WO2015014459A1

WO2015014459A1 - Method and system for enriching a synthesis gas with hydrogen, said gas having been produced by gasification

Info

Publication number: WO2015014459A1
Application number: PCT/EP2014/002016
Authority: WO
Inventors: Gerald GAUBE; Dirk BAUERSFELD; Holger KITTELMANN
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: DE102013012661A1

Abstract

The invention relates to a method and a device for enriching a synthesis gas with hydrogen, said gas having been produced by gasification, wherein hydrogen produced by means of electrolysis is added to the synthesis gas.WHEI

Description

Beschreibung description

Verfahren und Anlage zur Anreicherung eines mittels Vergasung erzeugten Process and plant for enrichment of a gasification generated

Synthesegases mit Wasserstoff Synthesis gas with hydrogen

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Anreicherung eines mittels Vergasung erzeugten Synthesegases mit Wasserstoff. The present invention relates to a method and a plant for enriching a synthesis gas generated by gasification with hydrogen.

Stand der Technik State of the art

Verfahren zur Herstellung von Synthesegas z. B. aus festem organischem Process for the preparation of synthesis gas z. B. of solid organic

Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Feedstock, also referred to as gasification process for short, are known.

Vorteilhafterweise kommen als Einsatzmaterial für solche Verfahren Kohle oder Biomasse zum Einsatz. Bei Biomassevergasungsverfahren werden beispielsweise Alt- und Waldrestholz oder sogenannte Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet. Advantageously, coal or biomass are used as starting material for such processes. In biomass gasification processes, for example, used wood and forestry wood or so-called energy wood, but also agricultural residues such as straw or chaff are used.

Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas mit nachgeschalteten By gasification of biomass to synthesis gas with downstream

Verfahrensschritten (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann Process steps (so-called Biomass-to-Liquids method, BTL) can

beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen For example, synthetic biofuel can be obtained in its

physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to- Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42 - 44, gezeigt. physicochemical properties of known gas-to-liquids (GTL) and coal-to-liquid (CTL) fuels. An example of a plant for the production of BTL fuels is in Kiener, C. and Bilas, I .: Synthetic biofuel of the second generation. World's first commercial BTL production plant. Energy 2.0, July 2008, p. 42-44.

Verfahren und Anlagen zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial sind auch beispielsweise aus EP 0 745 114 B1 , DE 41 39 512 A1 und DE 42 09 549 A1 bekannt. Die vorliegende Anmeldung betrifft hierbei insbesondere solche Verfahren bzw. Anlagen, die einen Niedertemperaturvergaser und einenProcesses and plants for the at least partial gasification of solid, organic feedstock are also known, for example, from EP 0 745 114 B1, DE 41 39 512 A1 and DE 42 09 549 A1. The present application relates in particular to such processes or plants which use a low-temperature gasifier and a

Hochtemperaturvergaser aufweisen, wie nachfolgend erläutert. Gegenüber anderen Verfahren ermöglichen diese u.a. einen niedrigeren Verbrauch an Einsatzmaterial und weisen einen höheren Kaltgaswirkungsgrad auf. In einem Niedertemperaturvergaser wird das Einsatzmaterial, beispielsweise Have high temperature carburetor, as explained below. Compared with other methods, these allow, inter alia, a lower consumption of feedstock and have a higher cold gas efficiency. In a low-temperature carburetor, the feedstock, for example

Biomasse, durch Teilvergasung mit einem Vergasungsmittel bei Temperaturen zwischen ca. 300 °C und 600 °C zu Koks (im Fall von Biomasse sogenanntem Biomass, by partial gasification with a gasification agent at temperatures between about 300 ° C and 600 ° C to coke (so-called in the case of biomass

Biokoks) und Schwelgas umgesetzt. Die Umsetzung wird im Rahmen dieser Biokoks) and Schwelgas implemented. The implementation is under this

Anmeldung als "Schwelen" bezeichnet. Schwelen zeichnet sich bekanntermaßen durch ein unterstöchiometrisches Sauerstoffangebot und damit eine unvollständige Registration referred to as "smoldering". Smoldering is known to be characterized by a stoichiometric oxygen supply and thus an incomplete

Verbrennung bei vergleichsweise geringer Temperatur aus. Das Schwelgas wird anschließend in eine Brennkammer des Combustion at a comparatively low temperature. The carbonization gas is then transferred to a combustion chamber of the

