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DE102004049076A1 - Process for the production of synthesis gas for an ammonia plant - Google Patents

Process for the production of synthesis gas for an ammonia plant Download PDF

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DE102004049076A1
DE102004049076A1 DE200410049076 DE102004049076A DE102004049076A1 DE 102004049076 A1 DE102004049076 A1 DE 102004049076A1 DE 200410049076 DE200410049076 DE 200410049076 DE 102004049076 A DE102004049076 A DE 102004049076A DE 102004049076 A1 DE102004049076 A1 DE 102004049076A1
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oxygen
synthesis gas
gas
air
membrane
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Application number
DE200410049076
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German (de)
Inventor
Hartmut Dr. Hederer
Joachim Dr. Johanning
Thorsten Brakhane
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
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Publication date
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Abstract

Ein Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas für eine Ammoniakanlage zeichnet sich dadurch aus, daß in einem Membranreaktor aus einem Luftstrom über eine Sauerstoff-Transportmembran der Sauerstoff entzogen wird, der gewonnene Sauerstoff direkt zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen, z. B. Erdgas, in Gegenwart eines Steam-Reformung-Katalysators herangezogen und dem reformierten Synthesegas in einem Sekundärreformer nach der partiellen Oxidation ein weiterer Stickstoff enthaltender Strom zugegeben wird, um das für eine Ammoniaksynthesegas-Zusammensetzung erforderliche Verhältnis einzustellen.A process for the production of synthesis gas for an ammonia plant is characterized in that in a membrane reactor from an air stream via an oxygen transport membrane, the oxygen is removed, the recovered oxygen directly to the partial oxidation of hydrocarbons, eg. As natural gas, used in the presence of a steam reforming catalyst and the reformed synthesis gas in a secondary reformer after the partial oxidation, a further nitrogen-containing stream is added to adjust the ratio required for an ammonia synthesis gas composition.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas für eine Ammoniakanlage.The The invention is directed to a process for producing synthesis gas for one Ammonia plant.

Zur Herstellung von Synthesegas für unterschiedliche Verwendungszwecke gibt es eine Reihe von Lösungsmöglichkeiten, etwa für Methanol oder die Fischer-Tropsch-Synthese, wobei dabei auch bekannt ist, den benötigten Sauerstoff mittels einer Sauerstofftransportmembran in einem Membranreaktor einem Luftstrom zu entziehen, wobei es sich dabei um eine gemischte sauerstoffionen- und elektronenleitende Membraneinheit handelt.to Production of synthesis gas for different uses, there are a number of possible solutions, about for Methanol or the Fischer-Tropsch synthesis, whereby also known is, the needed Oxygen by means of an oxygen transport membrane in a membrane reactor to escape a stream of air, which is a mixed one oxygen ion and electron conducting membrane unit.

Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, einen derartigen Membranreaktor für die Erzeugung von Synthesegas für eine Ammoniakanlage zu nutzen.Here applies the invention whose object is to provide such Membrane reactor for the Generation of synthesis gas for to use an ammonia plant.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt daher die Erfindung vor, daß in einem Membranreaktor aus einem Luftstrom über eine Sauerstoff-Transportmembran der Sauerstoff entzogen wird, der gewonnene Sauerstoff direkt zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen, z.B. Erdgas, in Gegenwart eines Steam-Reformung-Katalysators herangezogen und dem reformierten Synthesegas in einem Sekundärreformer nach der par tiellen Oxidation ein weiterer Stickstoff enthaltender Strom zugegeben wird, um das für eine Ammoniaksynthesegas-Zusammensetzung erforderliche Verhältnis von Stickstoff und Wasserstoff einzustellen.to solution this task strikes Therefore, the invention provides that in a membrane reactor from an air stream over an oxygen transport membrane the oxygen is extracted, the recovered oxygen directly to partial oxidation of hydrocarbons, e.g. Natural gas, in the presence a steam reforming catalyst used and the reformed Synthesis gas in a secondary reformer after par tial oxidation another nitrogen-containing Electricity is added to that for an ammonia synthesis gas composition required ratio of nitrogen and hydrogen.

