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DE102022118858A1 - Thermal cracking of methane or natural gas - Google Patents

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DE102022118858A1
DE102022118858A1 DE102022118858.2A DE102022118858A DE102022118858A1 DE 102022118858 A1 DE102022118858 A1 DE 102022118858A1 DE 102022118858 A DE102022118858 A DE 102022118858A DE 102022118858 A1 DE102022118858 A1 DE 102022118858A1
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carbon
temperature section
hydrogen
thermal energy
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Application number
DE102022118858.2A
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German (de)
Inventor
Dragan Stevanovic
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Hites Holding GmbH
Original Assignee
Hites Holding GmbH
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Publication date
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Abstract

Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch thermische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen oberhalb 1000°C, wobei wenigstens eine Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass:- der Kohlenwasserstoff auf eine vorgegebene Temperatur in der Einrichtung (1) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie vorgewärmt wird,- der Kohlenwasserstoff oder ein Produktgas in einem Hochtemperaturabschnitt erwärmt wird, wobei- diese weitere Erwärmung wenigstens teilweise durch eine Zuführung von Sauerstoff in den Hochtemperaturabschnitt und eine nachfolgende Verbrennung eines Teils des erzeugten Wasserstoffes bewirkt wird und/oder die weitere Erwärmung wenigstens teilweise durch eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung erfolgt,- das Produktgas abgekühlt wird, insbesondere in einer zweiten Einrichtung (2) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie.Process for producing hydrogen by thermal splitting of gaseous hydrocarbons at temperatures above 1000 ° C, at least one device for storing and / or releasing thermal energy being provided, characterized in that: - the hydrocarbon is brought to a predetermined temperature in the device (1 ) is preheated to store and/or release thermal energy, - the hydrocarbon or a product gas is heated in a high-temperature section, wherein - this further heating is brought about at least in part by supplying oxygen into the high-temperature section and a subsequent combustion of part of the hydrogen produced and/or the further heating is carried out at least partially by an electrically operated heating device, - the product gas is cooled, in particular in a second device (2) for storing and/or releasing thermal energy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur thermischen Cracken bzw. Cracking von gasförmigen Kohlenwasserstoffen und insbesondere von Methan-Moleküle um Wasserstoff als Hauptprodukt und reine Kohlenstoff als Nebenprodukt zu erzeugen. Neben Methan aus Erdgas man kann beispielsweise auch Bio-Methan, z.B. aus Biogas verwendet werden, um auf diese Weise zu transformieren.The invention relates to a method and devices for thermal cracking of gaseous hydrocarbons and in particular of methane molecules in order to produce hydrogen as the main product and pure carbon as a by-product. In addition to methane from natural gas, bio-methane, for example from biogas, can also be used to transform in this way.

Beim thermischen Cracken werden im Stand der Technik Kohlenwasserstofffraktionen unter Druck auf ca. 450 bis 900 °C erhitzt (je nach Verfahren). Dabei geraten die langen Kohlenwasserstoffmoleküle in so starke Schwingungen, dass die Kohlenwasserstoffketten brechen. Es entstehen kurzkettige ölefinische Kohlenwasserstoffmoleküle.In thermal cracking, hydrocarbon fractions are heated under pressure to approximately 450 to 900 ° C (depending on the process). The long hydrocarbon molecules vibrate so strongly that the hydrocarbon chains break. Short-chain olefinic hydrocarbon molecules are formed.

Im Folgenden wird der Begriff „Cracking“ verwendetThe term “cracking” is used below

Das Cracken von Methan ist eine in jüngster Zeit und der Forschung befindliche vielversprechende Methode. Bei diesem Verfahren wird Methan bei hohen Temperaturen in seine molekularen Bestandteile nämlich in Wasserstoff und reinen Kohlenstoff zerlegt. Ein wichtiger Faktor ist, dass die Reaktion, da diese unter Ausschluss von Sauerstoff abläuft, keinerlei CO2-Emissionen freisetzt.Methane cracking is a promising method under recent development and research. In this process, methane is broken down into its molecular components, namely hydrogen and pure carbon, at high temperatures. An important factor is that the reaction does not release any CO2 emissions because it takes place in the absence of oxygen.

Der erzeugte Wasserstoff dient als Energieträger, während der Kohlenstoff für die kommerzielle Nutzung, zum Beispiel die Herstellung von Kohlenstofffasern, bereitsteht. Alternativ kann er ohne weiteres für die künftige Nutzung gelagert werden. Aus aktuellen Forschungen ist bekannt, dass Methan-Cracken ein praktikabler Prozess ist, und neue Arbeitsergebnisse der Anmelderin, welche bisher noch unveröffentlicht sind, zeigen, dass diese Technologie in industriellem Maßstab angewendet werden kann.The hydrogen produced serves as an energy source, while the carbon is available for commercial use, for example the production of carbon fibers. Alternatively, it can be readily stored for future use. It is known from current research that methane cracking is a viable process, and the applicant's new work results, which have not yet been published, show that this technology can be applied on an industrial scale.

Um das thermische Cracking zu erzielen werden, wie unten genauer ausgeführt sehr hohe Temperaturen (z.B. 1500°C) und ausreihend lange Verweilzeit (z.B. 1 Sekunde) benötigt. Bei niedrigeren Temperaturen muss man die Verweilzeit verlängern, bzw. mit noch höheren Temperaturen deutlich verkürzen.In order to achieve thermal cracking, very high temperatures (e.g. 1500 ° C) and a long residence time (e.g. 1 second) are required, as explained in more detail below. At lower temperatures you have to extend the residence time, or at even higher temperatures you have to shorten it significantly.

Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere H2-Ausbeute als die bisher bekannten Verfahren und führt gleichzeitig zu deutlich niedrigeren Investitionskosten durch die Vermeidung kostspieliger und technologisch anspruchsvoller Komponenten. Bevorzugt entsteht, insbesondere abhängig von den Heizungsart bzw. der Art der Erwärmung, kein klimaschädliches CO2, oder mindestens deutlich weniger als beispielsweise bei Dampfreforming-Verfahren.The process according to the invention achieves a higher efficiency and a higher H 2 yield than the previously known processes and at the same time leads to significantly lower investment costs by avoiding costly and technologically demanding components. Preferably, particularly depending on the type of heating or the type of heating, no climate-damaging CO2 is produced, or at least significantly less than, for example, with steam reforming processes.

Stand der TechnikState of the art

Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle bei der Energiewende, in Deutschland wie weltweit. Als Sekundärenergieträger erzeugt Wasserstoff keine klimaschädlichen Gase bei der Anwendung. Leider wird jedoch derzeit die größte Menge an Wasserstoff durch Dampfreformierung von Erdgas hergestellt. Dabei erzeugt man bis 13 kg CO2 pro erzeugtes Kilogramm Wasserstoff. Aus diesem Grund bezeichnet man diesen H2 als „grauen“ Wasserstoff.Hydrogen plays a crucial role in the energy transition, in Germany and worldwide. As a secondary energy source, hydrogen does not produce any climate-damaging gases when used. Unfortunately, however, the largest amount of hydrogen is currently produced through steam reforming of natural gas. This produces up to 13 kg of CO2 per kilogram of hydrogen produced. For this reason, this H 2 is referred to as “gray” hydrogen.

Wasserstoff aus erneuerbaren Energien ist die richtige Lösung, aber spielt zurzeit stark untergeordnete Rolle, nicht zuletzt wegen hoher Kosten. Das bekannteste Verfahren ist die Elektrolyse des Wassers mit dem Strom aus erneuerbarer Energie. Hierzu gibt es verschiedene Elektrolyseverfahren mit unterschiedlichen Wirkungsgraden, so dass für die Erzeugung 1 kg H2 bis über 60 kWh Strom benötigt werden. So erzeugten Wasserstoff bezeichnet man als „grün“. Falls der Strom aus Atomkraft kommt, d.h. auch CO2-neutral, nutzt man die Bezeichnung „roter“ Wasserstoff.Hydrogen from renewable energies is the right solution, but currently plays a very minor role, not least because of high costs. The best-known process is the electrolysis of water using electricity from renewable energy. There are various electrolysis processes with different efficiencies, so that 1 kg of H2 to over 60 kWh of electricity is required to produce it. Hydrogen produced in this way is called “green”. If the electricity comes from nuclear power, i.e. also CO2-neutral, the term “red” hydrogen is used.

Eine weitere Möglichkeit ist es, den Wasserstoff aus Biomasse zu gewinnen, meistens über ein Vergasungsverfahren. Auch andere Verfahren, wie Torrefizierung, Pyrolyse oder Vergärung kommen in Frage, wenn auch mit niedrigerer Ausnutzung des Eingangsmaterials. Das ist in Prinzip auch „grüner“ Wasserstoff, da keine zusätzlichen Mengen von CO2 entstehen. Leider, auch wegen vieler Fehler in der jüngeren Vergangenheit, hat Biomasse ein schlechtes Image, so dass manche Autoren den so gewonnenen Wasserstoff als „orange“ bezeichnen.Another option is to obtain hydrogen from biomass, usually via a gasification process. Other processes such as torrefaction, pyrolysis or fermentation are also possible, although with lower utilization of the input material. In principle, this is also “green” hydrogen, as no additional amounts of CO2 are produced. Unfortunately, also due to many mistakes in the recent past, biomass has a bad image, so that some authors describe the hydrogen obtained in this way as “orange”.

Um größere Mengen Wasserstoffs unter annehmbaren Kostenbedingungen zu erzeugen, versucht man, ihn wieder aus fossilem Erdgas herzustellen, aber ohne CO2 Emissionen in die Atmosphäre. Man kann dabei die bekannten Dampfreformierungsverfahren weiter nutzen, aber mit Ausscheiden des CO2 aus den Abgasen und dessen Deponierung in unterirdischen Kavernen. Dieses Verfahren ist auch umstritten, zumal man keine langzeitigen Erfahrungen mit so genannten CCS (Carbon Capture and Storage) Technologien hat. Auf diese Weise gewonnenen Wasserstoff bezeichnet man als „blau“.In order to produce larger quantities of hydrogen under acceptable cost conditions, attempts are being made to produce it again from fossil natural gas, but without CO2 emissions into the atmosphere. You can continue to use the well-known steam reforming processes, but with the CO2 being separated from the exhaust gases and deposited in underground caverns. This process is also controversial, especially since there is no long-term experience with so-called CCS (Carbon Capture and Storage) technologies. Hydrogen obtained in this way is called “blue”.

Eine andere Möglichkeit ist die Spaltung, bzw. das Cracking des Methan-Moleküls, als Hauptkomponente des Erdgases. Dabei entsteht Wasserstoff und reiner fester Kohlenstoff, entsprechend der Gleichung: CH4 → 2H2 + C Another possibility is the splitting or cracking of the methane molecule, the main component of natural gas. This creates hydrogen and pure solid carbon, according to the equation: CH 4 → 2H 2 + C

Die notwendige Reaktionswärme für die endotherme Reaktion beträgt 74,9 kJ/mol. Die Speicherung, oder Nutzung von festem Kohlenstoff ist viel einfacher und attraktiver, was für solche Verfahren spricht. So erzeugten Wasserstoff bezeichnet man als „türkis“.The necessary heat of reaction for the endothermic reaction is 74.9 kJ/mol. The storage or use of solid carbon is much simpler and more attractive, which speaks in favor of such processes. Hydrogen produced in this way is called “turquoise”.

Verfahren mit einer katalytischen Spaltung ermöglichen eine deutlich niedrigere Temperatur (sh. Schneider et al., Verfahrensübersicht zu Erzeugung von Wasserstoff durch Erdgas-Pyrolyse, Chemie Ingenieur Technik, 92, Nr. 8, 2020 ).Processes with catalytic cleavage enable a significantly lower temperature (see Schneider et al., Overview of the process for producing hydrogen through natural gas pyrolysis, Chemie Ingenieur Technik, 92, No. 8, 2020 ).