Hochtemperaturvergasers überführt und dort mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise mit mehr oder weniger reinem Sauerstoff, aber auch mit Luft und/oder sauerstoffhaltigen Abgasen, z.B. aus Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren, partiell oxidiert. Durch diese Oxidation freiwerdende Wärme bewirkt einen Temperaturanstieg auf 1.200 °C bis 2.000 °C, beispielsweise 1.400 °C. Bei derartigen Bedingungen werden in dem Schwelgas enthaltene Aromaten, Teere und Oxoverbindungen vollständig zersetzt. Hierdurch bildet sich ein Synthesegas, das im Wesentlichen aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf besteht. Das High-temperature gasifier and transferred there with an oxygen-containing gas, for example with more or less pure oxygen, but also with air and / or oxygen-containing exhaust gases, e.g. from gas turbines or internal combustion engines, partially oxidized. By this oxidation released heat causes a temperature increase to 1200 ° C to 2000 ° C, for example 1400 ° C. Under such conditions, aromatics, tars and oxo compounds contained in the carbonization gas are completely decomposed. This forms a synthesis gas which consists essentially of carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide and water vapor. The

Synthesegas kann an dieser Stelle auch als (Synthese-)Rohgas bezeichnet werden. Synthesis gas can also be referred to as (synthesis) raw gas at this point.

In einer weiteren Stufe wird, beispielsweise in einer in dem Hochtemperaturvergaser integrierten oder in einer diesem nachgeschalteten Quencheinheit, das so erzeugte Synthesegas mit Koks aus dem Niedertemperaturvergaser in Kontakt gebracht. Der Koks kann zuvor gesondert (z.B. durch Mahlen und Sichten) aufbereitet und dann in die Quencheinheit eingebracht werden. Durch endotherme Reaktionen zwischen Koks und Synthesegas wird letzteres auf etwa 900 °C abgekühlt. Dies bewirkt eine teilweise Umsetzung des Kohlendioxids zu Kohlenmonoxid. In a further stage, the synthesis gas thus produced is brought into contact with coke from the low-temperature gasifier, for example in a quench unit integrated in the high-temperature gasifier or in a quench unit connected downstream of it. The coke may be previously treated separately (e.g., by grinding and sifting) and then introduced into the quench unit. By endothermic reactions between coke and syngas, the latter is cooled to about 900 ° C. This causes partial conversion of the carbon dioxide to carbon monoxide.

Das so erzeugte kohlenmonoxidreiche Synthesegas kann anschließend weiter konditioniert werden. Die Konditionierung umfasst beispielsweise eine weitere The carbon monoxide-rich synthesis gas thus produced can then be further conditioned. The conditioning includes, for example, another

Abkühlung, eine Entstaubung, eine Verdichtung und/oder die Abtrennung von Cooling, dedusting, compaction and / or the separation of

Restkohlendioxid. Residual carbon dioxide.

Bei einer derartigen Vergasung entstehendes Synthesegas weist typischerweise ein relativ niedriges Wasserstoff- zu Kohlenstoffmonoxid-Verhältnis (H/CO-Verhältnis) auf, wobei hier typischerweise Werte von 0,7 erreicht werden. Für viele anschließende Verfahren zur Verwertung von Synthesegas werden jedoch höhere Wasserstoff- zu Kohlenstoffmonoxidverhältnisse benötigt. Hierzu ist es bislang üblich, einen Teil des Kohlenstoffmonoxids mit Wasser in einer Wassergas-Shift-Reaktion zu Synthesis gas resulting from such gasification typically has a relatively low hydrogen to carbon monoxide ratio (H / CO ratio), typically reaching values of 0.7. However, many subsequent processes for the utilization of synthesis gas require higher hydrogen to carbon monoxide ratios. For this purpose, it has hitherto been customary to add a portion of the carbon monoxide with water in a water gas shift reaction

Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff umzusetzen, bis beispielsweise ein Implement carbon dioxide and hydrogen, for example, a

Kohlenstoffmonoxid-Wasserstoff-Verhältnis von etwa 2:1 erreicht ist. Als nachteilig hierbei wird angesehen, dass hierbei auch entstehendes Kohlenstoffdioxid für viele anschließende Verfahren, beispielsweise zur Bereitstellung von flüssigen Carbon monoxide to hydrogen ratio of about 2: 1 is reached. A disadvantage here is considered that in this case also resulting carbon dioxide for many subsequent processes, for example, to provide liquid

Kohlenstoffwasserstoffen, nicht verwendbar ist, und somit für derartige Prozesse verloren geht. Hydrocarbons, is not usable, and thus lost for such processes.