Grundsätzlich ist für sich gesehen die Entnahme von Sauer-stoff in einer derartigen Membran z.B. in der EP-1 007 473 beschrieben, wobei dort der Sauerstoff von einem Sweep-Gas (= Trägergas für das übertragene O2) ausgetragen wird und die für die Funktion der Sauerstoff-Transportmembran erforderliche Aufheizung durch direkte Verbrennung von Heizmittel in Luft vorgenommen wird. Dabei ist dort eine anschließende Partialoxidation in einem autothermen Reformer (ATR) vorgesehen.In principle, the removal of oxygen in such a membrane is described, for example, in EP-1 007 473, where the oxygen is discharged from a sweep gas (= carrier gas for the transferred O 2 ) and for the function the oxygen transport membrane required heating by direct combustion of heating medium in air is made. Here, a subsequent partial oxidation in an autothermal reformer (ATR) is provided.

Hier beschreitet die vorliegende Erfindung einen oben angegebenen, anderen Weg. In der EP-1 370 485 ist noch ein unterstöchiometrisches H2/N2-Synthesegasverfahren beschrieben, wobei die US-5,820,654 ein Verfahren zur Synthesegaserzeugung durch partielle Oxidation unter Erzeugung eines N2-reichen Stromes beschreibt.Here, the present invention proceeds in a different way as stated above. EP-1 370 485 still describes a substoichiometric H 2 / N 2 synthesis gas process, US Pat. No. 5,820,654 describing a process for producing synthesis gas by partial oxidation to generate an N 2 -rich stream.

Grundsätzlich ist es nach der Erfindung möglich, über den Membranreaktor eine praktisch 100 %-ige Trennung von O2 und N2 vorzunehmen. Dies ist aber nicht zwingend notwendig. So sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, daß ein Stick stoff- und 1 bis 21 % O2-enthaltender Gasstrom zur Einstellung des für eine Ammoniaksynthesegas-Zusammensetzung erforderlichen Verhältnisses dem Sekundärreformer zugeführt wird.In principle, it is possible according to the invention to carry out a virtually 100% separation of O 2 and N 2 via the membrane reactor. But this is not absolutely necessary. Thus, the invention provides in an embodiment that a nitrogen material and 1 to 21% O 2 -containing gas stream for adjusting the required for a Ammoniaksynthesegas composition ratio is supplied to the secondary reformer.

Je nach zu treibendem Aufwand und einzusetzenden Anlageelementen kann der Druck des Sauerstoff liefernden Gases (z.B. Luft) zwischen 1 bis 100 bar, bevorzugt zwischen 1 und 50 bar, liegen, wie dies in Ausgestaltung nach der Erfindung ebenfalls vorgesehen ist. Üblicherweise wird aus energetischen Gründen ein möglichst geringer Druck der Luft z.B. von ca. 2 bar eingesetzt.ever can be driven to expenditure and system elements to be used the pressure of the oxygen supplying gas (e.g., air) is between 1 to 100 bar, preferably between 1 and 50 bar lie, as in the embodiment is also provided according to the invention. Usually becomes energetic establish one possible low pressure of the air e.g. used by about 2 bar.