Die erste Entwicklung ist eingestellt, da wegen der Reaktivierung des Katalysators hohe Kosten entstehen und Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird.The first development has been discontinued because the reactivation of the catalyst incurs high costs and carbon dioxide is released into the atmosphere.

Es gibt auch mehrere Entwicklungen die Plasma-Spaltung anwenden. Die Fa. Kvaerner hat einen derartigen Prozess getestet (sh. oben, wie auch den Patentschrift DE 692 08 686.2 ) und wegen unzureichender Qualität des Thermalrußes im Jahr 2003 die Entwicklung eingestellt. Es gibt mehrere andere Entwicklungen mit Plasma-Verfahren, manche bis TRL 8, die in Vergleich zu Elektrolyse deutlich niedrigeren Bedarf an elektrischer Energie aufweisen. Alle diese Verfahren brauchen jedoch deutlich höhere Energiemengen als theoretische Reaktionswärme der Methan-Spaltung.There are also several developments that use plasma splitting. The Kvaerner company has tested such a process (see above, as well as the patent specification DE 692 08 686.2 ) and development stopped in 2003 due to inadequate quality of the thermal soot. There are several other developments using plasma processes, some up to TRL 8, which have significantly lower electrical energy requirements compared to electrolysis. However, all of these processes require significantly higher amounts of energy than the theoretical heat of reaction for methane splitting.

Es gibt mehrere Verfahren zur thermischen Spaltung von Methan, oder allgemein von Kohlenwasserstoffen. Manche nutzen den extern oder intern gewonnenen Kohlenstoff als Katalysator, um die Spaltungsreaktion zu beschleunigen, bzw. die Reaktionstemperatur etwas zu reduzieren, wie z.B. in der Patentschrift US 6 670 058 B2 beschrieben. Dort wird eine Menge des Eintrittsgases mit Luft verbrannt und diese Energie wird genutzt um die Kohlenstoffpartikel auf hohe Temperaturen vorzuwärmen. Die so vorgewärmte Kohlenstoffpartikel werden einem Reaktor zugeführt, um die endotherme Reaktion zu ermöglichen.There are several processes for the thermal cracking of methane, or hydrocarbons in general. Some use the externally or internally obtained carbon as a catalyst to accelerate the fission reaction or to reduce the reaction temperature somewhat, such as in the patent specification US 6,670,058 B2 described. There, a lot of the inlet gas is burned with air and this energy is used to preheat the carbon particles to high temperatures. The carbon particles preheated in this way are fed to a reactor to enable the endothermic reaction.

In den Patentschrift WO 2013/004398 A2 wird ein Verfahren beschrieben bei welchem die Spaltung in einem Reaktionsraum in Gegenwart von kohlenstoffhaltigem Granulat stattfindet. Die notwendige Wärme wird wieder durch Verbrennung eines Tailgases in einem externen Brennraum gewonnen, und durch die Überhitzung eines Teils des Produktgases (Wassersoffs) in einem externen Wärmetauscher in die Reaktionsraum eingeleitet.In the patent specification WO 2013/004398 A2 A process is described in which the splitting takes place in a reaction space in the presence of carbon-containing granules. The necessary heat is obtained again by burning a tail gas in an external combustion chamber and introduced into the reaction chamber by overheating part of the product gas (hydrogen) in an external heat exchanger.

Man hat eine vorteilhafte Überhitzungstemperatur in Bereich 1100°C bis 1400°C erwähnt, allerdings ohne zu erklären mit welchen Mitteln eine derartige Überhitzung umgesetzt werden kann. Nach dem Stand der Technik liegen die maximalen Temperaturen für bestimmte Wärmetauscher wie etwa rekuperative Wärmetauscher in einem Bereich leicht über 900°C, das heißt alles über 1000°C ist zurzeit nicht möglich zu realisieren, was den Umsetzungsgrad und die Qualität des Produktes (Wasserstoff und/oder Kohlenstoff) erheblich negativ beeinflusst.An advantageous overheating temperature in the range 1100°C to 1400°C has been mentioned, but without explaining the means by which such overheating can be implemented. According to the state of the art, the maximum temperatures for certain heat exchangers such as recuperative heat exchangers are in a range slightly above 900°C, which means that anything above 1000°C is currently not possible, which affects the degree of implementation and the quality of the product (hydrogen and /or carbon) has a significant negative impact.

Die Patentschrift EP 3 521 241 A1 beschreibt ein Verfahren zum thermisch/katalytischen Cracken des Methans in einem Metallbad aus Zinn. Das Bad ist thermisch beheizt auf 900°C-1200°C und das Methan tritt durch eine Struktur mit Düsen unter dem Bad ein. Es formieren sich Bläschen des Methans der sich durch hohe Temperatur und lange Verweilzeit auf H2 und C spaltet. An der oberen Oberfläche des Bads formiert sich eine Schicht von Kohlenstoff, der während der Zeit ständig wächst und deswegen periodisch entfernt werden muss. Nach den Angaben in der Patentschrift ist der Stromverbrauch mit 7,5 kWh/kg H2 und damit deutlich niedriger als bei der Wasserelektrolyse, aber noch immer 30% über den theoretischen Energiebedarf für die endotherme Reaktion. Es ist weiter angegeben, dass der Umsatzgrad des Methans nur 58,6% beträgt, was durch die zu niedrige Temperatur von 1100°C bedingt. Es ist nicht gezeigt und auch nicht thematisiert, wie die Konstruktion und Werkstoffauswahl der thermischen Heizer beschaffen sind. Weiter ist es nicht beschrieben wie man mit der Abwärme bei Temperaturen über 1100°C verfahren werden soll und wie dies die Energiebilanz, bzw. den Wirkungsgrad der Anlage beeinflusst.The patent specification EP 3 521 241 A1 describes a process for the thermal/catalytic cracking of methane in a metal bath made of tin. The bath is thermally heated to 900°C-1200°C and the methane enters through a structure with nozzles under the bath. Bubbles of methane form which split into H2 and C due to high temperatures and long residence times. A layer of carbon forms on the upper surface of the bath, which constantly grows over time and therefore has to be removed periodically. According to the information in the patent, the electricity consumption is 7.5 kWh/kg H 2 and is therefore significantly lower than with water electrolysis, but still 30% above the theoretical energy requirement for the endothermic reaction. It is also stated that the conversion rate of methane is only 58.6%, which is due to the too low temperature of 1100 ° C. It is not shown or discussed how the construction and material selection of the thermal heaters are made. Furthermore, it is not described how the waste heat should be handled at temperatures above 1100°C and how this influences the energy balance or the efficiency of the system.

In einem anderen Artikel über diese Verfahren ( Geißler T. et al., Hydrogen production via methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor with a packed bed, Chemical Engineering Journal 299 (2016) 192-200 ) wird von einer H2-Ausbeute bis 78%, bei 1175°C Badtemperatur berichtet. Dort ist gezeigt, dass die elektrische Energie für die Erhaltung der Temperatur des Zinnbades genutzt wird. Auch in der aktuellen Web-Präsentation des Projektes (https://www.kit.edu/kit/pi_2019_wasserstoff-aus-erdgas-ohne-co2-emissionen.php) stehen keine besseren Werte für die H2-Ausbeute.In another article about these procedures ( Geißler T. et al., Hydrogen production via methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor with a packed bed, Chemical Engineering Journal 299 (2016) 192-200 ) an H 2 yield of up to 78% is reported at a bath temperature of 1175°C. It is shown there that the electrical energy is used to maintain the temperature of the tin bath. There are also no better values for the H 2 yield in the current web presentation of the project (https://www.kit.edu/kit/pi_2019_wasserstoff-aus-erdgas-ohne-co2-missions.php).

Ziel der ErfindungAim of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche ein Cracken von gasförmigen Kohlenwasserstoffen und insbesondere von Methan ermöglichen. Daneben soll ein Wirkungsgrad bei der Herstellung von Wasserstoff erhöht werden.The present invention is therefore based on the object of providing a device and a method which enable cracking of gaseous hydrocarbons and in particular methane. In addition, the efficiency of the production of hydrogen should be increased.

Die vorliegende Erfindung hat sich weiterhin die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Spaltung gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie Methan zur Verfügung zu stellen bei denen die Investitionskosten niedriger und der Wirkungsgrad höher sind als im Stand der Technik Der so erzeugte Wasserstoff wird deutlich preiswerter, wann man auch die Kosten für die Deponierung, bzw. Speicherung von Kohlendioxid mitrechnet.The present invention also has the task of providing a method and a device for the splitting of gaseous hydrocarbons, such as methane, in which the investment costs are lower and the efficiency is higher than in the prior art. The hydrogen produced in this way is significantly cheaper, when you also take into account the costs for landfilling or storing carbon dioxide.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, für die Spaltung deutlich weniger Energie zu verbrauchen als die konkurrierenden Verfahren. Gleichzeitig sollen die Investitionskosten, durch die Vermeidung technisch anspruchsvoller und teurer Bauteile, wie Plasmabrenner und rekuperativer Hochtemperaturwärmetauscher, sowie durch kompaktere und kostengünstigere Bauteile, erheblich reduziert werden.Another task is to use significantly less energy for fission than competing processes. At the same time, the investment costs should be significantly reduced by avoiding technically sophisticated and expensive components, such as plasma torches and recuperative high-temperature heat exchangers, as well as by using more compact and cost-effective components.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben Weitere Ausgestaltungsvarianten, die Vorteile und Verbesserungen zur grundlegenden Ausführung liefern, sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.This task is described with a method and a device according to the independent patent claims. Further design variants that provide advantages and improvements to the basic design are specified in the corresponding subclaims.

Das hier beschriebene Verfahren ist vor allem für die Verwendung von Methan, bzw. Erdgas, als Inputstoff geeignet, es können aber auch beliebige gasförmige Kohlenwasserstoffe verwendet werden.The process described here is particularly suitable for the use of methane or natural gas as an input material, but any gaseous hydrocarbons can also be used.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch thermische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen oberhalb 1000 °C ist wenigstens eine Erwärmungseinrichtung zum Speichern oder Abgabe von thermischer Energie vorgesehen.In a method according to the invention for producing hydrogen by thermally splitting gaseous hydrocarbons at temperatures above 1000 ° C, at least one heating device is provided for storing or releasing thermal energy.

Erfindungsgemäß wird zunächst der Kohlenwasserstoff erwärmt und insbesondere vorerwärmt und insbesondere auf eine vorgegebene Reaktionstemperatur in der besagten Einrichtung zur Erwärmung vorgewärmt.According to the invention, the hydrocarbon is first heated and in particular preheated and in particular preheated to a predetermined reaction temperature in the said heating device.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt eine weitere Erwärmung des vorgewärmten Kohlenwasserstoffs und/oder insbesondere eines aus dem Kohlenwasserstoff (insbesondere durch Cracking entstehenden Produktgases) bzw. der Kohlenwasserstoff und/oder das aus dem Kohlenwasserstoff entstehende wird weiter erwärmt, und/oder das Produktgas wird wieder erwärmt insbesondere in einem Reaktionsraum und/oder Hochtemperaturabschnitt der Vorrichtung.In a further process step, the preheated hydrocarbon and/or in particular a product gas resulting from the hydrocarbon (in particular through cracking) is heated further or the hydrocarbon and/or the product gas resulting from the hydrocarbon is heated further and/or the product gas is heated again in particular in a reaction space and/or high-temperature section of the device.