Aufgabe der Erfindung ist die effektive Bereitstellung eines mit Wasserstoff The object of the invention is the effective provision of a hydrogen

angereicherten Synthesegases. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des enriched synthesis gas. This object is achieved by a method having the features of

Patentanspruchs 1 sowie eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Patent claim 1 and a system with the features of claim 6.

Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahme, dem Synthesegas mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoff zuzugeben, kann die Ausbeute beispielsweise an By means of the measure according to the invention, to add hydrogen to the synthesis gas produced by electrolysis, the yield may be, for example,

Kohlenwasserstoffprodukten bei nachfolgenden Verfahren zur Weiterverarbeitung von Synthesegas gegenüber herkömmlichen Lösungen mit Shift-Verfahren signifikant erhöht werden. Hydrocarbon products are significantly increased in subsequent processes for processing synthesis gas over conventional solutions with shift process.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Elektrolyse als Hochdruckelektrolyse ausgeführt wird. Hochdruckelektrolyseverfahren weisen einen besonders hohen Wirkungsgrad auf und arbeiten bevorzugt bei Druckverhältnissen von 3-40 bar. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Elektrolyse erzeugter Sauerstoff im Rahmen der Vergasung zur Erzeugung von Synthesegas eingesetzt. Durch diese Maßnahme kann ein üblicherweise für die der Vergasung verwendeter Luftzerleger zur Sauerstofferzeugung kleiner dimensioniert werden oder ganz entfallen. Besonders bevorzugt ist, dass das mit Wasserstoff angereicherte Synthesegas einer Fischer-Tropsch-Synthese zur Bereitstellung von flüssigen Kohlenwasserstoffen unterzogen wird. Die Fischer-Tropsch-Synthese stellt ein sehr günstiges Verfahren zur heterogen-katalytischen Umwandlung von Synthesegas in ein breites Spektrum gasförmiger und flüssiger Kohlenwasserstoffe zur Verfügung. It is particularly preferred that the electrolysis is carried out as high-pressure electrolysis. High-pressure electrolysis processes have a particularly high efficiency and preferably operate at pressure ratios of 3-40 bar. According to a particularly preferred embodiment of the invention, oxygen produced during the electrolysis is used in the course of the gasification for the production of synthesis gas. By this measure, a usually used for the gasification air separation for oxygen production can be made smaller or completely eliminated. It is particularly preferred that the hydrogen-enriched synthesis gas is subjected to a Fischer-Tropsch synthesis to provide liquid hydrocarbons. The Fischer-Tropsch synthesis provides a very convenient process for the heterogeneous-catalytic conversion of synthesis gas into a wide range of gaseous and liquid hydrocarbons.

Insgesamt ist somit in wirksamer Weise elektrische Energie aus dem Stromnetz in Form von flüssigen Kohlenwasserstoffen speicherbar. Flüssige Kohlenwasserstoffe weisen eine hohe Energiedichte auf, und lassen sich in drucklosen Tanks speichern. Dies stelle einen signifikanten Vorteil gegenüber sogenannten Power-to-Gas- Konzepten dar. Overall, therefore, electrical energy can be effectively stored from the power grid in the form of liquid hydrocarbons. Liquid hydrocarbons have a high energy density and can be stored in pressureless tanks. This represents a significant advantage over so-called power-to-gas concepts.

Die nicht oder schwer verkäuflichen Nebenprodukte der Fischer-Tropsch-Synthese können ebenfalls als gespeicherte elektrische Energie betrachtet und gespeichert werden. Da diese Produkte gut transportierbar sind, können sie auch in einfacherThe non-salable or difficult to sell by-products of the Fischer-Tropsch synthesis can also be considered as stored electrical energy and stored. Because these products are easy to transport, they can also be made easier

Weise entfernt von ihrem Erzeugungsort eingesetzt werden. Denkbar ist zum Beispiel eine Verwendung im Zusammenhang mit Netzknoten an denen Strommangel auftritt. Way away from their place of production. It is conceivable, for example, a use in connection with network nodes at which power shortage occurs.