In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens kann dabei der Druck des Sauerstoff liefernden Gases mindestens 2 bis 10 bar über dem Druck des Synthesegases liegen. Liefert die Anlage einen nicht für den Prozeß benötigten Luftstrom, so kann dieser zweckmäßig über eine Entspannungsturbine, die mit dem Verdichter gekoppelt ist, geleitet werden. Auch dies ist in Ausgestaltung nach der Erfindung vorgesehen.In another embodiment of the method may be the pressure the oxygen supplying gas at least 2 to 10 bar above the Pressure of the synthesis gas lie. Does the system deliver a stream of air that is not required for the process, so this can be useful over a Relaxation turbine, which is coupled to the compressor, passed become. This is also provided in an embodiment according to the invention.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zur Erzielung höherer Temperaturen im Synthesegas der in der Sauerstoff abgereicherten Abluft verbliebene Sauerstoff zur partiellen Oxidation und zur Spaltung der restlichen Kohlenwasserstoffe zu CO und H2 im Sekundärreformer herangezogen wird, wobei es zweckmäßig sein kann, wenn der Restluftsauerstoffanteil im Luftstrom hinter dem Membranreaktor mit der Transportmembran 1 bis 10% O2 beträgt .It is also advantageous if the oxygen remaining in the oxygen-depleted exhaust air is used for partial oxidation and for cleaving the remaining hydrocarbons to CO and H 2 in the secondary reformer to achieve higher temperatures in the synthesis gas, it may be useful if the residual oxygen content in the air stream behind the membrane reactor with the transport membrane 1 to 10% O 2 .

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Restluftsauerstoffanteil zur Erzielung der Austrittstemperatur am Sekundärreformer von 1.000 bis 1.100°C so eingestellt wird, daß das Verhältnis (H2 + CO) : N2 im Gas am Austritt ca. 3 entspricht.In a further embodiment, it is provided that the residual oxygen content to achieve the outlet temperature at the secondary reformer of 1,000 to 1,100 ° C is set so that the ratio (H 2 + CO): N 2 in the gas at the outlet corresponds to about 3.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß im Membranreaktor die partielle Oxidation (POX-Reaktion) und die Steam-Reforming-Reaktion z.B. über die Katalysatormenge und/oder die Kalysatoraktivität auf der einen Seite und die Gasströme und Membranflächen auf der anderen Seite thermisch derart gekoppelt sind, daß der Sauerstofftransport bei sinkender Temperatur nicht verlöscht und bei steigender Temperatur den selbstverstärkenden Effekt des steigenden Sauerstoffstromes an der Sauerstoff-Transportmembran begrenzt, wobei die entsprechenden Oberflächen hierzu mit einer Katalysator- und/oder Schutzschicht bzw. einer extra Katalysatorschüttung davor ausgerüstet sind.In a further embodiment may be provided that in the membrane reactor the partial oxidation (POX reaction) and the steam reforming reaction e.g. above the amount of catalyst and / or the Kalysatoraktivität on the one side and the gas streams and membrane surfaces on the other hand are thermally coupled such that the oxygen transport does not extinguish when the temperature drops and as the temperature rises the self-reinforcing Effect of increasing oxygen flow on the oxygen transport membrane limited, the corresponding surfaces with a catalyst and / or protective layer or an extra catalyst bed before equipped are.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung, die inFurther Advantages, details and features of the invention will become apparent the following description and with reference to the drawing, which in

1 ein Prozeßschaubild nach der Erfindung zeigt sowie in den 1 a process diagram according to the invention shows and in the

1a, 2 und 2a leicht abgewandelte Ausführungsbeispiele. 1a . 2 and 2a slightly modified embodiments.

Bezug nehmend auf 1 wird ein Luftstrom 1 einem Luftverdichter 2 zugeführt, von dort einem mit Heizgas 3a befeuerten Heizbrenner 3 direkt oder indirekt und schließlich auf ca. 600°C erhitzt und dann der mit 4 bezeichneten Membranseparation innerhalb eines allgemein mit 5 bezeichneten Membranreaktors, der auch die partielle Oxidation 6 und das Steam-Reforming 7 beinhaltet, was durch eine punktierte Umrandung angedeutet ist.Referring to 1 becomes an airflow 1 an air compressor 2 supplied, from there one with fuel gas 3a fired heating burner 3 heated directly or indirectly and finally to about 600 ° C and then the with 4 designated membrane separation within a generally with 5 designated membrane reactor, which includes the partial oxidation 6 and the steam reforming 7 includes what is indicated by a dotted border.

