DE1298233B - Verfahren fuer den Transport von Waermeenergie - Google Patents

Description

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Um die Möglichkeit zu schaffen, Wärmeenergie dungsgemäße Verfahren gestattet es, Wärmeenergie an anderem Ort als dem der Erzeugung zu nutzen, in vorteilhafter Weise über weite Strecken zu transd. h. sie in irgendeiner Form zum Ort des Ver- portieren und als solche wieder einzusetzen. Dabei brauchers zu transportieren, sind verschiedene Wege ist es von Vorteil, daß die am Ort der Methanspalbeschritten worden. In räumlich begrenzten Be- 5 tung angebotene oder eingesetzte Wärmeenergie zu reichen, z.B. in Städten oder in Industriewerken, über 85% am Ort der Methanisierungsreaktion zukann ein direkter Transport durchgeführt werden, rückgewonnen werden kann. Die auftretenden indem man aufgeheizte flüssige Wärmeträger, ζ. B. Wärme- oder Energieverluste sind nur bedingt durch Wasser oder Diphyl, oder Dampf durch Rohrleitun- Abstrahlungsverluste der Spaltanlage und der gen an den Ort des Wärmeverbrauchs schickt. Dabei io Methanisierungsanlage sowie durch die Unvollstäntreten Energieverluste, z. B. durch Abgabe von digkeit des Wärmetauschs zwischen den eingehenden Wärme an die Umgebung der Rohrleitungen auf; und ausgehenden Gasen.

damit ist ein solcher direkter Wärmetransport auf Mit Hilfe der Zeichnung soll das Verfahren erkurze Entfernungen beschränkt. Außerdem kann ein läutert werden, wobei auf das Eingehen auf an sich solcher Transport in wirtschaftlicher Weise nur mit 15 bekannte technische Verfahrensschritte, wie Wärme-Niedertemperaturwärme von etwa 100 bis 500⁰C austauscher, Kühler usw., verzichtet wird. Der erfolgen. Bei Einsatz von Hochtemperaturwärme Komplex A umfaßt Anlagen zur Abgabe der Wärme würde der notwendige technische Aufwand zu groß. des Heliumkreislaufes sowie die mit dieser Wärme Hinzu kommt, daß es bisher keine brauchbaren betriebene Methan-Dampf-Spaltung. In diese wird Wärmeübertragungsmittel für Temperaturen von 20 durch Leitung 1 Methan eingeführt. Gemäß den mehr als etwa 500⁰C gibt. Man wandelt daher im Reaktionsgleichungen CH₄+H₂O=CO+3H₂ und allgemeinen die Wärmeenergie in Kraftwerken in CH₄+2 H₂O=CO₂+4 H₂ wird das Methan in ein elektrische Energie um, die über metallische Leiter an Spaltgemisch, bestehend aus H₂, CO und CO₂, umden Ort des Energieverbrauchs befördert wird. Die gewandelt. Entsprechend dem Gleichgewicht der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Ener- 25 gewählten Druck- und Temperaturbedingungen vergie ist jedoch mit einem großen Verlust verbunden, bleibt nur ein geringer Teil des Methans nicht umder durch die Wirkungsgrade der einzelnen Prozeß- gesetzt. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß keine schritte gegeben ist. störenden Nebenprodukte auftreten, die z. B. den