Zweckmäßigerweise werden die bereitgestellten flüssigen Kohlenwasserstoffe insbesondere unter Verwendung einer Verbrennungsturbine in elektrische Energie umgewandelt. Es ist denkbar, z. B. die erwähnten Nebenprodukte als Brennstoff für einen Generator zu verwenden und den so erzeugten Strom wiederum für die diskutierte Elektrolyse aber insbesondere zur Einspeisung in das Stromnetz zu verwenden. Conveniently, the liquid hydrocarbons provided are converted into electrical energy, in particular using a combustion turbine. It is conceivable, for. B. to use the mentioned by-products as fuel for a generator and to use the power thus generated in turn for the discussed electrolysis but in particular for feeding into the power grid.

Bei derartigen Generatoren kann die Wandlungsleistung so gewählt werden, dass sie zum Beispiel wesentlich größer (beispielsweise fünfzigfach größer) als der In such generators, the conversion power can be chosen to be, for example, substantially larger (for example, fifty times greater) than the

Energiebedarf der Elektrolyse ist. Dadurch ist gesichert, dass die Elektrolyse und damit die Synthese auch bei Strommangel stabil betrieben werden können und dennoch eine Netzstabilisierung erreicht wird. Energy demand of the electrolysis is. This ensures that the electrolysis and thus the synthesis can be operated stably even with electricity shortage and yet a network stabilization is achieved.

Durch eine derartige asymmetrische Kapazitätsauslegung können die Such asymmetric capacity design allows the

unterschiedlichen Anforderungen, welche sich aus den Restriktionen eines different requirements resulting from the restrictions of a

kontinuierlichen Betriebes einer Vergasungs- und Syntheseanlage einerseits, und des stark schwankenden Elektroenergiebedarfs für die Netzstabilisierung andererseits ergeben, im Wesentlichen überwunden werden. Die Erfindung gestattet eine Continuous operation of a gasification and synthesis plant on the one hand, and the strongly fluctuating electrical energy demand for grid stabilization on the other essentially surmounted. The invention allows a

Stabilisierung des Stromnetzes ohne den Einsatz von fossilem Kohlenstoff bzw. Stabilization of the electricity grid without the use of fossil carbon or

Brennstoff. Insgesamt bietet die Erfindung einen höheren Nutzungsgrad des Kohlenstoffs aus biogenen Brennstoffen, beispielsweise Holz, bei der Synthese. Mit der Erfindung ist eine Saisonspeicherung von Elektroenergie ohne Einsatz von fossilem Kohlenstoff möglich. Zur Speicherung der erzeugten Kohlenwasserstoffe werden keine Fuel. Overall, the invention provides a higher utilization of carbon from biogenic fuels, such as wood, in the synthesis. With the invention, a seasonal storage of electrical energy without the use of fossil carbon is possible. For storage of the hydrocarbons generated are no

geologischen Voraussetzungen wie beispielsweise Kavernen, wie dies bei Power-to- Gas-Konzepten notwendig ist, benötigt. Schließlich können bei der Synthese entstehende minderwertige Produkte, wie erläutert, effektiv verwertet werden. geological conditions such as caverns, as is necessary in power-to-gas concepts needed. Finally, inferior products resulting from the synthesis, as explained, can be effectively utilized.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur weiter erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. The invention will be further explained with reference to the accompanying figure, in which a preferred embodiment of the invention is shown.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Figur 1 zeigt in schematischer Ansicht eine beispielhafte Anlage, die zur FIG. 1 shows, in a schematic view, an exemplary system which is used for

Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, und Implementation of a preferred embodiment of the method according to the invention is set up, and

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufplans. Ausführungsform der Erfindung Figure 2 shows a preferred embodiment of the method according to the invention in the form of a flow chart. Embodiment of the invention

In Figur 1 ist eine Anlage schematisch dargestellt, welche zur Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und insgesamt mit 100 bezeichnet ist. Die Anlage 100 umfasst eine Vergasungseinrichtung 110. Die Vergasungseinrichtung 110 kann beispielsweise einen FIG. 1 schematically shows a system which is set up to carry out a preferred embodiment of the method according to the invention and designated as a whole by 100. The plant 100 includes a gasification device 110. The gasification device 110 may, for example, a

Niedertemperaturvergaser und einen Hochtemperaturvergaser (beide nicht im Low temperature carburettor and a high temperature carburetor (both not in the

Einzelnen dargestellt) umfassen. Shown individually).

