oxidiert werden. Als nachteilig erweist sich, dass nur Gase mit niedrigen Teerlasten gereinigt werden können und dass die Teere nur energetisch genutzt werden.
  • In der Schrift WO 02/051965 wird ein Crackverfahren in einem Festbettreaktor mit Strömungsumkehr beschreiben. Dabei wird ein zu crackendes Gas über eine Schüttung in eine Brennkammer geleitet, in welcher durch Zugabe von Sauerstoff die Temperatur gehalten wird. Das Gas wird anschließend über eine zweite Schüttung aus der Brennkammer abgeleitet. Aufgrund der im Festbett gespeicherten Wärme und der periodischen Strömungsumkehr ist eine hohe Wärmerückgewinnung möglich. Um einen quasi kontinuierlichen Betrieb zu erreichen, wird ferner eine dritte Schüttung zur Spülung verwendet.
  • Als nachteilig an der in der Schrift WO 02/051965 vorgestellten Methode erweist sich die bei niedrigen Temperaturen ungenügende Selektivität zu den gewünschten Crackprodukten, welches sich in einer deutlich höheren Neigung zur Bildung von festen Kohlenstoffablagerungen zeigt. Dies ist vor allem beim Aufheizen des Gases von Bedeutung. Die Verkokungsrate hängt dabei von einer Vielzahl von Parametern wie Schüttungsmaterial, Teerzusammensetzung und -konzentration, Gaszusammensetzung, Temperatur und Verweilzeit ab. Die Koksbildung führt dabei langfristig zu einem Anstieg des Druckverlustes über der Schüttung. Auch können sich im Gas enthaltene Stäube an der Schüttung ablagern, so dass es hier zu einem zusätzlichen Druckverlust kommen kann. Ferner ist der Einsatz von katalytischen Materialien als Speichermaterial begrenzt, da solche oftmals in einem definierten Temperaturfenster eingesetzt werden müssen. Aufgrund des Temperaturgradienten in der Schüttung sind demzufolge nur geringe Volumina und geringe Verweilzeiten möglich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwertung von Kohlenwasserstoffen zur Verfügung zu stellen, welche eine hohe Effizienz und einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen. Weiterhin ist es eine Aufgabe den Energieaufwand und die Wärmeverluste für Cracking- oder Reforming-Verfahren weiter zu minimieren, sowie die Gasqualität für nachfolgende Prozesse zu verbessern. Es ist ferner eine Aufgabe, die unerwünschte Bildung von Teer-Nebenprodukten zu minimieren, sowie die Möglichkeit zu schaffen, eine katalytisch wirksame Substanz in ausreichendem Volumen bei optimaler Reaktionstemperatur innerhalb einer Vorrichtung zum Cracken von Gasen anzuordnen.
  • Weiterhin soll ein Verfahren geschaffen werden, welches benötigte Wärme durch ein regeneratives Verfahren weitgehend erneut dem Prozess zuführt, sowie eine Vorrichtung, die eine derartige Verfahrensführung ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung zum Cracken von Gasen mit einer Zuführleitung für ein kohlenstoffhaltiges Gas, mittels welcher das Gas einem ersten Wärmetauscher mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse zuleitbar ist, einer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend angeordneten ersten Brennkammer, die eine – insbesondere steuerbare und bevorzugt regelbare – Zuführeinrichtung für ein anderes, sauerstoffhaltiges Gas aufweist, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt, und einem in Strömungsrichtung des Gases der ersten Brennkammer nachfolgend angeordneten Reaktor, der eine Schüttung eines katalytisch wirkenden Materials zur katalytischen Spaltung von Verunreinigungen des kohlenstoffhaltigen Gases aufweist, gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass in Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases dem Reaktor nachfolgend eine zweite Brennkammer mit einer insbesondere steuerbaren und bevorzugt insbesondere regelbaren Zuführeinrichtung für ein sauerstoffhaltiges Gas, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des katalytisch aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt, und dieser Brennkammer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend ein zweiter Wärmetauscher mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse angeordnet ist, wobei die Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases zumindest in einem Bereich umkehrbar ist, der die ersten und zweiten Wärmetauscher, die erste und zweite Brennkammer und den Reaktor einschließt. Vorteilhaft weist die Vorrichtung wenigstens ein Ventil und besonders vorteilhaft eine Vielzahl von Ventilen auf, um die besagte Strömungsvorrichtung umzukehren.