Dabei erfolgt diese Erwärmung wenigstens teilweise durch eine Zuführung (und insbesondere eine Eindüsung) von Sauerstoff in die Hochtemperaturzone und bevorzugt eine nachfolgende Verbrennung eines Teils des erzeugten Wasserstoffs und/oder die weitere Erwärmung wird durch eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung bewirkt.This heating takes place at least partially by supplying (and in particular by injecting) oxygen into the high-temperature zone and preferably a subsequent combustion of part of the hydrogen produced and/or the further heating is effected by an electrically operated heating device.

Durch den Crackingprozess, bei dem es sich um eine endotherme Reaktion handelt kommt es zu einer Abkühlung der Produktgase. Diese werden, bevorzugt nach der Abscheidung von Kohlenstoff, bevorzugt wieder aufgewärmt.The cracking process, which is an endothermic reaction, causes the product gases to cool down. These are preferably warmed up again, preferably after the deposition of carbon.

Diese Wiedererwärmung erfolgt besonders bevorzugt, um in der zweiten Einrichtung zur Speicherung von Wärme wieder Wärme abgeben zu können, damit auf diese Weise ein Dauerbetrieb gewährleistet werden kann.This reheating is particularly preferably carried out in order to be able to release heat again in the second device for storing heat, so that continuous operation can be guaranteed in this way.

Bevorzugt erfolgt die Eindüsung von Sauerstoff unter einem Druck, der zwischen 2 bar und 200 bar liegt.Oxygen is preferably injected under a pressure that is between 2 bar and 200 bar.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt eine Abkühlung des Produktgases insbesondere in einer zweiten Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie.In a further process step, the product gas is cooled, in particular in a second device for storing and/or releasing thermal energy.

Bevorzugt handelt es sich bei der Erwärmungseinrichtung zum Speichern und/oder zur Abgabe von thermischer Energie im weitesten Sinne um einen Wärmetauscher, der insbesondere mit einem ihn durchströmenden Fluid, insbesondere einem Gas oder Dampf wechselwirkt, wobei je nach den Temperaturen dieses Fluids und der Erwärmungseinrichtung entweder thermische Energie von dem Fluid an die Erwärmungseinrichtung abgegeben wird oder umgekehrt die Erwärmungseinrichtung dieses Fluid erwärmt.Preferably, the heating device for storing and/or releasing thermal energy in the broadest sense is a heat exchanger, which interacts in particular with a fluid flowing through it, in particular a gas or steam, depending on the temperatures of this fluid and the heating device either thermal energy is released from the fluid to the heating device or, conversely, the heating device heats this fluid.

Bevorzugt weist diese Erwärmungseinrichtung eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Fluids sowie auch eine Abführeinrichtung zum Abführen des Fluids, bei dem es sich hier insbesondere um gasförmigen Kohlenwasserstoff oder um Wasserstoffgemische handelt, auf.This heating device preferably has a supply device for supplying a fluid and also a discharge device for discharging the fluid, which here is in particular gaseous hydrocarbon or hydrogen mixtures.

Es wird dabei ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zwei Erwärmungseinrichtungen vorgesehen sind, welche insbesondere wechselseitig betrieben werden. Eine der beiden Erwärmungseinrichtungen dient bevorzugt zur Vorerwärmung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe und die andere Erwärmungseinrichtung dient zum Abkühlen des Prozessgases, d. h. von Wasserstoff.A method is proposed in which two heating devices are provided, which in particular are operated alternately. One of the two heating devices is preferably used to preheat the gaseous hydrocarbons and the other heating device is used to cool the process gas, i.e. H. of hydrogen.

Dabei werden bevorzugt diese beiden Erwärmungseinrichtungen wechselseitig betrieben, das bedeutet, wenn eine der Erwärmungseinrichtungen die Kohlenwasserstoffe erhitzt, kühlt gleichzeitig die zweite Erwärmungseinrichtung das entstehende Prozessgas ab. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die entsprechende Erwärmungseinrichtung selbst wieder durch das Prozessgas zu einem gewissen Maß wieder aufgewärmt wird. Auf diese Weise ist durch eine entsprechende Beschaltung von Ventilen ein kontinuierlicher Prozess möglich.These two heating devices are preferably operated alternately, which means that when one of the heating devices heats the hydrocarbons, the second heating device simultaneously cools the resulting process gas. The advantage of this approach is that the corresponding heating The device itself is reheated to a certain extent by the process gas. In this way, a continuous process is possible by appropriately connecting valves.

Besonders bevorzugt werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur vorgewärmt, die größer ist als 1000°C, bevorzugt größer als 1500°C. Bevorzugt werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur vorgewärmt, die kleiner ist als 1800°C, bevorzugt kleiner als 1600°C.The gaseous hydrocarbons are particularly preferably preheated to a temperature that is greater than 1000 ° C, preferably greater than 1500 ° C. The gaseous hydrocarbons are preferably preheated to a temperature that is less than 1800 ° C, preferably less than 1600 ° C.

Bevorzugt erfolgt die weitere Erwärmung und/oder die Wiedererwärmung des Prozessgases wie oben erwähnt, entweder durch eine elektrische Erwärmungseinrichtung oder durch eine Zuführung von Sauerstoff und eine Verbrennung eines Teils des bereits entstandenen Wasserstoffes. Dabei ist es auch möglich, dass diese weitere Erwärmung durch mehrere Prozesse erreicht wird, beispielsweise sowohl eine elektrische Erwärmung als auch eine Zuführung von Sauerstoff. Dabei kann es beispielsweise möglich sein, dass zu Beginn eines Prozesses zunächst überwiegend elektrisch beheizt wird und in einem weiteren Verfahrensstadium überwiegend durch teilweise Verbrennung von Wasserstoff weiter erhitzt wird.The further heating and/or reheating of the process gas preferably takes place as mentioned above, either by an electrical heating device or by supplying oxygen and burning part of the hydrogen that has already been produced. It is also possible for this further heating to be achieved through several processes, for example both electrical heating and the supply of oxygen. It may be possible, for example, that at the beginning of a process the heating is primarily carried out electrically and in a further stage of the process the heating is continued predominantly by partial combustion of hydrogen.

Besonders bevorzugt erfolgt daher anteilsweise eine elektrische Erwärmung und anteilsweise eine Erwärmung durch Verbrennung, wobei sich diese Anteile während eines Arbeitsbetriebs ändern können.Particular preference is therefore given to partly electrical heating and partly to heating by combustion, whereby these proportions can change during operation.

Besonders bevorzugt werden die kohlenstoffhaltigen Gase in dem Hochtemperaturabschnitt auf eine Temperatur erhitzt, die größer ist als 1000° C, bevorzugt größer als 1100° C, bevorzugt größer als 1200° C, bevorzugt größer als 1300° C, bevorzugt größer als 1400° C und bevorzugt größer als 1500° C.Particularly preferably, the carbon-containing gases in the high-temperature section are heated to a temperature that is greater than 1000° C., preferably greater than 1100° C., preferably greater than 1200° C., preferably greater than 1300° C., preferably greater than 1400° C. and preferably greater than 1500° C.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist eine Verweilzeit der kohlenstoffhaltigen Gase in dem Hochtemperaturabschnitt größer als 0,1 s, bevorzugt größer als 0,2 s, bevorzugt größer als 0,3 s, bevorzugt größer als 0,4 s und besonders bevorzugt größer als 0,5 s.In a further preferred method, a residence time of the carbon-containing gases in the high-temperature section is greater than 0.1 s, preferably greater than 0.2 s, preferably greater than 0.3 s, preferably greater than 0.4 s and particularly preferably greater than 0 .5s.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Verweilzeit der Gase in dem Hochtemperaturabschnitt geringer als 40 s, bevorzugt geringer als 30 s. bevorzugt geringer als 20 s, bevorzugt geringer als 15 s und besonders bevorzugt geringer als 10 s und bevorzugt geringer als 5 s und bevorzugt geringer als 3 s.In a further advantageous embodiment, a residence time of the gases in the high-temperature section is less than 40 s, preferably less than 30 s. preferably less than 20 s, preferably less than 15 s and particularly preferably less than 10 s and preferably less than 5 s and preferred less than 3 s.

Durch diese genau definierten Verweilzeiten kann eine besonders effiziente Spaltung der Kohlenwasserstoffe erreicht werden.These precisely defined residence times enable a particularly efficient splitting of the hydrocarbons to be achieved.

Bevorzugt wird eine Verweilzeit der Kohlenwasserstoffe in dem Hochtemperaturabschnitt gesteuert und insbesondere in Abhängigkeit von wenigstens einem weiteren Prozessparameter gesteuert. Man kann beispielsweise (durch die Ventile) den Durchfluss steuern, aber auch die Anlage entsprechend auslegen (etwa durch eine geeignete Dimensionierung der Rohre) um die gewünschte Verweilzeit zu erreichen).A residence time of the hydrocarbons in the high-temperature section is preferably controlled and in particular controlled as a function of at least one further process parameter. For example, you can control the flow (through the valves), but you can also design the system accordingly (e.g. by appropriately dimensioning the pipes) in order to achieve the desired residence time).

Diese Steuerung erfolgt bevorzugt durch Ventileinrichtungen, die entsprechend angesteuert werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem weiteren Prozessparameter um eine Temperatur und insbesondere um eine Temperatur der Kohlenwasserstoffgase in dem Hochtemperaturabschnitt und/oder um eine Temperatur des Hochtemperaturabschnitts selbst.This control is preferably carried out by valve devices that are controlled accordingly. The further process parameter is preferably a temperature and in particular a temperature of the hydrocarbon gases in the high-temperature section and/or a temperature of the high-temperature section itself.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden wenigstens zwei Einrichtungen zum Speichern und/oder Abgabe von thermischer Energie wechselweise betrieben.In a further preferred method, at least two devices for storing and/or releasing thermal energy are operated alternately.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei wenigstens einer dieser Vorrichtungen zum Speichern und/oder Abgeben von thermischer Energie um sogenannte Schüttgutgeneratoren. Diese weisen ein Schüttgut auf, welches zum Wärmetausch mit einem weiteren Medium, hier den jeweiligen Gasen, dient.Particularly preferably, at least one of these devices for storing and/or releasing thermal energy is so-called bulk material generators. These have a bulk material which is used for heat exchange with another medium, here the respective gases.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird als gasförmiger Kohlenwasserstoff Methan (CH4) verwendet. Es hat sich gezeigt, dass Methan besonders gut für die hier beschriebenen Spaltungsprozesse geeignet ist.In a further preferred process, methane (CH 4 ) is used as the gaseous hydrocarbon. It has been shown that methane is particularly well suited for the fission processes described here.

Besonders bevorzugt werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe auf Temperaturen von über 1500° C erwärmt und besonders bevorzugt bei dieser Temperatur gespalten.The gaseous hydrocarbons are particularly preferably heated to temperatures of over 1500 ° C and particularly preferably split at this temperature.

Bei einem bevorzugten Verfahren werden die vorgewärmten gasförmigen Kohlenwasserstoffe zu dem Hochtemperaturabschnitt gefördert. Dies erfolgt bevorzugt mit Hilfe von Rohrleitungen und durch eine entsprechende Ansteuerung von Ventilen.In a preferred process, the preheated gaseous hydrocarbons are conveyed to the high temperature section. This is preferably done with the help of pipelines and by appropriately controlling valves.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird Kohlenstoff abgeschieden und insbesondere Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers abgeschieden. Besonders bevorzugt wird in einer Abscheideeinrichtung, welche nach und/oder zwischen den Hochtemperaturzungen angeordnet ist, Kohlenstoff abgeschieden.In a further preferred method, carbon is deposited and in particular carbon is deposited in the form of a fine powder. Carbon is particularly preferably deposited in a separation device which is arranged after and/or between the high-temperature tongues.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird dem erhitzten Produkt, insbesondere nach einer Entfernung von Kohlenstoff, Sauerstoff zugeführt, insbesondere um dem Produktgas, wie oben erwähnt, weiter und/oder wieder zu erhitzen. Besonders bevorzugt erfolgt diese Zuführung von Sauerstoff nach der oben beschriebenen Abscheideeinrichtung.In a further preferred method, oxygen is supplied to the heated product, in particular after carbon has been removed, in particular in order to heat the product gas further and/or again, as mentioned above. This supply of oxygen particularly preferably takes place after the separation device described above.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine Gasmischung, insbesondere eine entstehende Gasmischung, abgekühlt und bevorzugt erfolgt diese Abkühlung, um durch die Verbrennung entstandenes Wasser von Wasserstoff zu trennen. Besonders bevorzugt erfolgt diese Abkühlung in einem Kondensator.In a further preferred method, a gas mixture, in particular a resulting gas mixture, is cooled and this cooling preferably takes place in order to separate water formed by the combustion from hydrogen. This cooling particularly preferably takes place in a condenser.

Besonders bevorzugt erfolgt die Abkühlung auf eine Temperatur, die geringer ist als 50°C, besonders vorteilhaft geringer als 20°C. Insbesondere handelt es sich bei der abzukühlenden Gasmischung um eine Mischung aus Wasserstoff und Wasser genauer aus Wasserstoff und Wasserdampf.Cooling is particularly preferably carried out to a temperature that is less than 50°C, particularly advantageously less than 20°C. In particular, the gas mixture to be cooled is a mixture of hydrogen and water, more precisely of hydrogen and water vapor.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff durch thermische Spaltung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen gerichtet, welche wenigstens zwei Einrichtungen zur Speicherung und/oder Abgabe thermischer Energie aufweist. Dabei ist jede dieser zwei Einrichtungen sowohl zu einer Vorwärmung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe als auch zu einer Kühlung eines bei der Spaltung entstehenden Produktgases, insbesondere Wasserstoff, geeignet und bestimmt.The present invention is further directed to a device for producing hydrogen by thermal splitting of gaseous hydrocarbons, which has at least two devices for storing and/or releasing thermal energy. Each of these two devices is suitable and intended both for preheating the gaseous hydrocarbons and for cooling a product gas resulting from the splitting, in particular hydrogen.

Bevorzugt sind die zwei Einrichtungen zur Speicherung und/oder Abgabe thermischer Energie voneinander getrennt und insbesondere voneinander beabstandet.The two devices for storing and/or releasing thermal energy are preferably separated from one another and in particular spaced apart from one another.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung wenigstens einen Hochtemperaturabschnitt auf, der mit jeder der Einrichtungen zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie derart in Strömungsverbindung bringbar ist, dass ein von dieser Einrichtung vorgewärmter gasförmiger Kohlenwasserstoff in diesem Hochtemperaturabschnitt weiter erwärmt wird und/oder erwärmbar ist und/oder ein in diesen Hochtemperaturabschnitt gelangendes Produktgas wieder erwärmt wird oder wiedererwärmbar ist, wobei die Vorrichtung eine Erwärmungseinrichtung aufweist, welche die Erwärmung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe in dem Hochtemperaturabschnitt bewirkt.Particularly preferably, the device has at least one high-temperature section, which can be brought into flow connection with each of the devices for storing and / or releasing thermal energy in such a way that a gaseous hydrocarbon preheated by this device is further heated and / or can be heated in this high-temperature section and /or a product gas entering this high-temperature section is reheated or can be reheated, the device having a heating device which causes the gaseous hydrocarbons to be heated in the high-temperature section.

Wie oben erwähnt, kann es sich bei den Speichereinrichtungen um sogenannte Schüttgutregeneratoren handeln. Bevorzugt weisen die Speichereinrichtung einen Aufnahmeraum auf, der zur Aufnahme eines Schüttguts geeignet und bestimmt ist.As mentioned above, the storage devices can be so-called bulk material regenerators. The storage device preferably has a receiving space which is suitable and intended for receiving bulk material.

Bevorzugt ist dieser Hochtemperaturabschnitt in einer Strömungsrichtung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe stromabwärts der Erwärmungseinrichtung angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens zwei Hochtemperaturabschnitte auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Hochtemperaturabschnitt auf, der in Strömungsverbindung mit beiden Erwärmungseinrichtungen bringbar ist.This high-temperature section is preferably arranged downstream of the heating device in a flow direction of the gaseous hydrocarbons. In a preferred embodiment, the device has at least two high-temperature sections. In a further preferred embodiment, the device has a high-temperature section which can be brought into flow connection with both heating devices.

Besonders bevorzugt ist der Hochtemperaturabschnitt dazu geeignet und bestimmt, ein Gas und insbesondere die gasförmigen Kohlenwasserstoffe auf eine Temperatur zu erwärmen, die größer ist als 1000 °C, bevorzugt größer als 1100 °C, bevorzugt größer als 1200 °C bevorzugt größer als 1300 °C, bevorzugt größer als 1400 °C und besonders bevorzugt größer als 1500 °C.Particularly preferably, the high-temperature section is suitable and intended for heating a gas and in particular the gaseous hydrocarbons to a temperature that is greater than 1000 ° C, preferably greater than 1100 ° C, preferably greater than 1200 ° C, preferably greater than 1300 ° C , preferably greater than 1400 ° C and particularly preferably greater than 1500 ° C.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von Kohlenstoff aus den erhitzten Kohlenwasserstoffen oder dem Kohlenstoff-Wasserstoff-Gemisch auf, wobei bevorzugt diese Abscheideeinrichtung in Strömungsverbindung mit einem Hochtemperaturabschnitt und bevorzugt mit zwei Hochtemperaturabschnitten bringbar ist.The device particularly preferably has a separation device for separating carbon from the heated hydrocarbons or the carbon-hydrogen mixture, this separation device preferably being able to be brought into flow connection with a high-temperature section and preferably with two high-temperature sections.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, dass die Abscheideeinrichtung wenigstens einem Hochtemperaturabschnitt und bevorzugt beiden Hochtemperaturabschnitten (in der Strömungsrichtung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe und/oder des Produktgases) nachgeordnet ist. So ist es möglich, dass sich diese Abscheideeinrichtung im Wesentlichen in der Mitte eines in seiner Gesamtheit betrachteten Hochtemperaturabschnitts oder der beiden Hochtemperaturabschnitte befindet.In a preferred embodiment, it is possible for the separation device to be arranged downstream of at least one high-temperature section and preferably both high-temperature sections (in the flow direction of the gaseous hydrocarbons and/or the product gas). It is therefore possible for this separation device to be located essentially in the middle of a high-temperature section viewed in its entirety or of the two high-temperature sections.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Hochtemperaturabschnitt um einen Abschnitt, in dem gasförmigen Kohlenwasserstoffe noch weiter erhitzt werden, insbesondere nachdem diese bereits vorgewärmt in den Hochtemperaturabschnitt gelangen.The high-temperature section is preferably a section in which gaseous hydrocarbons are heated further, in particular after they have already been preheated and enter the high-temperature section.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Erwärmungseinrichtung eine elektrisch betriebene Erwärmungseinheit auf und/oder der Erwärmungseinrichtung weist eine Zuführleitung zum Zuführen von Sauerstoff in den Hochtemperaturabschnitt auf. Bei der zweiten Ausgestaltung kann mit Hilfe dieses Sauerstoffes eine Verbrennung eines Teils des Wasserstoffes erfolgen.In a further advantageous embodiment, the heating device has an electrically operated heating unit and/or the heating device has a supply line for supplying oxygen into the high-temperature section. In the second embodiment, part of the hydrogen can be burned with the help of this oxygen.

Wie oben beschrieben, werden auf diese Weise zwei Vorgehensweisen vorgeschlagen, um die Kohlenwasserstoffe weiter zu erhitzen und/oder um das Produktgas wieder zu erwärmen, nämlich einerseits ein elektrisches Erwärmungsmittel und andererseits die Zuführung von Sauerstoff, insbesondere um das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch zu verbrennen und auf diese Weise weitere thermische Energie bzw. Wärme zu erzeugen. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche den Betrieb der Vorrichtung steuert und welche insbesondere bewirkt, dass wechselweise die oben genannten Erwärmungseinrichtungen betrieben werden.As described above, two approaches are proposed in this way to further heat the hydrocarbons and/or to reheat the product gas, namely on the one hand an electrical heating means and on the other hand the supply of oxygen, in particular in order to burn the hydrogen-oxygen mixture and in this way to generate further thermal energy or heat. Particularly preferably, the device has a control device which controls the operation of the device and which in particular causes the above-mentioned heating devices to be operated alternately.

Dies bedeutet, dass in einem bestimmten Zeitabschnitt eine der beiden Erwärmungseinrichtungen die gasförmigen Kohlenwasserstoffe vorwärmt und anschließend das durch den Cracking Prozess entstehende Produktgas weiter erhitzt wird und in diesem Zeitabschnitt die zweite Einrichtung das entstehende Prozessgas, insbesondere Wasserstoff, kühlt. Auf diese Weise kann auch ein kontinuierlicher Betrieb erreicht werden.This means that in a certain period of time one of the two heating devices preheats the gaseous hydrocarbons and then the product gas resulting from the cracking process is further heated and during this period the second device cools the resulting process gas, in particular hydrogen. Continuous operation can also be achieved in this way.

In einem weiteren Zeitabschnitt wärmt die andere der beiden Erwärmungseinrichtungen die gasförmigen Kohlenwasserstoffe vor und anschließend werden diese vorgewärmten Kohlenwasserstoffe weiter erhitzt und/oder das entstehende Produktgas wird wieder erhitzt und in diesem weiteren Zeitabschnitt kühlt die zweite Einrichtung das entstehende Prozessgas, insbesondere Wasserstoff. Auf diese Weise kann auch ein kontinuierlicher Betrieb erreicht werden.In a further period of time, the other of the two heating devices preheats the gaseous hydrocarbons and then these preheated hydrocarbons are heated further and/or the resulting product gas is heated again and in this further period of time the second device cools the resulting process gas, in particular hydrogen. Continuous operation can also be achieved in this way.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hochtemperaturabschnitt derart ausgebildet, dass eine Verweildauer der gasförmigen Kohlenwasserstoffe in diesem Abschnitt größer ist als 0,1 s, bevorzugt größer als 0,2 s, bevorzugt größer als 0,3 s, bevorzugt größer als 0,4 s und bevorzugt größer als 0,5 Sekunden.In a preferred embodiment, the high-temperature section is designed such that a residence time of the gaseous hydrocarbons in this section is greater than 0.1 s, preferably greater than 0.2 s, preferably greater than 0.3 s, preferably greater than 0.4 s and preferably greater than 0.5 seconds.

Besonders bevorzugt ist der besagte Abschnitt derart ausgebildet, dass eine Verweildauer der gasförmigen Kohlenwasserstoffe in diesem Abschnitt geringer ist als 60 s, bevorzugt geringer als 50 s, bevorzugt geringer als 40 s, bevorzugt geringer als 30 s, bevorzugt geringer als 20 s, bevorzugt geringer als 10 s, bevorzugt geringer als 8 s, bevorzugt geringer als 6 s, bevorzugt geringer als 5 s, bevorzugt geringer als 4 s und bevorzugt geringer als 3 s.Particularly preferably, said section is designed such that a residence time of the gaseous hydrocarbons in this section is less than 60 s, preferably less than 50 s, preferably less than 40 s, preferably less than 30 s, preferably less than 20 s, preferably less than 10 s, preferably less than 8 s, preferably less than 6 s, preferably less than 5 s, preferably less than 4 s and preferably less than 3 s.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Hochtemperaturabschnitt als Leitung und insbesondere Rohrleitung ausgebildet.In a further advantageous embodiment, at least one high-temperature section is designed as a line and in particular a pipeline.

Bevorzugt ist die Rohrleitung aus einem Material hergestellt, welches aus einer Gruppe von Materialen ausgewählt ist, welche Mulit, oder noch besser reines Alumina enthält.The pipeline is preferably made of a material which is selected from a group of materials which contains mulite, or even better, pure alumina.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Abscheideeinrichtung einen mit einem Schüttgut und insbesondere mit einem keramischen Schüttgut befüllten Aufnahmeraum auf. Auf diese Weise kann auch die Abscheideeinrichtung in der Weise arbeiten, dass das zu reinigende Gas durch diese Abscheideeinrichtung strömt und auf diese Weise Kohlenstoff ausgeschieden bzw. abgeschieden wird.In a further advantageous embodiment, the separating device has a receiving space filled with a bulk material and in particular with a ceramic bulk material. In this way, the separation device can also work in such a way that the gas to be cleaned flows through this separation device and in this way carbon is separated or separated.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Abscheideeinrichtung Umlenkmittel auf, welche bewirken, dass einströmendes Gas wenigstens einmal und bevorzugt mehrmals seine Strömungsrichtung bei einem Durchströmen des Schüttguts ändert.In a further advantageous embodiment, the separating device has deflection means which cause incoming gas to change its flow direction at least once and preferably several times as it flows through the bulk material.

Diese Umlenkmittel können dabei durch das Schüttgut selbst ausgebildet sein.These deflection means can be formed by the bulk material itself.

Es entsteht weiterhin Kohlenstoff durch thermische Spaltung von Methan oder anderen gasförmigen Kohlenwasserstoffen. So gewonnener Wasserstoff ist deutlich preiswerter als bei der Gewinnung durch die Elektrolyse. Falls man den Kohlenstoff nicht als Brennstoff nutzt, ist dieser Wasserstoff genauso umweltfreundlich und klimaneutral wie der, der durch die Nutzung von erneuerbaren Energien erzeugte H2. Weiter wird vorgeschlagen, anstatt fossile Kohlenwasserstoffe zu spalten, Kohlenstoffe aus Biomasse zu nutzen um so die negative CO2 Emissionen zu erreichen.Carbon is also created through the thermal splitting of methane or other gaseous hydrocarbons. Hydrogen obtained in this way is significantly cheaper than obtaining it through electrolysis. If the carbon is not used as fuel, this hydrogen is just as environmentally friendly and climate-neutral as the H 2 produced through the use of renewable energies. It is also suggested that instead of splitting fossil hydrocarbons, carbon from biomass should be used in order to achieve negative CO 2 emissions.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird die notwendige Energie um die Reaktionstemperatur (z.B. 1500°C) zu erreichen schon im inneren eines Reaktors gespeichert und weiter für die Überhitzung des Gases genutzt. Die Reaktionswärme wird auch im Inneren des Reaktors, insbesondere direkt in einer Hochtemperaturzone, erzeugt. Dabei gibt es bevorzugt zwei Möglichkeiten diese Warme zu generieren:

  • - durch Sauerstoff-Eindüsung und Nachverbrennung von einer kleinen Menge Wasserstoffs und/oder anderer Spaltungsprodukte, und/oder
  • - durch die elektrische Heizung, mit Hochtemperatur-Heizelemente die bevorzugt direkt im Hochtemperaturzone platziert sind.
In a further process according to the invention, the energy necessary to reach the reaction temperature (eg 1500 ° C) is already stored inside a reactor and further used to superheat the gas. The heat of reaction is also generated inside the reactor, in particular directly in a high-temperature zone. There are two main ways to generate this heat:
  • - by oxygen injection and afterburning of a small amount of hydrogen and/or other fission products, and/or
  • - through the electric heating, with high-temperature heating elements which are preferably placed directly in the high-temperature zone.

Auf diese Weise reduziert sich die Energieverbrauch nur auf eine physikalisch notwendige Menge, trotzt der sehr hohen Temperaturen in die Reaktionszone.In this way, energy consumption is only reduced to a physically necessary amount, despite the very high temperatures in the reaction zone.

Bevorzugt wird für die Speicherung der Hochtemperaturwärme eine Speicherungseinrichtung und bevorzugt wenigstens zwei Speicherungseinrichtungen zu der Überhitzung des Eintrittsgases und zu der Abkühlung des Produktgases genutzt. Bevorzugt handelt es sich dabei um einen Regenerator und besonders bevorzugt um einen Schüttgutregenerator.Preferably, one storage device is used to store the high-temperature heat and preferably at least two storage devices are used to superheat the inlet gas and to cool the product gas. This is preferably a regenerator and particularly preferably a bulk material regenerator.

Besonders bevorzugt weist dieser Schüttgutregenerator eine Wärmespeichermasse aus Schüttgut auf, welche innerhalb eines Behältnisses und welche besonders bevorzugt innerhalb zwei zueinander koaxialen zylinderförmigen Rosten angeordnet ist, wie in der Patentschrift DE 42 36 619 C2 und EP 0 620 909 B1 beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt dieser zwei Patentschriften wird hiermit durch Bezugnahme vollständig in die hier vorliegende Offenbarung einbezogen.This bulk material regenerator particularly preferably has a heat storage mass made of bulk material, which is arranged within a container and which is particularly preferably arranged within two mutually coaxial cylindrical grates, as in the patent specification DE 42 36 619 C2 and EP 0 620 909 B1 is described. The disclosure content of these two patent specifications is hereby incorporated in its entirety by reference into the present disclosure.

Bevorzugt umgibt der innere dieser beiden Roste einen heißen Sammelraum für die heißen Gase. Um den äußeren zylinderförmigen Rost ist bevorzugt eine umlaufende Wandung angeordnet und besonders bevorzugt ist zwischen dem äußeren zylinderförmigen Rost und dieser Wandung ein Sammelraum für kalte Gase vorgesehen.The inner of these two grates preferably surrounds a hot collecting space for the hot gases. A circumferential wall is preferably arranged around the outer cylindrical grate and particularly preferably a collecting space for cold gases is provided between the outer cylindrical grate and this wall.

Bei einer weitere bevorzugten Ausführungsform sind axial und/oder vertikal durchströmte Schüttungen vorgesehen, die besonders für kleinere Anlagen vorteilhaft sind.In a further preferred embodiment, axially and/or vertically flowing beds are provided, which are particularly advantageous for smaller systems.

Besonders bevorzugt weist die Wärmespeichermasse eine kugelförmige Schüttung auf, die auch bei sehr hohen Temperaturen bestehen kann. Bevorzugt sind verschiedene keramische oder naturbelassene Werkstoffe vorgesehen, besonders vorteilhaft sind die Kugeln aus Alumina, die bis 1700°C einsetzbar sind und trotzdem ein sehr gutes Preis/LeistungsVerhältnis haben.The heat storage mass particularly preferably has a spherical bed, which can exist even at very high temperatures. Various ceramic or natural materials are preferred; the balls made of aluminum are particularly advantageous, as they can be used up to 1700°C and still have a very good price/performance ratio.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist die Korngröße des Schüttgutes kleiner als 30mm, bevorzugt kleiner als 25mm, bevorzugt kleiner als 20mm und besonders bevorzugt kleiner als 15 mm. Bevorzugt ist die Korngröße des Schüttguts größer als 0,5mm, bevorzugt größer als 2 mm.In a further preferred method, the grain size of the bulk material is smaller than 30mm, preferably smaller than 25mm, preferably smaller than 20mm and particularly preferably smaller than 15mm. The grain size of the bulk material is preferably larger than 0.5 mm, preferably larger than 2 mm.

Bevorzugt liegen die Reaktionstemperaturen in den Verbindungsrohr zwischen zwei Einrichtungen für die Speicherung und Abgabe thermischer Energie oberhalb 1000°C, besonders vorteilhaft oberhalb 1500°C. Die Länge und Durchmesser des Verbindungsrohrs wird so ausgewählt, dass die Reaktionsvolumen eine vorgegebene Verweilzeit entsprechend der Reaktionstemperatur gewährleistet. Für die Temperatur 1500°C sollte die Verweilzeit mindestens 1 Sekunde betragen. Für noch höhere Temperaturen wird eine kürzere Verweilzeit möglich und umgekehrt, für niedrigere Temperaturen sollte die Verweilzeit deutlich länger sein. Auf diese Weise wird eine ausreichende Zeit für die vollständige Spaltung des Methans gegeben. In einer Testanlage für 2 bis 4 m3 N/h CH4 wurde bereits eine H2-Ausbeute von mehr als 94% erreicht.The reaction temperatures in the connecting pipe between two devices for storing and releasing thermal energy are preferably above 1000 ° C, particularly advantageously above 1500 ° C. The length and diameter of the connecting tube is selected so that the reaction volume ensures a predetermined residence time corresponding to the reaction temperature. For a temperature of 1500°C, the residence time should be at least 1 second. For even higher temperatures a shorter residence time is possible and vice versa; for lower temperatures the residence time should be significantly longer. This allows sufficient time for the methane to be completely split. In a test system for 2 to 4 m 3 N /h CH4, an H2 yield of more than 94% was already achieved.

Zwischen den zwei Einrichtungen für die Speicherung und Abgabe thermischer Energie, ist besonders bevorzugt ungefähr in der Mitte eine Verbindungsrohrs - bei einem weiteren bevorzugten Verfahren, eine Vorrichtung zur Kohlenstoffabscheidung angeordnet. Besonders vorteilhaft ist wird diese Vorrichtung mit keramischem Schüttgut, z.B. Alumina, gefüllt.Between the two devices for storing and releasing thermal energy, a connecting pipe - in a further preferred method, a device for carbon separation - is particularly preferably arranged approximately in the middle. It is particularly advantageous to fill this device with ceramic bulk material, e.g. alumina.

Wasserstoffhaltiges Gas, welches Rußpartikel enthält, wird, bevorzugt mehrmals, seine Strömungsrichtung ändern und dabei wird der größte Teil des Kohlenstoffs abgeschieden. Dabei bildet sich bevorzugt ein Filterkuchen, der dann noch effektiver den Kohlenstoff filtriert. Diese Vorrichtung wird bevorzugt kontinuierlich oder periodisch nach einer gewissen Zeit entleert.Hydrogen-containing gas, which contains soot particles, will change its flow direction, preferably several times, and in the process most of the carbon will be separated. This preferably forms a filter cake, which then filters the carbon even more effectively. This device is preferably emptied continuously or periodically after a certain time.

Durch Auswechselung dieser Schüttung mit abgelagerten Kohlenstoffstaub wird bevorzugt verhindert, dass eine größere Ansammlung entsteht und so wird ein zu großer Druckverlust vermeiden.Replacing this bed with deposited carbon dust preferably prevents a large accumulation from occurring and thus avoids excessive pressure loss.

Bei dem Verfahren kann es zu einer Abscheidung von Kohlenstoff kommen, der nicht hundertprozentig entfernen kann. Dabei kann sich eine kleinere Menge des Kohlenstoffs in den höheren Bereichen die Schüttungen in den Einrichtungen für die Speicherung und Abgabe der thermischen Energie sammeln. Bei einem bevorzugten Verfahren wird diese Schüttung auch periodisch umgelaufen und/oder umgewälzt um dabei den abgelagerten Ruß zu entfernen, so dass eine größere Ansammlung an Kohlenstoff verhindert werden.The process can lead to a deposition of carbon, which cannot be removed 100%. A smaller amount of carbon can collect in the higher areas of the beds in the devices for storing and releasing thermal energy. In a preferred method, this bed is also periodically circulated and/or recirculated in order to remove the deposited soot, so that a large accumulation of carbon is prevented.

Diese Ansammlungen von Kohlenstoff an Schüttungen und in der Vorrichtung für die Kohlenstoffabscheidung dienen bevorzugt gleichzeitig als Katalysator für die Spaltungsreaktionen. Deswegen sollte bei einem bevorzugten Verfahren diese Entleerung des Kohlenstoffs nicht zu intensiv sein. Es ist vorteilhaft, stets eine kleine Menge Ruß in der Anlage zu belassen.These accumulations of carbon on beds and in the carbon separation device preferably simultaneously serve as a catalyst for the fission reactions. Therefore, in a preferred process, this carbon removal should not be too intensive. It is advantageous to always leave a small amount of soot in the system.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff eine Trennwand auf, welche wenigstens einen Teil eines Innenraums der Vorrichtung in zwei Teilräume unterteilt. Bevorzugt ist die Trennwand derart ausgebildet, bzw. endet im Inneren der Vorrichtung derart, dass die beiden Teilräume unterhalb der Trennwand miteinander verbunden sind.In a further preferred embodiment, the device for separating carbon has a partition wall which divides at least part of an interior space of the device into two subspaces. The partition wall is preferably designed in such a way, or ends inside the device, in such a way that the two subspaces below the partition wall are connected to one another.

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine erste Zuführeinrichtung auf, um der Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff Schüttgut zuzuführen. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine zweite Zuführeinrichtung auf, um der Vorrichtung zur Abführung von Kohlenstoff Schüttgut zuzuführen.The device preferably has a first feed device in order to feed bulk material to the device for separating carbon. The device preferably has a second feed device in order to feed bulk material to the device for removing carbon.

Bevorzugt sind die erste Zuführeinrichtung und die zweite Zuführeinrichtung getrennt voneinander betreibbar. Bevorzugt sind die erste Zuführeinrichtung und die zweite Zuführeinrichtung voneinander getrennt.Preferably, the first feed device and the second feed device can be operated separately from one another. The first feed device and the second feed device are preferably separated from one another.

Bevorzugt mündet die erste Zuführeinrichtung in einen ersten Teilraum der Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff und die zweite Zuführeinrichtung ein einen ersten Teilraum der Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff.Preferably, the first feed device opens into a first subspace of the device for deposition of carbon and the second feed device opens into a first subspace of the device for deposition of carbon.

Bevorzugt weist die Vorrichtung eine erste Abführeinrichtung auf, um von der Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff Schüttgut abzuführen. Bevorzugt weist die Vorrichtung eine zweite Abführeinrichtung auf, um der Vorrichtung zur Abscheidung von Kohlenstoff Schüttgut abzuführen.The device preferably has a first removal device in order to remove bulk material from the device for separating carbon. The device preferably has a second removal device in order to remove bulk material from the device for separating carbon.

Bevorzugt sind die erste Abführeinrichtung und die zweite Abführeinrichtung getrennt voneinander betreibbar. Bevorzugt sind die erste Abführeinrichtung und die zweite Abführeinrichtung voneinander getrennt.The first removal device and the second removal device can preferably be operated separately from one another. The first removal device and the second removal device are preferably separated from one another.

Bevorzugt weist wenigstens eine Zuführeinrichtung und/oder wenigstens eine Abführeinrichtung und bevorzugt mehrere und bevorzugt alle Zuführeinrichtungen und Abführeinrichtungen eine Ventileinrichtung auf, welche einen Durchfluss von Schüttgut steuert.Preferably, at least one feed device and/or at least one discharge device and preferably several and preferably all feed devices and discharge devices have a valve device which controls a flow of bulk material.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird Sauerstoff für die Erzeugung der verbrauchten Reaktionswärme erstmals nach der Vorrichtung für die Kohlenstoffpartikel eingeblasen, so dass bevorzugt die Nachverbrennung fast ausschließlich mit einem Teil des erzeugten Wasserstoffs stattfindet, bzw. so dass kein CO oder CO2 entsteht.In a further preferred method, oxygen is first blown in after the device for the carbon particles to generate the used reaction heat, so that the afterburning preferably takes place almost exclusively with part of the hydrogen produced, or so that no CO or CO2 is produced.

Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, dass statt mit dem Sauerstoff oder zusätzlich zu dem Sauerstoff die notwendige Reaktionswärme durch elektrische Energie entsteht. Die entsprechende Hochtemperatur-Heizungselemente werden bevorzugt in dem Reaktionsraum von wenigstens einer Seite her und bevorzugt von beiden Seiten her an der Vorrichtung für die Kohlenstoffabscheidung angeordnet.In a further preferred method it is provided that the necessary reaction heat is generated by electrical energy instead of with the oxygen or in addition to the oxygen. The corresponding high-temperature heating elements are preferably arranged in the reaction space from at least one side and preferably from both sides of the device for carbon deposition.

Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren nutzt man einen Kondensator um aus dem Produktgas, welches viel Wasserstoff enthält, den enthaltenen Wasserdampf zu entfernen. Dieser Wasserdampf entsteht durch Oxidation des Wasserstoffs, insbesondere, falls man den Sauerstoff für die Gewinnung der Reaktionswärme nutzt. Das Kondensat aus dem Kondensator enthält auch eine kleine Menge Rußpartikel und kann bevorzugt genutzt werden um den Ruß aus der Anlage zu pelletieren. Falls man dieses Wasser nach der Filtrierung nicht benötig kann es abgeführt werden.In a further advantageous process, a condenser is used to remove the water vapor contained in the product gas, which contains a lot of hydrogen. This water vapor is created by the oxidation of hydrogen, especially if oxygen is used to generate the heat of the reaction. The condensate from the condenser also contains a small amount of soot particles and can preferably be used to pelletize the soot from the system. If you don't need this water after filtering, it can be drained away.

Das erzeugte Wasserstoff kann weitere sehr feine Kohlenstoffpartikel enthalten. Deswegen ist vorteilhaft ein Feinpartikelfilter nach der Anlage vorgesehen. Falls man einen sehr reinen Wasserstoff braucht, z. B. für die Anwendung in Brennstoffzellen oder in Carbonfasern, kann man auch eine PSA oder Membrantechnologie Anlage vorsehen, um die eventuell vorhandenen Gase, wie Methan, CO, CO2 oder H2O vollständig zu entfernen.The hydrogen produced can contain other very fine carbon particles. For this reason, a fine particle filter is advantageously provided after the system. If you need a very pure hydrogen, e.g. B. for use in fuel cells or carbon fibers, a PSA or membrane technology system can also be provided to completely remove any gases that may be present, such as methane, CO, CO2 or H2O.

Die Patentanmeldung wird im Detail unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die 1 bis 3 beschrieben. Darin zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens mit Erzeugung der notwendigen Reaktionswärme im Inneren des Reaktionsraums durch Sauerstoff-Eindüsung, gemäß der Erfindung.
  • 2 ein Verfahrensschema gemäß der Erfindung, wobei die notwendige Reaktionswärme durch elektrische Heizung in Inneren des Reaktionsraum erzeugt wird.
  • 3 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung für die Abscheidung von Kohlenstoff.
The patent application is described in detail with reference to the description and the 1 until 3 described. Show in it:
  • 1 a schematic representation of the process with generation of the necessary reaction heat inside the reaction space by oxygen injection, according to the invention.
  • 2 a process scheme according to the invention, wherein the necessary reaction heat is generated by electrical heating inside the reaction space.
  • 3 shows an advantageous embodiment of the device for the separation of carbon.

Gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Darstellungen vorliegenden Erfindung zur Spaltung des Methans in Wasserstoff und Kohlenstoff, werden wechselweise mindestens zwei Einrichtungen 1, 2 zur Speicherung und Abgabe thermischer Energie verwendet, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe und insbesondere das Methan durch eine und der gewonnene Wasserstoff durch die zweite Einrichtung strömt.According to the in the 1 and 2 In the illustrations shown in the present invention to split the methane into hydrogen and carbon, at least two devices 1, 2 are used alternately for storing and releasing thermal energy, with the gaseous hydrocarbons and in particular the methane flowing through one device and the hydrogen obtained flowing through the second device.

Die Umschaltorgane, die Wechseln der Strömungsrichtung durch die Anlage verursachen, sind ebenso gezeichnet. Hierbei handelt es sich um die Ventile 12, 11, 21 und 22. In 1 sind die geschlossenen Ventile schwarz dargestellt und die geöffneten Ventile ohne schwarze Füllung. Damit wird bei der in 1 gezeigten Situation die Einrichtung 1 verwendet um hier Methan zu erwärmen bzw. vorzuerwärmen und die Einrichtung 2 dazu, um entstehendes Produktgas, insbesondere eine Mischung aus Wasserstoff und etwa Wasser abzukühlen. The switching elements that cause the flow direction to change through the system are also shown. These are valves 12, 11, 21 and 22. In 1 The closed valves are shown in black and the open valves are shown without black filling. This means that the in 1 In the situation shown, the device 1 is used to heat or preheat methane and the device 2 is used to cool the resulting product gas, in particular a mixture of hydrogen and water.

Die Bezugszeichen 31, 32, 33 und 34 kennzeichnen Messeinrichtungen, welche Zustände der Kohlenwasserstoffe messen. So kann es sich bei den Messeinrichtungen 31 und 32 um Temperaturmesseinrichtungen handeln, welche eine Temperatur der Kohlenwasserstoffe in der Einrichtung 1 sowie der Einrichtung 2 messen und bei den Messeinrichtung 33 und 34 um Druckmesseinrichtungen.The reference numbers 31, 32, 33 and 34 identify measuring devices which measure the states of the hydrocarbons. The measuring devices 31 and 32 can be temperature measuring devices which measure a temperature of the hydrocarbons in the device 1 and the device 2, and the measuring devices 33 and 34 can be pressure measuring devices.

Das Bezugszeichen 36 und das Bezugszeichen 35 kennzeichnet jeweils eine Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung einer Temperatur der Kohlenwasserstoffe in einem Hochtemperaturabschnitt 4.The reference number 36 and the reference number 35 each identify a temperature measuring device for determining a temperature of the hydrocarbons in a high-temperature section 4.

1 zeigt ein Verfahrensschema und die Anordnung der Vorrichtungen wobei beispielhaft das Methan (oder einen anderen gasförmiger Kohlenwasserstoff) durch das geöffnete Ventil 11 in die erste Einrichtung 1 gelangt. Dort heizt sich das Methan von den Eintrittstemperatur (z.B. 20°C) auf Reaktionstemperatur (z.B. 1500°C) durch die Wärme, die in vorherigem Zyklus gespeichert war. 1 shows a process diagram and the arrangement of the devices, with the methane (or another gaseous hydrocarbon) passing through the opened valve 11 into the first device 1 as an example. There the methane heats from the inlet temperature (e.g. 20°C) to the reaction temperature (e.g. 1500°C) by the heat that was stored in the previous cycle.

Das vorgewärmte Methan gelangt in eine Hochtemperatur-Verbindungsrohr 4 zwischen Einrichtungen 1 und 2.The preheated methane enters a high-temperature connecting pipe 4 between devices 1 and 2.

Dort entsteht eine sehr intensive Methanspaltung und es ergibt sich ein entsprechender Temperaturabfall. In dem Hochtemperatur Verbindungsrohr 4 nach dem Kohlenstoffabscheider 5 in der Strömungsrichtung steigt die Temperatur wieder, wegen der Sauerstoffeindüsung und der Oxidation eines Teils der vorher entstandenen Wasserstoffs.A very intensive methane splitting occurs there and there is a corresponding drop in temperature. In the high-temperature connecting pipe 4 after the carbon separator 5 in the flow direction, the temperature rises again because of the oxygen injection and the oxidation of part of the previously formed hydrogen.

Wegen der sehr hohen Temperaturen beginnt sofort eine intensive Spaltung und es entstehen Wasserstoff und Kohlenstoff. In der Mitte der Leitung 4, zwischen den Einrichtungen 1 und 2, ist eine zusätzliche Einrichtung 5 für die Entfernung des entstandenen Kohlenstoffes. vorgesehen.Because of the very high temperatures, intensive fission begins immediately and hydrogen and carbon are formed. In the middle of line 4, between devices 1 and 2, there is an additional device 5 for removing the resulting carbon. intended.

Nach der Einrichtung 5 in Richtung der Einrichtung 2 strömendes Gas enthält praktisch keinen Kohlenstoff mehr, nur noch die feinen Rußpartikel. Wegen der endothermen Crackingreaktion sinkt die Temperatur des Gases deutlich. Um diese Temperaturverluste auszugleichen, düst man den Sauerstoff durch die Leitung 7 ein. Dieser Sauerstoff reagiert meistens mit Wasserstoff, da die Methanspaltung praktisch schon abgeschlossen ist, und die Temperatur des Gases steigt wieder.Gas flowing after the device 5 in the direction of the device 2 contains practically no carbon, only the fine soot particles. Because of the endothermic cracking reaction, the temperature of the gas drops significantly. In order to compensate for these temperature losses, the oxygen is injected through line 7. This oxygen usually reacts with hydrogen since the splitting of methane is practically complete, and the temperature of the gas rises again.

Mit dem Kontrollventil 71 regelt man, dass am Eintritt in die Einrichtung 2 wieder die gleiche Reaktionstemperatur herrscht. Der Massendurchfluss des Gasmischung H2+H2O ist, wegen Abscheidung von Kohlenstoff, niedriger als der von Methan am Anlageeintritt. Die Austrittstemperatur am Ventil 22 und durch die Leitung 8 ist um ca. 5 bis 200K höher.The control valve 71 is used to ensure that the same reaction temperature prevails again at the entry into the device 2. The mass flow of the gas mixture H2+H2O is lower than that of methane at the plant inlet due to the separation of carbon. The outlet temperature at valve 22 and through line 8 is approx. 5 to 200K higher.

Um Wasserdampf zu kondensieren und das Kondensat zu entfernen, ist bevorzugt ein Kondensator 9 und/oder eine Drainage 101 vorgesehen. Durch die Leitung 100 tritt der fast reine Wasserstoff aus. Falls eine Reinheit wie für die Brennstoffzelle gewünscht ist, werden bevorzugt in einem optionalen nachgeschalteten Partikelfilter die restlichen Rußpartikel entfernt.In order to condense water vapor and remove the condensate, a condenser 9 and/or a drainage 101 is preferably provided. The almost pure hydrogen emerges through line 100. If a level of purity as required for the fuel cell is desired, the remaining soot particles are preferably removed in an optional downstream particle filter.

Daneben ist optional eine Separationsanlage (PSA oder Membrantechnologie) vorgesehen, um die eventuell noch immer vorhandenen Gase wie CH4, CO, CO2 oder H2O zu entfernen.In addition, an optional separation system (PSA or membrane technology) is provided to remove any gases such as CH 4 , CO, CO 2 or H 2 O that may still be present.

Nach einen vorgegebenen Zeitintervall ändern die Umschaltorgane 11, 12, 21 und 22 ihre Position und das Gas strömt von Einrichtung 2 in Richtung Einrichtung 1. Das Kontrollventil 71 schließt und die Sauerstoffeindüsung erfolgt durch die Leitung 6 und das Kontrollventil 61.After a predetermined time interval, the switching elements 11, 12, 21 and 22 change their position and the gas flows from device 2 towards device 1. The control valve 71 closes and the oxygen is injected through line 6 and the control valve 61.

2 zeigt eine Alternative, bei welcher die verbrauchte Reaktionswärme nicht durch die Wasserstoffverbrennung mit dem eingedüsten Sauerstoff, sondern durch die elektrische Energie in das System eingebracht wird. Wie in vorherigen Fall, gelangt das Methan (oder ein anderer gasförmiger Kohlenwasserstoff) durch das geöffnete Ventil 11 in die erste Einrichtung 1. 2 shows an alternative in which the used reaction heat is introduced into the system not through hydrogen combustion with the injected oxygen, but through electrical energy. As in the previous case, the methane (or another gaseous hydrocarbon) enters the first device 1 through the opened valve 11.

Dort heizt sich das Methan von den Eintrittstemperatur (z.B. 20°C) auf Reaktionstemperatur (z.B. 1500°C) durch die Wärme, die in vorherigem Zyklus gespeichert war, auf. Das vorgewärmte Methan gelangt in eine Hochtemperatur-Verbindungsrohr 4 zwischen den Einrichtungen 1 und 2. Wegen sehr hohen Temperaturen beginnt sofort eine intensive Spaltung und entstehen Wasserstoff und Kohlenstoff.There the methane heats up from the inlet temperature (e.g. 20°C) to the reaction temperature (e.g. 1500°C) by the heat that was stored in the previous cycle. The preheated methane enters a high-temperature connecting pipe 4 between devices 1 and 2. Because of very high temperatures, intensive fission begins immediately and hydrogen and carbon are formed.

In der Mitte der Leitung 4, zwischen den Einrichtungen 1 und 2, ist wieder eine zusätzliche Einrichtung 5 für die Entfernung des entstandenen Kohlenstoffs vorgesehen. Gas, das nach der Vorrichtung 5 in die Einrichtung 2 strömt, enthält praktisch keinen Kohlenstoff mehr, nur noch die feinen Rußpartikel. Wegen die endotherme Crackingreaktion, werden die Temperatur des Gases deutlich gesenkt. Um diese Temperaturverluste auszugleichen, heizt man das Gas mit einem elektrischen Heizer 81 nach der Einrichtung 1 und weiter mit einem elektrischen Heizer 82 vor der Einrichtung 2.In the middle of line 4, between devices 1 and 2, there is again an additional device 5 for removing the resulting carbon. Gas that flows into the device 2 after the device 5 contains practically no carbon anymore, only the fine soot particles. Because of the endothermic cracking reaction, the temperature of the gas is significantly reduced. In order to compensate for these temperature losses, the gas is heated with an electric heater 81 after device 1 and further with an electric heater 82 before device 2.

Die Leistung dieser Heizer ist durch die entsprechenden Temperaturmessungen kontrolliert, so dass man praktisch konstante Reaktionstemperatur (z.B. 1500°C) in ganzem Rohr 4 erhält. Die Heizer 81 und 82 sind bevorzugt direkt in dem Gasrohr integriert.The performance of these heaters is controlled by the corresponding temperature measurements, so that a practically constant reaction temperature (eg 1500 ° C) is obtained throughout the entire tube 4. The stokers 81 and 82 are preferably integrated directly into the gas pipe.

Dabei entsteht kein Wasserdampf und keine Kohlenstoffoxide, was sehr vorteilhaft für den weiteren Prozess ist. Nachteilig ist, dass der Massendurchfluss des Gases (in diesem Fall nur H2), wegen Abscheidung von Kohlenstoff, noch niedriger ist als der von Methan am Anlageei ntritt.No water vapor or carbon oxides are produced, which is very beneficial for the further process. The disadvantage is that the mass flow of the gas (in this case only H2), due to the deposition of carbon, is even lower than that of methane at the plant.

Die Austrittstemperatur am Ventil 22 und durch die Leitung 8 steigt um mehr als ca. 5 bis 200K. Hier entfällt bevorzugt der Wasserdampfkondensator, sowie die Drainage. Durch die Leitung 100 tritt der reine Wasserstoff aus.The outlet temperature at valve 22 and through line 8 increases by more than approx. 5 to 200K. Here, the steam condenser and drainage are preferably omitted. The pure hydrogen exits through line 100.

Falls eine Reinheit wie für die Brennstoffzelle gewünscht ist, kann man in einem nachgeschalteten Partikelfilter die restlichen Rußpartikel entfernen. Nach einen gewiesenen Zeitintervall, ändern die Umschaltorgane 11, 12, 21 und 22 ihre Position und das Gas strömt von Einrichtung 2 in die Einrichtung 1.If the level of purity required for the fuel cell is desired, the remaining soot particles can be removed in a downstream particle filter. After a specified time interval, the switching elements 11, 12, 21 and 22 change their position and the gas flows from device 2 into device 1.

Statt nur zwei Schüttgutregeneratoren 1 und 2 einzusetzen, kann man 3 oder mehrere Schüttgutregeneratoren nutzen um einen besonders gleichmäßigen Betrieb zu erreichen und eine Spülphase bei der Umschaltung zu integrieren.Instead of just using two bulk material regenerators 1 and 2, you can use 3 or more bulk material regenerators to achieve particularly uniform operation and to integrate a flushing phase during the switchover.

3 zeigt eine Vorrichtung 5 für die Abscheidung der Kohlenstoffpartikel, die durch die Hochtemperaturleitung 4, gemischt mit dem Wasserstoff, ankommen. Die Vorrichtung 5 wird mit einem - bevorzugt keramischen - Schüttgut 55 gefüllt. 3 shows a device 5 for the separation of the carbon particles that arrive through the high-temperature line 4, mixed with the hydrogen. The device 5 is filled with a - preferably ceramic - bulk material 55.

Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet einen im Inneren der Vorrichtung ausgebildeten Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Schüttguts. Das Bezugszeichen 57 bezieht sich auf eine Trennwand, welche in einem oberen Bereich den Aufnahmeraum der Vorrichtung in zwei Teilräume unterteilt.The reference numeral 50 denotes a receiving space formed inside the device for receiving the bulk material. The reference number 57 refers to a partition which divides the receiving space of the device into two sub-spaces in an upper area.

Die Schüttung ragt leicht über das untere Ende den Trennwand 57 hinaus. Auf diese Weise wird das einströmende Gas gezwungen durch die beiden Hälften des Schüttgutsraums zu fließen.The fill protrudes slightly beyond the lower end of the partition 57. In this way, the incoming gas is forced to flow through the two halves of the bulk material space.

Dabei setzen sich die Kohlenstoffpartikel ab, die meisten sofort an der Oberfläche des Schuttgutes, und bilden dort einen sogenannten Filterkuchen 56. Der Filterkuchen 56 intensiviert weitere Abscheidung der Kohlenstoffpartikeln und agiert bevorzugt katalytisch für die weitere Spaltung eventuell noch vorhandenen Methan-Moleküle.The carbon particles settle, most of them immediately on the surface of the rubble, where they form a so-called filter cake 56. The filter cake 56 intensifies further deposition of the carbon particles and preferably acts catalytically for the further splitting of any methane molecules that may still be present.

Die Kohlenstoffpartikel bilden eine sehr poröse und durchlässige Struktur, die wenig Druckverlust erzeugt. Deswegen wird auch bei der umgekehrten Strömungsrichtung, von unten nach oben, der Filterkuchen nicht zerstört und der größte Teil der Partikel bleib dort.The carbon particles form a very porous and permeable structure that creates little pressure loss. That's why even with the reverse flow direction, from bottom to top, the filter cake is not destroyed and most of the particles remain there.

Falls die Schicht von Kohlepartikel 56 sehr hoch geworden wird, muss man die Abscheider 5 lehren. Dafür öffnet man bevorzugt das Schüttgut Ventil (oder Schleuse) 52 bis der ganzen linken Teil leer wird. Dann wird das Ventil 52 wieder geschlossen und öffnet das obere Ventil 51 geöffnet, um die neue Menge Schüttgutes einzulassen und den linken Teil wieder aufzufüllen.If the layer of carbon particles 56 becomes very high, the separators 5 must be taught. To do this, it is preferable to open the bulk material valve (or lock) 52 until the entire left part becomes empty. Then the valve 52 is closed again and the upper valve 51 opens to let in the new amount of bulk material and to refill the left part.

Dies kann während des Betriebs der Anlage erfolgen, da die rechte Hälfte noch immer vorhanden ist und diese für eine kurze Zeit allein für Abscheidung agieren kann. Etwas zeitlich versetzt, werden die gleichen Prozedere auch mit dem rechten Teil des Abscheiders, durch die Betätigung der Ventile 54 und 53 durchgeführt.This can be done while the system is operating, as the right half is still there and can act alone for separation for a short time. Slightly offset in time, the same procedures are also carried out with the right part of the separator by actuating valves 54 and 53.

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. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.The applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided that they, individually or in combination, are new compared to the prior art. It should also be noted that the individual figures also describe features that can be advantageous in themselves. The person skilled in the art immediately recognizes that a specific feature described in a figure can be advantageous even without adopting further features from this figure. Furthermore, the person skilled in the art will recognize that advantages can also arise from a combination of several features shown in individual or different figures.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Erste Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieFirst facility for storing and releasing thermal energy
22
Zweite Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSecond device for storing and releasing thermal energy
33
eventuelle dritte Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergiePossible third device for storing and releasing thermal energy
44
Hochtemperatur LeitungHigh temperature line
55
Vorrichtung für die Abscheidung von KohlenstoffCarbon capture device
66
erstes Rohr für die Eindüsung von Sauerstofffirst pipe for the injection of oxygen
77
zweites Rohr für die Eindüsung von Sauerstoffsecond pipe for the injection of oxygen
88th
AustrittsleitungExit line
99
Kondensatorcapacitor
1111
Umschaltorgan am Eintritt der ersten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSwitching element at the entrance to the first device for storing and releasing thermal energy
1212
Umschaltorgan am Austritt der ersten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSwitching element at the outlet of the first device for storing and releasing thermal energy
2121
Umschaltorgan am Eintritt der zweiten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSwitching element at the entrance to the second device for storing and releasing thermal energy
2222
Umschaltorgan am Austritt der zweiten Einrichtung zur Speicherung und Abgabe thermischer EnergieSwitching element at the outlet of the second device for storing and releasing thermal energy
51-5451-54
Schüttgutventil / SchleuseBulk material valve / lock
5555
Schüttgut im KohleabscheiderBulk material in the carbon separator
5656
abgelagerte Kohlepartikeldeposited carbon particles
5757
Trennwandpartition wall
6161
erstes Regelventil für Sauerstofffirst control valve for oxygen
6262
zweites Regelventil für Sauerstoffsecond control valve for oxygen
8181
erster elektrischer Heizerfirst electric heater
8282
zweiter elektrischer Heizersecond electric heater
8383
erste elektrische Kontrolleinheitfirst electrical control unit
8484
zweite elektrische Kontrolleinheitsecond electrical control unit
100100
Austrittsleitung des WasserstoffsHydrogen outlet line
101101
KondensatdrainageCondensate drainage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

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  • Geißler T. et al., Hydrogen production via methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor with a packed bed, Chemical Engineering Journal 299 (2016) 192-200 [0020]Geißler T. et al., Hydrogen production via methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor with a packed bed, Chemical Engineering Journal 299 (2016) 192-200 [0020]

Claims (15)

Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff durch thermische Spaltung gasförmiger Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen oberhalb 1000°C, wobei wenigstens eine Einrichtung zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - der Kohlenwasserstoff auf eine vorgegebene Temperatur in der Einrichtung (1) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie insbesondere auf eine Reaktionstemperatur erwärmt und/oder vorgewärmt wird, - der Kohlenwasserstoff und/oder das aus dem Kohlenstoff entstehende Produktgas in einem Hochtemperaturabschnitt erwärmt wird, wobei - diese weitere Erwärmung wenigstens teilweise durch eine Zuführung von Sauerstoff in den Hochtemperaturabschnitt und eine nachfolgende Verbrennung eines Teils des erzeugten Wasserstoffes bewirkt wird und/oder die weitere Erwärmung wenigstens teilweise durch eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung erfolgt, - das Produktgas abgekühlt wird, insbesondere in einer zweiten Einrichtung (2) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie.Process for producing hydrogen by thermally splitting gaseous hydrocarbons at temperatures above 1000 ° C, at least one device for storing and / or releasing thermal energy being provided, characterized in that: - the hydrocarbon is brought to a predetermined temperature in the device (1 ) is heated and/or preheated to store and/or release thermal energy, in particular to a reaction temperature, - the hydrocarbon and/or the product gas resulting from the carbon is heated in a high-temperature section, wherein - this further heating is at least partially achieved by supplying Oxygen is brought about in the high-temperature section and a subsequent combustion of part of the hydrogen produced and/or the further heating is carried out at least partially by an electrically operated heating device, - the product gas is cooled, in particular in a second device (2) for storage and/or delivery of thermal energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verweilzeit der Gase und/oder der gasförmigen Kohlenwasserstoffe in dem Hochtemperaturabschnitt (4) größer ist als 0, 1s, bevorzugt größer als 0,2s, bevorzugt größer als 0,3s, bevorzugt größer als 0,4s und besonders bevorzugt größer als 0,5s und/oder eine Verweilzeit der Gase in den Hochtemperaturabschnitt (4) kleiner ist als 40s, bevorzugt kleiner als 30s, bevorzugt kleiner als 20s, bevorzugt kleiner als 15s und besonders bevorzugt kleiner als 10s.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a residence time of the gases and/or the gaseous hydrocarbons in the high-temperature section (4) is greater than 0.1s, preferably greater than 0.2s, preferably greater than 0.3s, preferably greater than 0.4s and especially preferably greater than 0.5s and/or a residence time of the gases in the high-temperature section (4) is less than 40s, preferably less than 30s, preferably less than 20s, preferably less than 15s and particularly preferably less than 10s. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Einrichtungen zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie vorgesehen sind, welche bevorzugt wechselweise betrieben werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least two devices for storing and/or releasing thermal energy are provided, which are preferably operated alternately. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiger Kohlenwasserstoff Methan verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that methane is used as the gaseous hydrocarbon. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmigen Kohlenwasserstoffe bei Temperaturen über 1500°C gespalten werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gaseous hydrocarbons are split at temperatures above 1500°C. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlenstoff abgeschieden wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that carbon is deposited. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung des Sauerstoffs und/oder eine Erwärmung des Produktgases nach einer Entfernung des Kohlenstoffs insbesondere in einem Abscheider (5) stattfindet.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the oxygen is supplied and/or the product gas is heated after the carbon has been removed, in particular in a separator (5). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasmischung, insbesondere eine entstehende Gasmischung abgekühlt wird, um das durch die Verbrennung entstandene Wasser von Wasserstoff zu trennen, wobei diese Abkühlung bevorzugt in einem Kondensator (9) erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a gas mixture, in particular a resulting gas mixture, is cooled in order to separate the water formed by the combustion from hydrogen, this cooling preferably taking place in a condenser (9). Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff durch insbesondere thermische Spaltung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit mindestens zwei Einrichtungen (1, 2) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie, wobei jede der zwei Einrichtungen (1, 2) sowohl zu einer Vorwärmung der gasförmigen Kohlenwasserstoffe als auch zu einer Kühlung eines bei der Spaltung entstehenden Produktgases geeignet und bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Hochtemperaturabschnitt (4) aufweist, der mit jeder der Einrichtungen (1, 2) zur Speicherung und/oder Abgabe von thermischer Energie derart in Strömungsverbindung bringbar ist, dass ein von dieser Einrichtung (1, 2) vorgewärmter gasförmiger Kohlenwasserstoff und/oder ein Produktgas in diesem Hochtemperaturabschnitt (4) erwärmt wird, wobei die Vorrichtung eine Erwärmungseinrichtung aufweist, welche die Erwärmung der gasförmigen Kohlenwasserstoff in dem Hochtemperaturabschnitt (4) bewirkt.Device for producing hydrogen by, in particular, thermal splitting of gaseous hydrocarbons with at least two devices (1, 2) for storing and/or releasing thermal energy, each of the two devices (1, 2) being used both for preheating the gaseous hydrocarbons is suitable and intended for cooling a product gas formed during the splitting, characterized in that the device has at least one high-temperature section (4) which is in flow connection with each of the devices (1, 2) for storing and/or releasing thermal energy It can be brought about that a gaseous hydrocarbon and/or a product gas preheated by this device (1, 2) is heated in this high-temperature section (4), the device having a heating device which causes the gaseous hydrocarbon to be heated in the high-temperature section (4). . Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von Kohlenstoff aus den erhitzten Kohlenwasserstoffen aufweist, wobei bevorzugt diese Abscheideeinrichtung in Strömungsverbindung mit dem Hochtemperaturabschnitt bringbar istDevice according to Claim 9 , characterized in that the device has a separation device for separating carbon from the heated hydrocarbons, this separation device preferably being able to be brought into flow connection with the high-temperature section Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens zwei voneinander getrennte Hochtemperaturabschnitte aufweist, welche bevorzugt wechselweise die gasförmigen Kohlenwasserstoffe und/oder das Produktgas weiter erhitzen.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device has at least two separate high-temperature sections, which preferably alternately further heat the gaseous hydrocarbons and/or the product gas. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungseinrichtung eine elektrisch betriebene Erwärmungseinheit aufweist und/oder die Erwärmungseinrichtung eine Zuführleitung zum Zuführen von Sauerstoff in den Hochtemperaturabschnitt aufweist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heating device has an electrically operated heating unit and/or the heating device has a supply line for supplying oxygen into the high-temperature section. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtemperaturabschnitt derart ausgebildet ist, dass eine Verweildauer der gasförmigen Kohlenwasserstoffe in diesem Abschnitt größer ist als 0,1s, bevorzugt größer als 0,2s, bevorzugt größer als 0,3s, bevorzugt größer als 0,4s und besonders bevorzugt größer als 0,5s und/oder eine Verweilzeit der Gase in der Hochtemperaturzone (4) kleiner ist als 40s, bevorzugt kleiner als 30s, bevorzugt kleiner als 20s, bevorzugt kleiner als 15s und besonders bevorzugt kleiner als 10s.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the high-temperature section is designed such that a residence time of the gaseous hydrocarbons in this section is greater than 0.1s, preferably greater than 0.2s, preferably greater than 0.3s , preferably greater than 0.4s and particularly preferably greater than 0.5s and/or a residence time of the gases in the high temperature zone (4) is less than 40s, preferably less than 30s, preferably less than 20s, preferably less than 15s and particularly preferred less than 10s. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hochtemperaturabschnitt als Leitung und insbesondere als Rohrleitung ausgeführt ist.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one high-temperature section is designed as a line and in particular as a pipeline. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung einen mit einem Schüttgut und insbesondere mit einem keramischen Schüttgut (55) gefüllten Aufnahmeraum aufweist und/oder die Abscheideeinrichtung Umlenkmittel aufweist, welche bewirken dass einströmendes Gas wenigstens einmal und bevorzugt mehrfach seine Strömungsrichtung bei einem durchströmen des Schüttguts ändert.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the separating device has a receiving space filled with a bulk material and in particular with a ceramic bulk material (55) and / or the separating device has deflection means which cause the inflowing gas to change its flow direction at least once and preferably several times changes when the bulk material flows through.
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