In die Vergasungseinrichtung 110 kann ein Einsatzmaterial, beispielsweise Biomasse, wie etwa Holz oder entsprechende Abfälle, eingespeist werden. Über eine Leitung 112 wird ferner Sauerstoff in die Vergasungseinrichtung eingespeist. Die Leitung 112 wird von zwei Sauerstoffquellen mit Sauerstoff versorgt, wie weiter unten im Einzelnen erläutert wird. Der Niedertemperaturvergaser ist zum Verschwelen des festen organischen Einsatzmaterials eingerichtet. Hierzu kann der Niedertemperaturvergaser extern, beispielsweise mit Abwärme des Hochtemperaturvergasers, auf eine geeignete Temperatur, beispielsweise 300°C bis 600°C, aufgeheizt werden. In einer Anfahrphase der Anlage können auch Anfahrbrenner eingesetzt werden. A feedstock, such as biomass, such as wood or equivalent waste, may be fed into the gasifier 110. Via a line 112 Furthermore, oxygen is fed into the gasification device. The line 112 is supplied with oxygen from two oxygen sources, as explained in more detail below. The low-temperature gasifier is set up to blaze the solid organic feedstock. For this purpose, the low temperature carburetor externally, for example, with waste heat of Hochtemperaturvergasers, to a suitable temperature, for example 300 ° C to 600 ° C, heated. In a start-up phase of the plant and starting torch can be used.

In dem Niedertemperaturvergaser wird ein Schwelgas erzeugt, und in den In the low-temperature gasifier, a carbonization gas is generated, and in the

Hochtemperaturvergaser überführt. Der Hochtemperaturvergaser ist High temperature carburetor transferred. The high temperature carburetor is

zweckmäßigerweise zweiteilig ausgebildet, und umfasst eine Oxidatiortseinheit und eine Quencheinheit (wiederum nicht im Einzelnen dargestellt). In der Oxidationseinheit wird das Schwelgas mit einem zugeführten sauerstoffhaltigen Gas teilweise oxidiert, wodurch sich Temperaturen von beispielsweise 1400°C bis 2000°C ergeben. Hierdurch wird ein Synthesegas erhalten. Das Synthesegas kann dann anschließend der expediently formed in two parts, and comprises an oxidation unit and a quench unit (again not shown in detail). In the oxidation unit, the carbonization gas is partially oxidized with a supplied oxygen-containing gas, resulting in temperatures of, for example, 1400 ° C to 2000 ° C. As a result, a synthesis gas is obtained. The synthesis gas can then subsequently the

Quencheinheit zugeführt werden, wo beispielsweise vermahlener Koks aus dem Niedertemperaturvergaser eingeleitet wird (nicht dargestellt). Durch die hierdurch ablaufenden endothermen Reaktionen kühlt sich die Gastemperatur in kurzer Zeit auf etwa 900°C auf, es tritt eine zumindest teilweise Reduktion ein. Das erhaltene Quencheinheit are supplied, where, for example, ground coke from the low-temperature carburetor is introduced (not shown). As a result of the endothermic reactions taking place in this way, the gas temperature cools to about 900 ° C. in a short time, at least partial reduction occurs. The obtained

Gasgemisch, das in diesem Zustand ein kohlenstoffmonoxidreiches Synthesegas darstellt, kann einem Kühler zugeführt, und dort beispielsweise auf eine Temperatur von 600°C abgekühlt werden. Das Synthesegas kann anschließend in einer Gas mixture, which is a high-carbon synthesis gas in this state, can be fed to a cooler, and there, for example, cooled to a temperature of 600 ° C. The synthesis gas can then be in a

Gasreinigungsanlage gereinigt werden. Als Beispiel für eine derartige Gas cleaning system to be cleaned. As an example of such

Gasreinigungsanlage sei eine Rektisolwäsche genannt, in der das Synthesegas von nicht für die Synthese benötigten Stoffen befreit wird. Eine Gasreinigungsanlage ist schematisch dargestellt und mit 120 bezeichnet. Gas purification plant is called a Reisolis, in which the synthesis gas is released from substances not required for the synthesis. A gas purification system is shown schematically and designated 120.