  • Durch diese Vorrichtung wird es möglich, dass das teerbeladene Gas über eine Schüttung, in welcher bereits erste Crackreaktionen stattfinden können, einem Brennraum zugeführt wird, in welchem die Temperatureinstellung durch – bevorzugt – permanente, unterstöchiometrische Eindüsung von sauerstoffhaltigen Gasen erfolgt. In dieser Brennkammer ist bereits vor Eintritt des Gases in den Reaktor, in dem eine katalytische Spaltung von im Gas befindlichen Verunreinigungen vorgesehen ist, ein zumindest teilweises thermisches Cracken der im Gas enthaltenen Teere möglich. Im thermisch behandelten und partiell oxidierten Gas verbleibende Teere und weitere Verunreinigungen werden durch die im Reaktor befindliche Schüttung des katalytisch wirkenden Materials katalytisch gespalten. Anschließend kann das Gas einem weiteren Brennraum zugeführt werden, in welchem die Temperatur erneut durch unterstöchiometrisches Sauerstoff-Eindüsen in einen vorgegebenen Bereich gebracht bzw. in diesem Bereich gehalten wird. Von diesem zweiten Brennraum wird das Gas – zumindest mittelbar – in einen zweiten Wärmetauscher abgeführt.
  • Es wäre denkbar, auf den Reaktor zu verzichten und anstelle dessen nur eine Brennkammer vorzusehen. Der Reaktor bietet jedoch bevorzugt die Möglichkeit, zusätzliche Stoffe und insbesondere katalytisch wirkende Stoffe (wie etwa Dolomit oder nickelhaltige Substanzen bzw. Materialien) zuzuführen. Daher weist vorteilhaft der Reaktor eine Zuführeinrichtung zum Zuführen zusätzlicher Stoffe auf. Die Anmelderin behält sich vor, Schutz auch für eine derartige reaktorlose Ausführung zu beanspruchen.
  • Die erste Schüttung bzw. der erste Wärmetauscher wirkt bevorzugt als Wärmedonator durch welchen die Temperatur des Gases bereits vor dem Einströmen in die erste Brennkammer erhöht wird. Die zweite Schüttung bzw. der zweite Wärmetauscher dient bevorzugt als Wärmeakzeptor und wird durch die im gereinigten (und partiell oxidierten) Gas enthaltene Energie erwärmt. Durch die Zuführung des kalten Rohgases zu dem ersten Wärmetauscher kühlt dieser kontinuierlich ab, wohingegen der zweite Wärmetauscher durch die Zuführung des heißen Reingases kontinuierlich erwärmt wird. Ist die Schüttung im ersten Wärmetauscher unter eine Mindesttemperatur abgekühlt und/oder die Schüttung im zweiten Wärmetauscher soweit aufgeheizt, dass das durchströmende Gas nicht ausreichend abgekühlt wird, kann durch entsprechende Ventilsteuerung der Strömungsverlauf zumindest in den beiden Schüttungen und in dem dazwischen liegenden Bereich umgekehrt werden, wodurch ein regeneratives Verfahren bereitgestellt wird und in der zweiten Schüttung gespeicherte thermische Energie dem Prozess weitgehend erneut zugeführt wird.
  • Die Schüttvolumina beider Schüttungen sind dabei bevorzugt so ausgelegt, dass das Gas mit einer Aufheizrate von zumindest 2000 K/s, vorzugsweise 3000 K/s und besonders vorteilhaft größer 4000 K/s aufgeheizt wird. Somit wird die Verweildauer in dem kritischen Temperaturfenster, in welchem die Verkokungsreaktionen stattfinden, minimiert. Dadurch wird gewährleistet, dass die Verkokungsrate deutlich reduziert wird.