Der abgereicherte Luftstrom verläßt gemäß Pfeil 8 auf beispielsweise 850°C aufgeheizt den Membranreaktor 5, beaufschlagt eine Einrichtung 9 zur Abhitzenutzung, verläßt diese beispielsweise auf 180°C abgekühlt gemäß Pfeil 10 und wird einem Split 11 zugeführt, wobei die nicht benötigte Abluft gemäß Pfeil 12 das System verläßt. Der anfallende Stickstoff wird aus dem Split einem Restverdichter 13 zugeführt, der beispielsweise das Gas auf Synthesegasdruck verdichtet, das in diesem Zustand über den Pfeil 14 dem Sekundärreformer 15 zugeführt wird.The depleted air flow leaves as indicated by the arrow 8th heated to 850 ° C, for example, the membrane reactor 5 , charges a facility 9 for waste heat, this leaves, for example, cooled to 180 ° C according to arrow 10 and becomes a split 11 supplied, wherein the unused exhaust air according to arrow 12 the system leaves. The resulting nitrogen becomes a residual compressor from the split 13 fed, for example, compresses the gas to synthesis gas pressure, in this state via the arrow 14 the secondary reformer 15 is supplied.

Gemäß Pfeil 16 wird z.B. Erdgas mit 40 bar einem Heizbrenner 17 zugeführt, wobei die aus dem Luftverdichter 2 mit 2 bar kommende Luft einem weiteren Luftverdichter 2a zugeführt wird, der diese Verbrennungsluft auf 40 bar verdichtet, die dann gemäß Pfeil 18 den Heizbrenner beaufschlagt, wobei über eine Leitung 19 noch Dampf für ein H2/C-Verhältnis zwischen 0,6 und 3 zugeführt wird. Über den Weg 20 wird das Erdgas der partiellen Oxidation 6 zugeführt, wobei dort und beim Steam-Reforming z.B. Drücke in der Größenordnung von 40 bar herrschen können.According to arrow 16 For example, natural gas with 40 bar is a heating burner 17 supplied, which from the air compressor 2 with 2 bar coming air another air compressor 2a is fed, which compresses this combustion air to 40 bar, which then according to arrow 18 the heating burner acted upon, via a line 19 steam is still supplied for a H 2 / C ratio between 0.6 and 3. About the way 20 becomes the natural gas of partial oxidation 6 supplied, where there and during steam reforming, for example, pressures in the order of 40 bar can prevail.

Mit dem Pfeil 21 ist der Strom des über die Membranseparation 4 gewonnenen Sauerstoffes bezeichnet zur partiellen Oxidation 6. Der Wärmestrom über die Membranflächen ist über einen Pfeil 22 angedeutet. Das den Steam-Reformer verlassende Gas weist beispielsweise in der Strecke 23 eine Temperatur von 955°C auf und beaufschlagt so den Sekundärreformer 15, wobei der Abfluß des Rohsynthesegases mit 24 bezeichnet ist.With the arrow 21 is the flow of the over the membrane separation 4 recovered oxygen refers to the partial oxidation 6 , The heat flow across the membrane surfaces is via an arrow 22 indicated. The gas leaving the steam reformer points, for example, in the route 23 a temperature of 955 ° C and acts on the secondary reformer 15 , wherein the outflow of Rohsynthesegases with 24 is designated.

In einer Ausgestaltung dieser Variante wird der Verdichter 2a so ausgelegt, daß der für den Sekundärreformer erforder-liche Luftstrom 14a diesem entnommen werden kann. In diesem Fall werden der Split 11 und der Restverdichter 13 nicht benötigt.In one embodiment of this variant, the compressor 2a designed so that the required for the secondary reformer air flow 14a this can be removed. In this case, the split 11 and the residual compressor 13 not required.