Das gereinigte Synthesegas wird anschließend einer Einrichtung zur Durchführung einer Fischer-Tropsch-Synthese 130 zugeführt. Das gereinigte Synthesegas wird in der Vorrichtung 130 heterogen-katalytisch in einer Aufbaureaktion zu Kohlenwasserstoffen wie Parafinen, Olefinen und Alkoholen umgesetzt. Endprodukte bzw. das Fischer- Tropsch-Produkt sind beispielsweise Benzin (synthetisches Benzin), Diesel, Heizöl, sowie Rohstoffe für die chemische Industrie. Die Reaktion findet bereits bei The purified synthesis gas is then fed to a device for performing a Fischer-Tropsch synthesis 130. The purified synthesis gas is reacted in the device 130 heterogeneously catalytically in a synthesis reaction to hydrocarbons such as paraffins, olefins and alcohols. End products or the Fischer-Tropsch product are, for example, gasoline (synthetic gasoline), diesel, heating oil, as well as raw materials for the chemical industry. The reaction already arrives

Atmosphärendruck und bei einer Temperatur von 160 bis 200°C statt. Es werden auch höhere Drücke und Temperaturen eingesetzt. Im Rahmen der Fischer-Tropsch- Synthese können zahlreiche unterschiedliche Katalysatoren verwendet werden. Atmospheric pressure and at a temperature of 160 to 200 ° C instead. It also higher pressures and temperatures are used. As part of the Fischer-Tropsch Synthesis many different catalysts can be used.

Beispielhaft seien Übergangsmetalle wie etwa Kobalt, Eisen, Nickel oder Ruthenium genannt. Als Träger finden beispielsweise poröse Metalloxide mit großen spezifischen Oberflächen Verwendung. By way of example, transition metals such as cobalt, iron, nickel or ruthenium may be mentioned. For example, porous metal oxides with large specific surface areas are used as supports.

Ein typisches Fischer-Tropsch-Produkt enthält Flüssiggase, Benzin, Kerosin (Dieselöl), Weichparaffin und Hartparaffin. Diese unterschiedlichen Kohlenwasserstoffe werden anschließend in einer Raffinierungseinrichtung 140 voneinander getrennt, und in geeigneten Speichereinrichtungen 150 gespeichert. A typical Fischer-Tropsch product contains liquified gases, gasoline, kerosene (diesel oil), soft paraffin and hard paraffin. These different hydrocarbons are then separated from one another in a refining device 140 and stored in suitable storage devices 150.

Die dargestellte Anlage weist ferner eine Elektrolyseeinrichtung 160 auf, in der Wasser unter Einsatz von elektrischer Energie (z. B. aus dem Stromnetz) in Sauerstoff und Wasserstoff umgewandelt wird. Die Elektrolyseeinrichtung 160 ist über eine Leitung 166 mit elektrischem Strom, aus dem Stromnetz oder einer anderen geeigneten Quelle beaufschlagbar. The illustrated system further includes an electrolyzer 160 in which water is converted into oxygen and hydrogen using electrical energy (eg, from the power grid). The electrolysis device 160 can be acted upon via a line 166 with electric current, from the power grid or another suitable source.

Der hierbei erzeugte Wasserstoff wird dem gereinigten Synthesegas über eine Leitung 162 zugegeben, sodass insgesamt der Wasserstoffanteil des gereinigten The hydrogen produced in this way is added to the purified synthesis gas via a line 162, so that the total hydrogen content of the purified

Synthesegases erhöht wird. Typische gereinigte Synthesegase weisen ein Synthesis gas is increased. Typical purified synthesis gases are included

Wasserstoff-Kohlenstoffmonoxid-Verhältnis von 0,7 auf. Durch Zugabe von Hydrogen to carbon monoxide ratio of 0.7 to. By adding

Wasserstoff wird zweckmäßigerweise ein Verhältnis von 2: 1 bereitgestellt. Hydrogen is conveniently provided at a ratio of 2: 1.