  • Die Vorrichtung ist dafür geeignet, ein regeneratives Crack-Verfahren durchzuführen. Dazu muss in bestimmten Zeitschritten eine Strömungsumkehr stattfinden. Dies wird bevorzugt durch entsprechende Ventile in den Gasleitungen realisiert. Die jeweils doppelte Ausführung von Schüttungen und Brennkammern erlaubt, dass das Gas – unabhängig von der Strömungsrichtung – zunächst durch eine Schüttung und dann durch eine Brennkammer strömen kann, bevor es in den Reaktor gelangt. In der Schüttung wird das Gas vorgewärmt und in der Brennkammer durch partielle Oxidation auf die gewünschte Temperatur gebracht und dabei Verunreinigungen wie z.B. Teere bereits zumindest teilweise entfernt. Ebenso kann das Gas – ebenfalls unabhängig von der Strömungsrichtung – nach dem Verlassen des Reaktors und der darin durchgeführten (endothermen) Cracking-Reaktion in einer weiteren Brennkammer – erneut durch partielle Oxidation – auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden. Schließend kann die im Gas vorliegende Wärmeenergie dazu genutzt werden, das Wärmespeichermedium in dem zweiten Wärmetauscher zu erhitzen. Durch die beiden Brennkammern und die durch die darin jeweils aufgrund der partiellen Oxidation freiwerdende Reaktionswärme können somit einerseits die thermische Energie für die Crackreaktionen bereitgestellt werden und andererseits die Wärmeverluste der Anlage kompensiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine Schüttung, bevorzugt werden jedoch beide Schüttungen von dem Gas zumindest teilweise radial durchströmt. Dabei wird bevorzugt das Schüttungsmaterial von einem zylindrischen Kaltrost und einem ebenfalls zylindrischen Heißrost umgeben. Dafür können herkömmliche Schüttgutregeneratoren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Solche Schüttgutregeneratoren sind deshalb besonders geeignet, da damit hohe Temperaturgradienten in der Schüttung und dadurch hohe Aufheizraten von zumindest 2000 K/s realisiert werden können.
  • Beim Strömen des kalten teerhaltigen Gases durch den Wärmespeicher wird ein Teil des im Gas enthaltenen Staubes durch die Speichermasse zurückgehalten. Um den daraus resultierenden ansteigenden Druckvertust entgegen zu wirken, müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden. Bevorzugt ist daher, dass zumindest ein Teil einer Speichermasse einer Schüttung mindestens eines Wärmetauschers zu dessen Reinigung – bevorzugt diskontinuierlich – besonders bevorzugt pneumatisch aus der Vorrichtung entfernbar und zurückführbar ist. Dabei wird bevorzugt das Schüttgut vom Boden des Schüttgutreaktors abgezogen, bevorzugt pneumatisch nach oben transportiert und nach einer Reinigung in den Regenerator zurückgeführt. Der am Schüttgut anhaftende Staub kann z.B. mittels eines Zyklons abgetrennt werden.
  • Bevorzugt ist die Speichermasse (nach der oben beschriebenen Entnahme und Reinigung) in eine heiße Zone einer Schüttung zurückführbar. Da die Speichermasse bevorzugt einer kühlen Zone einer Schüttung entnommen wird, ist so ein kontinuierlicher Austausch und somit eine kontinuierliche Reinigung der Speichermasse möglich. Dabei ist vorteilhaft eine Fördereinrichtung zum Fördern der Speichermasse vorgesehen. Vorteilhaft ist eine Ausführöffnung zum Ausführen der Speichermasse aus wenigstens einem Wärmetauscher vorgesehen sowie bevorzugt auch eine Zuführöffnung, um die Speichermasse der Vorrichtung und insbesondere einem Wärmetauscher und/oder dem Reaktor zuzuführen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Schüttgut-Rezirkulation werden als Trägerstrom Luft, verdünnte Luft oder anderweitige Sauerstoffhaltige Gase genutzt. Der Sauerstoff kann dann mit dem gegebenenfalls anhaftenden Koks und/oder anderen Stäuben bzw. Verunreinigungen zu CO2 abreagieren. Dadurch wird gewährleistet, dass Koksrückstände während der Transportphase abgebrannt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Schüttgut-Rezirkulation kann zum Abbrand der Schüttung ein zusätzlicher Behälter zwischen geschaltet werden, in welchem das Schüttmaterial zunächst gesammelt wird und in welchem bevorzugt der Ausbrand diskontinuierlich erfolgt.
  • Da die Wärme bei dem vorgestellten Verfahren bzw. in der entsprechenden Vorrichtung regenerativ zurückgewonnen wird, kann es beim Umschalten der Strömungsrichtung dazu kommen, dass noch nicht gereinigtes Gas in die Leitungen des bereits konditionierten Gases gelangt. Deshalb weist nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Vorrichtung eine dritte Schüttung einer thermischen Speichermasse auf. Durch diese dritte Wärmespeicherschüttung wird eine Spülung der ersten und zweiten Schüttung möglich. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass auf dem zuvor dem Reaktor in Strömungsrichtung des Gases folgenden Leitungsabschnitt die Strömung umgekehrt wird (das Gas also nun durch diese Leitung in Richtung des Reaktors strömt), das Gas nach dem Cracking den Reaktor jedoch durch die dritte Schüttung verlässt und so keinen Staub oder sonstige Verunreinigungen aus der Schüttung, die zuvor zum Erwärmen des Gases vor der Zuführung zum Reaktor genutzt wurde, in die Abführleitung bzw. Produktgasleitung oder Reingasleitung transportieren kann.