In 1a ist ein gerinfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier erfolgt die Vorwärmung der Luft in einem Wärmetauscher 3b. Der Wärmestrom 3c kann durch internen Wärmetausch aus dem Prozeß oder durch extreme Beheizung bereitstellt werden. Die Vorwärmung von Prozeßgas 16 und Dampf 17 erfolgt hier ebenfalls in einem Wärmetauscher. Der Wärmestrom 18a kann auch hier sowohl über internen Wärmetausch aus dem Prozeß als auch mittels externer Beheizung bereitgestellt werden.In 1a a slightly modified embodiment is shown. Here, the preheating of the air takes place in a heat exchanger 3b , The heat flow 3c can be provided by internal heat exchange from the process or by extreme heating. The preheating of process gas 16 and steam 17 takes place here also in a heat exchanger. The heat flow 18a can also be provided here both via internal heat exchange from the process and by means of external heating.

In 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, das aufgrund anderer Verfahrensparameter möglich ist.In 2 a modified embodiment is shown, which is possible due to other process parameters.

Wird beispielsweise die Luft 1 über den Luftverdichter 2 nicht wie bei der Alternative des ersten Beispieles zunächst auf 2 bar und nachfolgend über den Luftverdichter 2a auf 40 bar verdichtet, sondern von vornherein im Luftverdichter 2 auf 40 bis 50 bar, so ist es möglich, überschüssige Luft über eine gekoppelte Abluftturbine 25 im oder hinter dem Split 11 vorzusehen.For example, the air 1 over the air compressor 2 not as in the alternative of the first example, first to 2 bar and then via the air compressor 2a compressed to 40 bar, but from the outset in the air compressor 2 At 40 to 50 bar, it is possible to use excess air via a coupled exhaust air turbine 25 in or behind the split 11 provided.

Wird über die Membranseparation 4 nur eine O2-Anreicherung von beispielsweise 60 % vorgenommen, so wird der partiellen Oxidation 6 gemäß Pfeil 21a 60 % Sauerstoff und 40 % N2 zugeführt. Der den Steam-Reforming-Teil 7 verlassende Strom 23 kann hier beispielsweise eine Temperatur von 970°C aufweisen, wobei das Rohsynthesegas 24 den Sekundärreformer 15 mit einer Temperatur von 1.000 bis 1.100°C verläßt.Is about the membrane separation 4 only an O 2 enrichment of, for example, 60% is made, then the partial oxidation 6 according to arrow 21a 60% oxygen and 40% N 2 supplied. The steam reforming part 7 leaving electricity 23 can here, for example, have a temperature of 970 ° C, wherein the crude synthesis gas 24 the secondary reformer 15 leaves at a temperature of 1,000 to 1,100 ° C.

Strichpunktiert ist in 2 ein Luftteilstrom 26 dargestellt, der hinter dem Membranreaktor 5 abgenommen wird und je nach Ausführung einen Sauerstoffgehalt von 1 bis 10 % aufweisen kann.Dash-dot is in 2 an air partial flow 26 shown behind the membrane reactor 5 is removed and depending on the version can have an oxygen content of 1 to 10%.

Doppelt gestrichelt dargestellt ist ein Luftteilstrom 27, der vor dem Membranreaktor 5 abgenommen wird und damit ungefähr 17 bis 21 % O2 enthält. Diese Möglichkeiten können vorgesehen werden, um die Membranfläche im Membranreaktor möglichst klein zu halten.Dotted in broken lines is an air partial flow 27 , in front of the membrane reactor 5 is removed and thus contains about 17 to 21% O 2 . These possibilities can be provided in order to keep the membrane area in the membrane reactor as small as possible.

Erkennbar wird es mit dieser Variante möglich, auch beispielsweise Fehlstellen in der Membran zu tolerieren, d.h. der im Strom 21a befindliche Stickstoff bildet einen Defektgasstrom.It can be seen with this variant, for example, to tolerate defects in the membrane, ie in the stream 21a nitrogen present forms a fault gas stream.

Ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel ist in 2a dargestellt. Wie in der Variante nach 1a erfolgt die Vorwärmung der Prozeßluft in einem Wärmetauscher 3b und die Vorwärmung von Prozeßgas und Dampf in einem Wärmetauscher 17a. Die für den Sekundärreformer 15 benötigte Prozeßluft 18b wird hier dem Luftverdichter 2 entnommen. Die abgereicherte Luft 8 nach der Sauerstoff-Transportmembran wird in einer Entspannungsturbine 9a entspannt. Anschließend wird die abgereicherte Luft in einer Kühlstrecke mit Abwärmenutzung 9 weiter abgekühlt.Another modified embodiment is in 2a shown. As in the variant 1a the preheating of the process air takes place in a heat exchanger 3b and the preheating of process gas and steam in a heat exchanger 17a , The for the secondary reformer 15 required process air 18b Here is the air compressor 2 taken. The depleted air 8th After the oxygen transport membrane is in an expansion turbine 9a relaxed. Subsequently, the depleted air in a cooling section with waste heat recovery 9 further cooled.

Claims (9)

Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas für eine Ammoniakanlage, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Membranreaktor aus einem Luftstrom über eine Sauerstoff-Transportmembran der Sauerstoff entzogen wird, der gewonnene Sauerstoff direkt zur partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen, z.B. Erdgas, in Gegenwart eines Steam-Reformung-Katalysators herangezogen und dem reformierten Synthesegas in einem Sekundärreformer nach der partiellen Oxidation ein weiterer Stickstoff enthaltender Strom zugegeben wird, um das für eine Ammoniaksynthesegas-Zusammensetzung erforderliche Verhältnis einzustellen.Process for the production of synthesis gas for an ammonia plant, characterized in that in a membrane reactor from an air stream via an oxygen transport membrane, the oxygen is removed, the recovered oxygen directly to the partial oxidation of hydrocarbons, such as natural gas, in the presence of a steam reforming catalyst and adding a further nitrogen-containing stream to the reformed synthesis gas in a secondary reformer after the partial oxidation to adjust the ratio required for an ammonia synthesis gas composition. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stickstoff- und 1 bis 21 % O2-enthaltender Gasstrom zur Einstellung des für eine Ammoniaksynthesegas-Zusammensetzung erforderlichen Verhältnisses dem Sekundärreformer zugeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that a nitrogen and 1 to 21% O 2 -containing gas stream is supplied to the secondary reformer for adjusting the ratio required for an ammonia synthesis gas composition. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Sauerstoff liefernden Gases (z.B. Luft) zwischen 1 bis 100 bar, bevorzugt zwischen 1 und 50 bar, liegt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the Pressure of the oxygen supplying gas (e.g., air) between 1 to 100 bar, preferably between 1 and 50 bar, is located. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Sauerstoff liefernden Gases mindestens 2 bis 10 bar über dem Druck des Synthesegases liegt und ggf. der nicht für den Prozeß benötigte Luftstrom über eine Entspannungsturbine mit dem Verdichter gekoppelt ist, geleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Pressure of the oxygen supplying gas at least 2 to 10 bar above the Pressure of the synthesis gas is and possibly not required for the process of air flow over a Relaxation turbine is coupled to the compressor, is passed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung höherer Temperaturen im Synthesegas der in der Sauerstoff abgereicherten Abluft verbliebene Sauerstoff zur partiellen Oxidation und zur Spaltung der restlichen Kohlenwasserstoffe zu CO und H2 herangezogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to achieve higher temperatures in the synthesis gas of the oxygen depleted exhaust air remaining oxygen is used for partial oxidation and cleavage of the remaining hydrocarbons to CO and H 2 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Restluftsauerstoffanteil im Luftstrom hinter dem Membranreaktor mit der Transportmembran 1 bis 10 % O2 beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the residual oxygen content in the air stream behind the membrane reactor with the transport membrane is 1 to 10% O 2 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Restluftsauerstoffanteil zur Erzielung der Austrittstemperatur am Sekundärreformer von 1.000 bis 1.100°C so eingestellt wird, daß das (H2 + CO) : N2-Verhältnis im Gas am Austritt ca. 3 entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the residual oxygen content to achieve the outlet temperature at the secondary reformer of 1,000 to 1,100 ° C is adjusted so that the (H 2 + CO): N 2 ratio in the gas at the outlet corresponds to about 3 , Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Luft und/oder des Erdgases auf direktem oder indirektem Wege vorgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that warming the air and / or natural gas directly or indirectly is made. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Membranreaktor die partielle Oxidation (POX-Reaktion) und die Steam-Reforming-Reaktion z.B. über die Katalysatormenge und/oder die Kalysatoraktivität auf der einen Seite und die Gasströme und Membranflächen auf der anderen Seite thermisch derart gekoppelt sind, daß der Sauerstofftransport bei sinkender Temperatur nicht verlöscht und bei steigender Temperatur den selbstverstärkenden Effekt des steigenden Sauerstoffstromes an der Sauerstoff-Transportmembran begrenzt, wobei die entsprechenden Oberflächen hierzu mit einer Katalysator- und/oder Schutzschicht ausgerüstet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Membrane reactor the partial oxidation (POX reaction) and the steam reforming reaction e.g. above the amount of catalyst and / or the Kalysatoraktivität on the one Side and the gas flows and membrane surfaces the other side are thermally coupled such that the oxygen transport does not extinguish when the temperature drops and as the temperature rises the self-reinforcing Effect of increasing oxygen flow on the oxygen transport membrane limited, the corresponding surfaces with a catalyst and / or protective layer are.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2147896A1 (en) 2008-07-22 2010-01-27 Uhde GmbH Low energy process for the production of ammonia or methanol

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201014304D0 (en) 2010-08-27 2010-10-13 Akay Galip Intensified integrated biomass-to-energy carrier conversion process

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926892A1 (en) * 1978-07-07 1980-01-24 Ici Ltd METHOD FOR PRODUCING A HYDROGENIC GAS
EP0503482A1 (en) * 1991-03-14 1992-09-16 The M. W. Kellogg Company Autothermal steam reforming process
DE69721072T2 (en) * 1997-06-06 2004-03-18 Norsk Hydro Asa METHOD FOR CARRYING OUT CATALYTIC OR NON-CATALYTIC METHODS WITH A REACTANT ENRICHED WITH OXYGEN
DE69817749T2 (en) * 1997-12-23 2004-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Use of synthesis gas produced using conductive mixing membranes
EP1370485B1 (en) * 2001-02-16 2004-09-08 Norsk Hydro ASA Method for manufacturing a hydrogen and nitrogen containing gas mixture

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245110A (en) * 1991-09-19 1993-09-14 Starchem, Inc. Process for producing and utilizing an oxygen enriched gas
BR9709857A (en) * 1996-06-21 2002-05-21 Syntroleum Corp Synthesis gas production process and system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926892A1 (en) * 1978-07-07 1980-01-24 Ici Ltd METHOD FOR PRODUCING A HYDROGENIC GAS
EP0503482A1 (en) * 1991-03-14 1992-09-16 The M. W. Kellogg Company Autothermal steam reforming process
DE69721072T2 (en) * 1997-06-06 2004-03-18 Norsk Hydro Asa METHOD FOR CARRYING OUT CATALYTIC OR NON-CATALYTIC METHODS WITH A REACTANT ENRICHED WITH OXYGEN
DE69817749T2 (en) * 1997-12-23 2004-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Use of synthesis gas produced using conductive mixing membranes
EP1370485B1 (en) * 2001-02-16 2004-09-08 Norsk Hydro ASA Method for manufacturing a hydrogen and nitrogen containing gas mixture

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2147896A1 (en) 2008-07-22 2010-01-27 Uhde GmbH Low energy process for the production of ammonia or methanol
RU2461516C1 (en) * 2008-07-22 2012-09-20 Уде Гмбх Low-energy method of producing ammonia or methanol

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