Mit einem derartigen Wasserstoff- zu Kohlenstoffmonoxidverhältnis ist z. B. die With such a hydrogen to carbon monoxide ratio is z. B. the

Fischer-Tropsch-Synthese mit wesentlich höherem Wirkungsgrad durchführbar. Fischer-Tropsch synthesis with much higher efficiency feasible.

Der bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoff wird dem Vergaser 1 10 über eine Leitung 164, welche in der Leitung 1 12 mündet, zugegeben. Der Sauerstoff kann hierbei dem Niedertemperaturvergaser und/oder dem Hochtemperaturvergaser zugeführt werden. Hiermit ist insgesamt eine sehr effektive Verwendung der Elektrolyseprodukte The oxygen produced in the electrolysis is the gasifier 1 10 via a line 164, which opens in the line 1 12 added. The oxygen can in this case be supplied to the low-temperature gasifier and / or the high-temperature gasifier. This is a very effective overall use of the electrolysis products

Wasserstoff und Sauerstoff im Rahmen einer Synthesegaserzeugung bzw. einer Fischer-Tropsch-Synthese zur Verfügung gestellt. Hydrogen and oxygen provided in the context of a synthesis gas production or a Fischer-Tropsch synthesis.

Die dargestellte Vorrichtung weist zusätzlich eine Luftzerlegungseinrichtung 170 auf, welche über eine elektrische Leitung 176 mit elektrischem Strom versorgt wird. Durch die Luftzerlegungseinrichtung 170 hergestellter Sauerstoff wird über eine Leitung 174, welche ebenfalls in der Leitung 1 12 mündet, der Vergasungseinrichtung 1 0 zugeführt. The illustrated device additionally has an air separation device 170, which is supplied with electrical current via an electrical line 176. By The air separation device 170 produced oxygen is fed via a line 174, which also opens in the line 1 12, the gasification device 1 0.

Durch Einsatz der Elektrolyseeinrichtung 160 kann die Luftzerlegungseinrichtung 170 gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen wesentlich kleiner dimensioniert werden. Es ist auch denkbar, vollständig auf die Luftzerlegungseinrichtung 170 zu verzichten. By using the electrolysis device 160, the air separation device 170 can be dimensioned substantially smaller than conventional devices. It is also conceivable to completely dispense with the air separation device 170.

Die in der Speichereinrichtung 150 gespeicherten, unterschiedlichen The stored in the memory device 150, different

Kohlenwasserstoffe können nun in zweckmäßiger Weise verwertet werden. Hydrocarbons can now be recycled in an appropriate manner.

Beispielsweise ist es möglich, gut verkäufliche Kohlenwasserstoffe, wie etwa Benzinoder Dieselprodukte, über eine Leitung 152 aus dem System abzuziehen und, beispielsweise mit Tanklastwagen, Tankstellen zuzuführen. Schwerer auf dem Markt verkäufliche Kohlenwasserstoffe können in besonders vorteilhafter Weise im Rahmen des dargestellten Systems verwendet werden, wie im Folgenden erläutert wird: For example, it is possible to remove readily salable hydrocarbons, such as gasoline or diesel products, from the system via line 152 and to supply gas stations, for example, with tanker trucks. Hydrocarbons which are more commercially available on the market can be used in a particularly advantageous manner within the scope of the illustrated system, as will be explained below:

Derartige in der Speichereinrichtung 150 gespeicherten "schwer verkäufliche" Produkte können, wenigstens teilweise, einer Verbrennungsturbine 180 mit einem Generator 190 zugeführt werden. Hierbei entstehende elektrische Energie kann beispielsweise dem Stromnetz, oder auch der Elektrolyseeinrichtung 160 und/oder der Such "hard-to-sell" products stored in the storage device 150 may be supplied, at least in part, to a combustion turbine 180 having a generator 190. This electrical energy generated, for example, the power grid, or the electrolysis device 160 and / or the

Luftzerlegungseinrichtung 170 zugeführt werden. Die Einspeisung von Strom in diese Einrichtungen bzw. das Stromnetz kann variabel erfolgen und konkreten Air separation device 170 are supplied. The supply of electricity in these facilities or the power grid can be variable and concrete

Gegebenheiten angepasst werden. Hiermit können auch Schwankungen des Be adapted to circumstances. This also allows fluctuations in the

Stromnetzes bzw. Einflüsse derartiger Schwankungen auf Komponenten der beschriebenen Anlage wirksam ausgeglichen werden. Power supply system or influences of such fluctuations are effectively compensated for components of the system described.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand der Figur 2 dargestellt. In einem Schritt 210 wird ein Synthesegas in einer Vergasungseinrichtung erzeugt. In einem anschließenden Schritt 220 erfolgt eine Reinigung des Synthesegases. In einem Schritt 230 wird dem gereinigten Synthesegas mittels Elektrolyse erzeugter Wasserstoff zugegeben. Mittels der Elektrolyse in derA preferred embodiment of the method according to the invention will now be described with reference to FIG. In a step 210, a synthesis gas is generated in a gasification device. In a subsequent step 220, the synthesis gas is purified. In a step 230 hydrogen is added to the purified synthesis gas by means of electrolysis. By means of electrolysis in the

Elektrolysevorrichtung 160 bereitgestellter Sauerstoff wird, ggf. unter Hinzufügung von in dem Luftzerleger 170 erzeugtem Sauerstoff der Vergasungseinrichtung 1 10 zugeführt (Schritt 235). In einem anschließenden Schritt 240 erfolgt eine Fischer- Tropsch-Synthese des gereinigten, mit Wasserstoff angereicherten Synthesegases. Das Fischer-Tropsch-Produkt wird anschließend in einer Raffinerieeinrichtung 140 raffiniert (Schritt 250), und anschließend in geeigneten Speichereinrichtungen 150 gespeichert (Schritt 260). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden gespeicherte Raffinadeprodukte einer Verbrennungsturbine 180 mit einem Generator 190 zur Erzeugung von elektrischer Energie zugeführt (Schritt 270). Die hiermit erzeugte elektrische Energie kann der Elektrolysevorrichtung 160 oder einer Luftzerlegungsvorrichtung 170, oder auch dem Stromnetz, zugeführt werden (Schritt 280). Electrolyzer 160 provided oxygen, optionally with the addition of oxygen produced in the air separator 170 of the gasification device 1 10 is supplied (step 235). In a subsequent step 240, a Fischer-Tropsch synthesis of the purified, hydrogen-enriched synthesis gas takes place. The Fischer-Tropsch product is then refined in a refinery facility 140 (step 250) and subsequently stored in suitable storage facilities 150 (step 260). In a preferred embodiment, stored refinery products are supplied to a combustion turbine 180 having a generator 190 for generating electrical energy (step 270). The electrical energy thus generated can be supplied to the electrolysis device 160 or to an air separation device 170, or else to the power grid (step 280).

Claims

claims

A method for enriching a synthesis gas generated by gasification with hydrogen, characterized in that the synthesis gas is added by means of electrolysis hydrogen is added.

A method according to claim 1, characterized in that the electrolysis is carried out as high-pressure electrolysis.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the

Electrolysis generated oxygen is used in the context of gasification to produce the synthesis gas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hydrogen-enriched synthesis gas is subjected to a Fischer-Tropsch synthesis to provide liquid hydrocarbons.

A method according to claim 4, characterized in that provided liquid hydrocarbons are converted in particular by using a combustion turbine into electrical energy.

An installation adapted for carrying out a method according to any one of the preceding claims, comprising a gasifier (-1-1 O), which can be obtained by smelting furnace-containing carbonization gas from a solid organic feedstock and in which the carbonization gas can be removed by partial oxidation and

Subsequently, partial reduction can be implemented to form a synthesis gas, characterized by an electrolysis device (160), which is set up such that the hydrogen produced by electrolysis is added to the synthesis gas produced.

Plant according to claim 6, characterized in that the electrolyte device (160) is designed as a high-pressure electrolysis device.

8. Installation according to one of claims 6 or 7, characterized in that the electrolysis device (160) is arranged so that oxygen produced by means of electrolysis of the gasification device (110) is supplied.

9. Plant according to one of claims 6 to 8, characterized by one of

Gasification device (110) and a gas purification device (120) downstream device (130) for performing a Fischer-Tropsch synthesis to provide liquid hydrocarbons.

10. Plant according to one of the preceding claims 6 to 9, characterized by a combustion turbine (180) with generator (190) for the conversion of liquid hydrocarbons into electrical energy.