  • Die Speichermasse der dritten Schüttung ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass der Druckverlust über dieser Schüttung genauso groß ist wie der Druckabfall über der ersten oder zweiten Schüttung. Sollte das Volumen der dritten Schüttung ungleich der ersten und zweiten Schüttung sein, kann ein Angleichen des Druckverlustes beispielsweise durch anpassen der Partikelgröße der dritten Schüttung geschehen und/oder durch Variieren der Partikelgeometrie der dritten Schüttung.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schüttung axial aufgebaut ist und dass diese mit dem Reaktor verbunden ist. Der Reaktor und die dritte Schüttung können insbesondere im selben Gehäuse angeordnet sein. Dabei ist bevorzugt, dass der Reaktor mit der Reaktionsschüttung oberhalb der dritten Schüttung angeordnet ist. Es kann dabei von Vorteil sein, dass zwischen der dritten Schüttung (dem dritten Bett) und dem Reaktor bzw. dem Reaktionsbett eine weitere Schicht zur Isolierung angeordnet ist. Hierfür ist ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit bevorzugt. Vorteilhaft kann diese Isolationsschicht aus Wabensteinen gestaltet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Schüttung derart in ein Rohleitungssystem der Vorrichtung eingebunden ist, dass sie unabhängig von der Strömungsrichtung des Gases durch die erste und zweite Schüttung und/oder den ersten und zweiten Wärmetauscher nur von einem Spülgas und/oder Gas aus dem Reaktor durchströmbar ist. Das Umschalten zwischen den Schüttungen ist dabei bevorzugt so realisiert, dass die dritte Schüttung stets nur mit heißem oder kaltem Rein- und/oder Spülgas beaufschlagt wird. Dadurch wird in dieser Schüttung die Anhaftung von Staub vermieden und/oder die Entstehung von Koks höchstmöglich unterdrückt. Dadurch kann die Vorrichtung und das Verfahren vereinfacht und kostengünstiger betrieben werden, da in dieser (dritten) Schüttung Einrichtungen für eine Umlaufförderung (zur Staubentfernung) entfallen.
  • Für die regenerativen Wärmetauscher (die Schüttungen) kommen als Wärmespeicher Wabenkörper oder Kugelschüttungen (auch Pebbles genannt) im Festbett zum Einsatz. Alternativ zu den Kugeln, können jegliche Arten von Formen verwendet werden, wie z.B. Sattelkörper oder Raschig-Ringe. Der Durchmesser der Kugeln ist frei wählbar, wobei durch kleinere Kugeln die spezifische Oberfläche pro Volumen zunimmt, was einen positiven Einfluss auf den Wärmeübergang bringt. Die Pebbles, Wabenkörper o.ä. können z.B. aus inertem Alumina (AI2O3) gefertigt sein. Es kann von Vorteil sein, die Alumina-Pebbles mit katalytisch wirksamen Stoffen, wie z.B. Kobalt, Nickel, Chrom oder deren Oxide oder Sulfide zu mischen.
  • Alternativ zu Alumina kann z B. auch Kalkstein oder Dolomit als Wärmespeichermedium verwendet werden, deren katalytischen Eigenschaften bekannt sind. Ferner ist Olivin ein geeignetes Speichermaterial, da dies im Gegensatz zu Dolomit oder Kalkstein eine ausreichende mechanische Stabilität bzw. Abriebfestigkeit aufweist, so dass dieses für eine Umlaufförderung eingesetzt werden kann.
  • Als Material für die Reaktionsschüttung können alle oben genannten katalytischen Materialien und/oder Mischungen aus diesen und/oder Mischungen aus diesen mit einem Inertmaterial verwendet werden. So neigen beispielsweise Ni-Katalysatoren bei hohen Teerbeladungen > 2 g/Nm3 zu starker Verkokung, so dass es von Vorteil sein kann, vor und nach dieser Schicht eine Schicht aus Dolomit und/oder Olivine zu schalten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Spülgaszuleitung auf, mittels der mindestens einer Schüttung bzw. einem Wärmetauscher, bevorzugt allen Schüttungen bzw. Wärmetauschern ein Spülgas zuführbar ist. Als Spülgas kann beispielsweise gecracktes Gas, Inertgas oder Wasserdampf verwendet werden. Gecracktes Gas kann beispielsweise über ein Gebläse dem System wieder zugeführt werden. Besonders bevorzugt ist Wasserdampf.