Es wurde nun gefunden, daß man Wärmeenergie Katalysator durch Ablagerungen vergiften könnten in vorteilhafter Weise vom Ort der Erzeugung zum 30 oder der Reaktion entzogen werden. Die stöchio-Ort des Verbrauchs transportieren kann, wenn man metrischen Verhältnisse der Komponenten H₂, CO die erzeugte Wärmeenergie zur katalytischen Spal- und CO₂ untereinander bleiben dabei wie bei der tung von Methan einsetzt, das erhaltene Spaltgas Umkehrreaktion eines solchen Gleichgewichtes ernach Kühlung durch Rohrleitungen zum Ort des halten. Am Wiedervereinigungsort, dem Komplex B, Energieverbrauchs transportiert, dort das Spaltgas 35 der die Anlagen zur Methanisierung des Spaltgases katalytisch zu Methan umsetzt und die dabei frei sowie zur Ausnutzung der bei dieser exothermen werdende Wärme in gewünschter Weise verwertet. Reaktion erhaltenen Wärme umfaßt, werden die Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Wärmeenergie Komponenten CO und CO₂ wieder zu Methan verals solche am Ort des Verbrauchs zu nutzen. Das arbeitet. Dieses wird über Leitung 1 wieder zur Spaltrückbildende Methan kann erneut zur Spaltung rück- 40 gasanlage geleitet. Wird das in B erhaltene Methan geführt werden, es kann natürlich auch einer anderen z. B. zu chemischen Umsetzungen gebraucht, so wird Verwendung, z.B. chemischen Umsetzungen oder über Leitung3 eine entsprechende Methanmenge gegebenenfalls z, B. einer teilweisen Verbrennung, dem Kreislauf zugefügt. Pro Pol Methan, das gespalzugeführt werden. Das Verfahren ist besonders vor- ten wird, können so je nach Reaktionsverlauf 42 bis teilhaft anwendbar, wenn es sich um den Transport 45 50 kcal Wärmeenergie nach B gebracht werden. Bei von Hochtemperaturwärme über weite Entfernungen entsprechendem Methandurchsatz können also große handelt. Derartige Wärme fällt z. B. in Atom- Wärmemengen von A nach B transportiert werden, reaktoren an. Sie kann ferner z. B. durch Verbren- Da das hier vorgeschlagene Reaktionssystem in nung billiger Brennstoffe erzeugt werden. Auch die einem geschlossenen Kreislaufsystem durchgeführt Ausnutzung naturgegebener Wärmequellen ist denk- 50 wird, sind die Verluste an Gaskomponenten klein, bar. An Stelle von reinem Methan können auch Sie umfassen nur Undichtigkeiten und die gelösten methanhaltige Gase, wie Erdgas, eingesetzt werden. Gase im Reaktionswasser, das beim Komplex B hinter Dabei sollte der Gehalt an inerten Bestandteilen oder der Methanisierung ausgeschieden wird,
anderen Kohlenwasserstoffen oder sonstigen Verbin- Die für die Spalt- und Methanisierungsreaktion bedungen im Falle der Kreislaufführung des rück- 55 kannten Katalysatoren haben eine lange Lebensdauer gebildeten Methans nicht zu hoch sein, damit keine und sind abriebfest. Die Spaltung kann z. B. auch in zu hohen Verluste durch den Verdünnungselekt Gegenwart von CO₂ erfolgen,
bzw. durch Nebenreaktionen eintreten. Die-Spaltung

des Methans und die Rückbildung—können nach Beispiel
jedem an sich bekannten Verfahren durchgeführt 60

werden. Üblich ist z. B. die Dampf-Spaltung mit Hilfe Es werde die Wärme eines in einem Hochtempevon Nickelkatalysatoren bei etwa 700° C, die druck- ratur-Reaktor umlaufenden Heliumgases von etwa los oder unter erhöhtem Druck durchgeführt werden 1000° C zum Transport gebracht. Dabei soll die kann. Bekannte Methanisierungsverfahren verwen- Wärme dem Heliumkreislauf in der Form entnomden z. B. Nickel- oder Edelmetallkatalysatoren. 65 men werden, daß das heiße Helium unmittelbar die Selbstverständlich ist bei Durchführung dieser an sich mit Katalysator gefüllten Rohre der Methan-Spaltbekannten Verfahren auf die Abwesenheit störender anlage umströmt. Die Spaltung kann in üblicher Verbindungen in den Gasen zu achten. Das erfin- Weise erfolgen, z. B. unter Zusatz von 3 Mol Wasser-

dampf je Mol Methan bei etwa 900⁰C und z.B. 55 at. Das erhaltene Spaltgas werde nach Auskondensation des Überschußdampfes und Kühlung durch eine Leitung, auf komprimiert auf etwa 70 at, zum Ort der Methanisierung, d. h. der Wärmeabgabe, geführt. Die Rückbildung des Methans aus dem Spaltgas kann ebenfalls in üblicher Weise erfolgen, z. B. bei etwa 300° C über einen der bekannten Methanisierungskatalysatoren. Das erhaltene Methan wird über eine andere Leitung wieder in die Methanspaltung zurückgeführt. Bei einem Einsatz von 1 Mio Nm³/h Methan und bei einer Leitungslänge von 100 km ergibt sich dann, daß die Kosten je Wärmeeinheit am Ort des Wärmeverbrauchs nur etwa 65% der Kosten betragen, die anfallen würden, wenn die Wärme in konventioneller Weise über ein Dampfkraftwerk und Fortleitung in Form von elektrischem Strom transportiert würde.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Transport von Wärmeenergie vom Ort der Erzeugung zum Ort des Verbrauchs, dadurch gekennzeichnet, daß man die erzeugte Wärmeenergie zur katalytischen Spaltung von Methan einsetzt, das erhaltene Spaltgas nach Kühlung durch Rohrleitungen zum Ort des Energieverbrauchs transportiert, dort das Spaltgas katalytisch zu Methan umsetzt und die dabei frei werdende Wärme in gewünschter Weise verwertet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das rückbildende Methan erneut zur Spaltung bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle von Methan Erdgas einsetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen