Das auffälligste Merkmal der adiabatischen Umwandlung von Erdgas in WasserstoffDa die meisten Rohstoffreaktionen im Wesentlichen partielle Oxidationsreaktionen sind und die Geschwindigkeitskontrolle eine schnelle partielle Oxidationsreaktion darstellt, wird die Produktionskapazität von Erdgas-Wasserstoffanlagen deutlich gesteigert. Das Verfahren zur adiabatischen Wasserstofferzeugung aus Erdgas nutzt kostengünstige Luft als Sauerstoffquelle. Der entwickelte Reaktor mit Sauerstoffverteiler löst das Problem der Hotspots im Katalysatorbett und gewährleistet eine optimale Energieverteilung. Durch die Reduzierung der Hotspots im Bett wird die Reaktionsstabilität der Katalysatormaterialien erheblich verbessert. Die dezentrale Wasserstoffproduktion mittels adiabatischer Erdgas-Wasserstofferzeugung in Hydrieranlagen demonstriert deren hohe Produktionskapazität. Das neue Verfahren zeichnet sich durch kurze Prozessschritte und einfache Bedienung aus und kann die Investitions- und Produktionskosten dezentraler Wasserstoffanlagen deutlich senken.
Partielle Oxidation von Erdgas zu Wasserstoff. Im Vergleich zur herkömmlichen Dampfreformierung verbraucht die katalytische partielle Oxidation von Erdgas zu Synthesegas weniger Energie und verwendet extrem kostengünstiges feuerfestes Material für den Reaktor. Allerdings erhöht die katalytische partielle Oxidation von Erdgas zu Wasserstoff aufgrund der großen Menge an reinem Sauerstoff die Investitions- und Sauerstoffproduktionskosten der Luftzerlegungsanlage. Als Reaktor für die katalytische partielle Oxidation von Erdgas wurde eine anorganische, keramische Sauerstoffdurchlässigkeitsmembran bei hohen Temperaturen eingesetzt, wodurch gleichzeitig eine kostengünstige Sauerstoffproduktion ermöglicht wurde. Die vorläufigen Ergebnisse der technischen und wirtschaftlichen Bewertung zeigen, dass sich die Investitionskosten der Anlage im Vergleich zum konventionellen Produktionsverfahren um etwa 25–30 % und die Produktionskosten um 30–50 % reduzieren lassen.
Hochtemperatur-Cracking von Erdgas zur Wasserstoffgewinnung. Die Wasserstoffproduktion aus Erdgaspyrolyse beruht auf der katalytischen Zersetzung von Erdgas in Wasserstoff und Kohlenstoff bei hohen Temperaturen. Dieses Verfahren gilt als Übergangslösung zwischen fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energien, da es kein Kohlendioxid erzeugt. Das Ölfeld Liaohe hat umfangreiche Forschungsarbeiten zur Wasserstoffgewinnung durch katalytisches Hochtemperatur-Cracking von Erdgas durchgeführt. Der dabei entstehende Kohlenstoff bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und vielversprechende Marktchancen.
Wasserstoffproduktion durch autotherme Reformierung von Erdgas. Im Vergleich zum herkömmlichen Reformierungsverfahren wird die externe Beheizung durch eine Eigenerwärmung ersetzt, wodurch die Reaktionswärme effizienter genutzt wird. Das Prinzip beruht auf der Kopplung der exothermen Erdgasverbrennungsreaktion und der stark endothermen Erdgas-Dampfreformierungsreaktion im Reaktor, wodurch das Reaktionssystem selbsterwärmend wirkt. Da die stark exotherme und die stark endotherme Reaktion im autothermen Reformierungsreaktor nacheinander ablaufen, ist weiterhin ein hochtemperaturbeständiges Edelstahlrohr erforderlich. Dies führt zu hohen Investitionskosten und einer geringen Produktionskapazität.
Veröffentlichungsdatum: 16. Dezember 2021