  • Die gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Cracken von Gasen gelöst, bei dem mit einer Zuführleitung ein kohlenstoffhaltiges Gas zunächst einem ersten Wärmetauscher mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse zugeleitet wird, anschließend einer ersten Brennkammer zugeleitet wird, in der durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr (welche insbesondere durch eine steuerbare und bevorzugt regelbare Zuführeinrichtung erfolgt) eines anderen sauerstoffhaltigen Gases eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases durchgeführt wird, und daran anschließend das kohlenstoffhaltige Gas in einem Reaktor, der bevorzugt eine Schüttung eines katalytisch wirkenden Materials zur katalytischen Spaltung von Verunreinigungen des kohlenstoffhaltigen Gases aufweist, eingeleitet wird, wobei das kohlenstoffhaltige Gas nach der Behandlung im Reaktor einer zweiten Brennkammer zugeleitet wird, in der durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr (welche insbesondere durch eine steuerbare und bevorzugt regelbare Zuführeinrichtung erfolgt) eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases durchgeführt wird, und von dieser Brennkammer kommend durch einen zweiten Wärmetauscher (der bevorzugt eine Schüttung einer thermischen Speichermasse aufweist) geleitet wird, wobei die Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases nach einem bestimmten Zeitintervall zumindest in einem Bereich umgekehrt wird, der den ersten und zweiten Wärmetauscher, die erste und zweite Brennkammer und den Reaktor einschließt. Bevorzugt erfolgt die Umkehrung mittels Ventilen.
  • In einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass während einer Strömungsumkehr eine dritte Speichermasse temporär hinzu geschaltet wird, bevorzugt derart, dass die dritte Speichermasse von dem Gas durchströmt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird beim Durchleiten des kohlenstoffhaltigen Gases durch mindestens einen der Wärmetauscher mit Schüttungen einer Speichermasse das durchgeleitete kohlenstoffhaltigen Gas mit einer Aufheizrate von mindestens 2000 K/s, bevorzugt mindestens 3000 K/s und besonders bevorzugt mindestens 4000 K/s aufgeheizt wird.
  • Besonders vorteilhaft an diesem Verfahren ist die weitgehende Entkopplung von Aufheizzone und Reaktionszone. Dadurch können die katalytisch wirksamen Stoffe in ausreichender Menge zur Gewährleistung hoher Verweilzeiten in einer Temperaturzone untergebracht werden, in welcher sie besonders aktiv sind. Zudem kann durch gezielte Materialauswahl der Speichermasse die Verkokungsrate bei der Aufheizung noch weiter gesenkt werden. Weiterhin kann die Speichermasse gezielt nach wärmetechnischen Erfordernissen ausgelegt werden ohne dabei reaktionskinetische Parameter berücksichtigen zu müssen.
  • Bevorzugt ist weiterhin ein Verfahren zum Cracken von Gasen bei dem der Gasstrom einem Hochtemperaturraum zugeführt wird, welcher aus zwei Brennkammern besteht, in denen durch unterstöchiometrische Zugabe von Sauerstoff die Temperatur gehalten wird und zwischen welchen eine Reaktionsschüttung angeordnet ist, an welcher im Wesentlichen die Crackreaktionen stattfinden und wobei vorteilhaft das Gas mittels zweier Speichermassen regenerativ aufgeheizt und wieder abgekühlt wird, wobei das Aufheizen von Eintrittstemperatur auf Hochtemperatur mit einer Aufheizrate von zumindest 2000 K/s geschieht.
  • Bevorzugt wird bei diesem Verfahren zum Zwecke der Staubabtrennung ein Teil der Speichermasse diskontinuierlich abgezogen und gereinigt wieder zurückgeführt. Weiter bevorzugt erfolgt zum Zwecke der Staubabtrennung die Förderung des Teils der Speichermasse pneumatisch. Noch weiter bevorzugt werden am Schüttmaterial anhaftende Kohlenstoffablagerungen abgebrannt.
  • Bevorzugt zeichnet sich die Vorrichtung auch dadurch aus, dass die dritte Speichermasse in demselben Gefäß untergebracht ist, in welchem auch die Reaktionsschüttung untergebracht ist. Weiter bevorzugt wird die dritte Speichermasse nur mit heißem gecracktem Gas und Spülgas beaufschlagt.
  • Bevorzugt wird in der Vorrichtung als Spülgas gecracktes Gas oder Wasserdampf genutzt.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft eine Vorrichtung zum Cracken von Gasen dargestellt ist. Bauteile der Vorrichtung zum Cracken von Gasen, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.
  • Es zeigen:
  • 1: einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Cracken von Gasen,
  • 2: eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit zusätzlicher dritter Schüttung und
  • 3: eine besondere Schaltform der in 2 gezeigten Ausführungsform.
  • 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Cracken von Gasen. Ebenso stellt 1 auch ein Fließschema des Verfahrens dar. Gas wird aus einer Hauptzufuhrleitung 1 über ein Ventil 3 dem Reaktor entweder über die Zufuhrleitung 1‘ zu- und über eine Abgasleitung 2‘‘ abgeführt oder nach einer Strömungsumkehr über eine Zufuhrleitung 1‘‘ zu- und über die Abgasleitung 2‘ abgeführt. Über ein Ventil 4 und eine Hauptabfuhrleitung 2 kann das gereinigte Gas einer weiteren Verwendung (nicht dargestellt) zugeführt werden. Die Stellung der Ventile 3 und 4 wird – bevorzugt periodisch – gewechselt.
  • Das zu reinigende Gas strömt durch einen Wärmetauscher 5 mit einer Schüttung in welcher es mit einer Aufheizrate von zumindest 2000 K/s aufgeheizt wird, in eine Brennkammer 6, wonach es einer Reaktionsschüttung 7 zugeführt wird, in welcher die in dem Gas enthaltenen Teere umgesetzt werden. Anschließend strömt das Gas durch eine weitere Brennkammer 8 sowie einen Wärmetauscher 9 mit einer Schüttung aus dem Reaktor. Die Schüttung 5 dient dabei als Wärmedonator, die Schüttung 9 als Wärmeakzeptor. Bei Strömungsumkehr dient die Schüttung 9 entsprechend als Wärmedonator, während die Schüttung 5 als Wärmeakzeptor dient.
  • In den Brennkammern 6 und 8 wird über die Leitungen 10 und 11 unterstöchiometrisch sauerstoffhaltiges Gas eingedüst. Dies kann beispielsweise Luft oder besonders vorteilhaft reiner Sauerstoff sein. Hierdurch findet eine Partialoxidation statt, durch welche die Wärmeverluste der Anlage und der Wärmebedarf der Crackreaktionen gedeckt werden.
  • Um die möglichst hohen Aufheizraten von zumindest 2000 K/s erreichen zu können, werden die Schüttungen 5 und 9 bevorzugt radial von dem Gas durchströmt.
  • Zur Reinigung kann ein Teil einer Schüttung diskontinuierlich abgezogen werden, von anhaftendem Staub befreit werden und anschließend zurück in die Schüttung geführt werden (nicht gezeigt). Bevorzugt findet der Transport der Schüttung pneumatisch statt, so dass der Staub allein durch die mechanische Bewegung des Schüttmaterials entfernt wird. In einer bevorzugten Variante der oben genannten Ausführungsform wird gegebenenfalls anhaftender Koks mittels sauerstoffhaltiger Gase (z.B. Luft oder verdünnte Luft) abgebrannt.
  • Die Rückführung des ausgeschleusten Teils der Schüttung (ebenfalls nicht gezeigt) ist bevorzugt derart realisiert, dass das Schüttmaterial speziell in der heißen Zone der Schüttung, möglichst nahe an der Brennkammer, eingebracht wird, so dass noch anhaftender Koks in-situ aufgrund der dort herrschenden Reaktionsbedingungen entfernt wird.
  • 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit zusätzlicher dritter Schüttung 12.
  • Um eine kontinuierliche Betriebsweise zu gewährleisten und Verunreinigungen der Reingasleitung 2 zu vermeiden, ist vor der Strömungsumkehr eine Spülphase notwendig. Dies wird dadurch erreicht, dass kurzzeitig eine dritte Schüttung 12 genutzt wird.
  • In 2 sind die offenen Ventile 3‘ und 4‘‘ weiß, die geschlossenen Ventile 3‘‘, 4‘, 4‘‘‘, sowie 14‘, 14‘‘ und 14‘‘‘ schwarz gekennzeichnet. In der dargestellten Schaltung strömt der über Hauptzufuhrleitung 1 zugeführte Gasstrom über die Schüttung 5, wird dabei aufgeheizt und gelangt so in den Brennraum 6. Hierin wird durch Zugabe von Sauerstoff und/oder sauerstoffhaltiger Gase die Temperatur geregelt. Das Gas wird anschließend über eine Reaktionsschüttung 7 geleitet, an welcher die Teere katalytisch umgesetzt werden. Der Gasstrom wird in eine Brennkammer 8 geleitet, in welcher durch erneute Zugabe von Sauerstoff die Temperatur auf das Niveau im Brennraum 6 gebracht wird. Insbesondere werden hierdurch die Wärmeverluste aufgrund der endothermen Crack-/Reformierungsreaktionen gedeckt. Über die Schüttung 9 wird der Gasstrom abgekühlt und steht weiteren Verarbeitungsschritten zu Verfügung.
  • Um die Strömungsrichtung zu wechseln muss zum Zwecke der Spülung kurzzeitig auf eine dritte Schüttung 12 geschaltet werden. Diese kann in einem separaten Gefäß ausgeführt sein, besonders vorteilhaft ist jedoch die Anordnung der dritten Schüttung 12 in demselben Gefäß, in welchem die Reaktionsschüttung 7 angeordnet ist. Dabei dient die dritte Schüttung 12 auch zur Fixierung der Reaktionsschüttung 7. Besonders vorteilhaft wird eine z.B. aus Wabensteinen bestehende Schicht 15 zur Isolierung zwischen dritter Schüttung 12 und Reaktionsschüttung 7 angeordnet. Hierdurch wird der Verlust an Hochtemperaturwärme aus der Reaktionsschicht durch konduktive und konvektive Wärmeströme möglichst minimiert.
  • In 3 ist eine besondere Schaltform der in 2 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Dabei wird die Schüttung 5 über die Spülleitung 13 mit Spülgas beaufschlagt.
  • Wie bereits oben erwähnt, sollte verhindert werden, dass bei Strömungsumkehr Verunreinigungen aus den Wärmetauschern 5, 9 in den Reingasstrom 2 gelangen können. Eine Möglichkeit, dies zu verhindern ist durch die in 3 gezeigte Ventilschaltung möglich. Das Produktgas strömt bei der gezeigten Schaltung nicht durch einen der ersten oder zweiten Wärmetauscher 5, 9 in die Abfuhrleitung 2 sondern durch die dritte Schüttung 12. Diese wird zu keinem Zeitpunkt dem Rohgasstrom ausgesetzt, so dass eine Verunreinigung der dritten Schüttung 12 mit Staub oder ähnlichen Ablagerungen verhindert wird.
  • Um zu verhindern dass sich die Schüttung 12 in den Spülzeiten aufheizt und somit den Wirkungsgrad der Anlage senkt, ist aus Gründen des Wärmeausgleichs das Ventil 14‘‘‘ für eine gewisse Zeitspanne zu öffnen. Dies ist immer dann möglich, wenn die Schüttung 12 nicht mit Heißgas durchströmt wird.
  • Gleichzeitig mit der Ableitung des Produktgases durch die dritte Schüttung 12 und das geöffnete Ventil 4‘‘‘ in die Reingas-Abfuhrleitung 2 kann der erste Wärmetauscher 5 durch öffnen des Ventils 14‘ mit Spülgas gereinigt werden. Darüber hinaus kann auch die oben beschriebene mechanische Reinigung (nicht gezeigt) der Schüttung erfolgen.
  • Nach der Reinigung der Schüttung des ersten Wärmetauschers 5 kann Ventil 4‘‘‘ geschlossen und Ventil 3‘ geöffnet werden, um eine im Bereich der Wärmetauscher 5, 9, der Brennkammern 6, 8, und des Reaktors 7 der in 2 gezeigten Strömungsrichtung entgegengesetzte Strömung des Gases zu erreichen.
  • Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1‘, 1‘‘
    Hauptzufuhrleitung, Rohgasleitung
    2, 2‘, 2‘‘, 2‘‘‘
    Hauptabfuhrleitung, Reingasleitung
    3, 3‘, 3‘‘
    Rohgasventile
    4, 4‘, 4‘‘, 4‘‘‘
    Reingasventil
    5
    Erste/r Wärmetauscher, Speichermasse, Schüttung
    6
    Erste Brennkammer
    7
    Reaktionsschüttung
    8
    Zweite Brennkammer
    9
    Zweite/r Wärmetauscher, Speichermasse, Schüttung
    10
    Sauerstoffeindüsung
    11
    Sauerstoffeindüsung
    12
    dritte Speichermasse, dritte Schüttung
    13
    Spülleitung
    14‘, 14‘‘, 14‘‘‘
    Spülventil
    15
    Isolationsschicht, z.B. Wabensteine
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Cracken von Gasen mit einer Zuführleitung (1) für ein kohlenstoffhaltiges Gas, mittels welcher das Gas einem ersten Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse zuleitbar ist, einer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend angeordneten ersten Brennkammer (6, 8), die insbesondere eine regelbare Zuführeinrichtung für ein anderes, sauerstoffhaltiges Gas aufweist, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt, und einem in Strömungsrichtung des Gases der ersten Brennkammer (6, 8) nachfolgend angeordneten Reaktor (7), der eine Schüttung eines katalytisch wirkenden Materials zur katalytischen Spaltung von Verunreinigungen des kohlenstoffhaltigen Gases aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases dem Reaktor (7) nachfolgend eine zweite Brennkammer (6, 8) mit einer insbesondere regelbaren Zuführeinrichtung für ein sauerstoffhaltiges Gas, mittels welcher durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des katalytisch aufbereiteten kohlenstoffhaltigen Gases erfolgt angeordnet ist, und dieser Brennkammer in Strömungsrichtung des Gases nachfolgend ein zweiter Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse angeordnet ist, wobei die Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases zumindest in einem Bereich umkehrbar ist, der den ersten und zweiten Wärmetauscher (5, 9), die erste und zweite Brennkammer (6, 8) und den Reaktor (7) einschließt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen und/oder die spezifische Oberfläche mindestens eines/einer der Wärmetauscher, Schüttungen und/oder Speichermasse (5, 9), bevorzugt die Volumina und/oder die spezifische Oberfläche beider Wärmetauscher, Schüttungen und/oder Speichermassen (5, 9) so ausgelegt sind, dass das durchleitbare kohlenstoffhaltige Gas mit einer Aufheizrate von mindestens 2000 K/s, bevorzugt mindestens 3000 K/s und besonders bevorzugt mindestens 4000 K/s aufheizbar ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher, Schüttungen und/oder Speichermasssen (5, 9) von dem kohlenstoffhaltigen Gas radial durchströmbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Speichermassse mindestens einer Schüttung und/oder eines Wärmetauschers (5, 9) zu dessen Reinigung bevorzugt diskontinuierlich, besonders bevorzugt pneumatisch aus dem Wärmetauscher (5, 9) entfernbar und zurückführbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermasse in eine heiße Zone einer Schüttung zurückführbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dritte Schüttung (12) einer thermischen Speichermasse aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schüttung (12) derart in ein Rohleitungssystem der Vorrichtung eingebunden ist, dass sie unabhängig von der Strömungsrichtung des Gases durch die erste und zweite Schüttung und/oder den ersten und zweiten Wärmetauscher (5, 9) nur von einem Spülgas und/oder Gas aus dem Reaktor durchströmbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spülgaszuleitung (13) aufweist, mittels der mindestens einer Schüttung und/oder einem Wärmetauscher (5, 9, 12), bevorzugt allen Schüttungen und/oder Wärmetauschern (5, 9, 12) ein Spülgas zuführbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas Inertgas, Wasserdampf und/oder im Reaktor (7) behandeltes Gas ist.
  10. Verfahren zum Cracken von Gasen bei dem mit einer Zuführleitung (1) ein kohlenstoffhaltiges Gas zunächst einem ersten Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse zugeleitet wird, anschließend einer ersten Brennkammer (6, 8) zugeleitet wird, in der durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases durchgeführt wird, und daran anschließend das kohlenstoffhaltige Gas in einen Reaktor (7), eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Gas nach der Behandlung im Reaktor (7) einer zweiten Brennkammer (6, 8) zugeleitet wird, in der durch unterstöchiometrische Sauerstoffzufuhr für ein anderes, sauerstoffhaltiges Gas eine partielle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Gases durchgeführt wird, und von dieser Brennkammer kommend das Gas durch einen zweiten Wärmetauscher (5, 9) mit einer Schüttung einer thermischen Speichermasse geleitet wird, wobei die Strömungsrichtung des kohlenstoffhaltigen Gases nach einem bestimmten Zeitintervall zumindest in einem Bereich umgekehrt wird, der die erste und zweite Schüttung (5, 9), die erste und zweite Brennkammer (6, 8) und den Reaktor (7) einschließt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass während einer Strömungsumkehr eine dritte Speichermasse (12) temporär hinzu geschalten wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchleiten des kohlenstoffhaltigen Gases durch mindestens einen der Wärmetauscher (5, 9, 12) mit Schüttungen einer Speichermasse das durchgeleitete kohlenstoffhaltigen Gas mit einer Aufheizrate von mindestens 2000 K/s, bevorzugt mindestens 3000 K/s und besonders bevorzugt mindestens 4000 K/s aufgeheizt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrung der Strömungsrichtung mittels wenigstens eines Ventils und bevorzugt mittels einer Vielzahl von Ventilen durchgeführt wird.
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