、碳和/或焦炭，優(yōu)選碳含量為50-100重量％的碳和/或焦炭的顆粒構(gòu)成。該方法的實 施方案提供了分解所需的能量，該能量通過電功率和/或氧化方式提供。由于該類烴分解 似乎尤其適用于根據(jù)本發(fā)明方法實施，因此建議電功率以過剩功率形式供應，且其隨時間 的功率波動由熱能補償，所述熱能隨時間變化的功率以氧化方式產(chǎn)生且可以以使得可用于 烴分解的總功率始終對應于規(guī)定值或接近后者的方式用于烴分解。
[0071] 對于例如IOOkg氫氣，本發(fā)明方法中的0)2排放有利地小于6. 6kg C02/kg H2，優(yōu)選 小于 6.4kg C02/kg H2，尤其是小于 6.2kg C02/kg H2。
[0072] 與使用氧化能源的現(xiàn)有技術(shù)的類似方法相比，本發(fā)明方法中的CO2排放有利地減 少 10-20 %〇
[0073] 本發(fā)明的方法允許將高溫程序用作電網(wǎng)中頻率調(diào)節(jié)的負分鐘備用。由于本發(fā)明的 方法，這些高溫程序可迅速開啟且也可帶走500_600TWh的大量能量。在連續(xù)操作下，這些 程序可連續(xù)用于接受過剩功率，例如夜間功率。
[0074] 所述高溫程序尤其極適合于利用電能，因為電能轉(zhuǎn)化成熱僅產(chǎn)生少量的可用能損 耗。熱的轉(zhuǎn)化使得一部分可用能無效。在本發(fā)明的情況下，在吸熱性高溫程序中，該比例隨 散熱片的溫度水平升高而降低。由于這些程序就能量而言基本上集成在組合場所中，因此 最高技術(shù)可能比例的產(chǎn)物蒸汽內(nèi)能可重新轉(zhuǎn)化成可用能，例如以高壓蒸汽形式。
[0075] 因此，本發(fā)明允許高溫程序（例如烴分解）始終在最佳操作條件下實施而與特定 時間的可用電能無關(guān)。特別地，可使用廉價過剩功率而無需在發(fā)電站中使用中間儲存或進 行預先平穩(wěn)/補償，從而在無顯著限制下利用其成本優(yōu)勢。此外，本發(fā)明允許連續(xù)操作，其 中例如盡管在兩種或更多種不同能源之間變化，然而（分解）產(chǎn)物仍以隨時間恒定的量和 組成產(chǎn)生。
[0076] 將借助兩個實施例說明通過使用本發(fā)明方法所提供的優(yōu)點：
[0077] 在2010年，在德國，由于超容量而有127GWh電能不能由可再生能源產(chǎn)生；此外，由 四位德國電力網(wǎng)業(yè)者所開發(fā)的負分鐘備用達總計約850GWh。借助該能量通過甲烷熱解可產(chǎn) 生約100000公噸氫氣（效率約為66% )。在常規(guī)加熱程序中，在假定比能成本為8 € /GJ 時，該能量量將產(chǎn)生約25百萬€成本。
[0078] 在氫氣生產(chǎn)速率為20000標準m3/h的工廠情況下，甲烷熱分解的功率需求為約 15MW。目前，占能量總量達約12GWh的過剩功率每年可用約800小時而基本上無需成本。 如果通過燃燒甲烷產(chǎn)生相同量的能量，則在假定8 € /GJ時，這將產(chǎn)生約350000 €的成本。 由于過剩功率的利用率提高，因此預期將來節(jié)約潛力將顯著提高。
[0079] 此外，將借助圖1中示意性描繪的實施例說明本發(fā)明。
[0080] 圖1顯示了本發(fā)明方法的變型，其中在設(shè)置于含碳顆粒材料床中的高溫區(qū)域中將 甲燒分解成氫氣和碳。
[0081] 在環(huán)境溫度下，有利地在0_300°C，優(yōu)選10_150°C，尤其是在50-100°C下，經(jīng)由進 料管道1將含碳顆粒材料（例如碎焦炭）自上方引入反應空間R中，然后使其在重力作用 下在移動床W中穿過反應空間R向下輸送。同時將含甲烷的氣體2(例如天然氣）自下方 引入反應空間R中，且逆流穿過移動床W向上輸送。處于環(huán)境溫度，有利地為O-KKTC，優(yōu)選 為10-50°C下的氣體2在進入反應空間R時在其向上途中通過與移動床W直接熱交換而加 熱。在溫度大體上高于l〇〇〇°C的高溫區(qū)域H中，甲烷分解成氫氣和碳，其中碳主要沉積在 移動床W的含碳顆粒上。所形成的熱氫氣再次向上流動且通過與移動床W直接熱交換而冷 卻，從而使得溫度不顯著高于環(huán)境溫度，有利地為50-800°C，優(yōu)選為100_500°C的含氫氣體 可經(jīng)由管線3輸出。在分離裝置T中，一部分氫氣4與含氫氣體3分離且隨后以恒定流速 引入用于引入電能的裝置（例如等離子體發(fā)生器P)中，在此處對其進行加熱以形成傳熱介 質(zhì)5。等離子體發(fā)生器P使用以隨時間波動的功率供應的過剩功率9操作。傳熱介質(zhì)5的 溫度作為過剩電功率9瞬時功率的函數(shù)在最小值與最大值之間波動。為了將傳熱介質(zhì)的溫 度設(shè)定為預定的規(guī)定值，在定量調(diào)節(jié)下經(jīng)由燃燒器B將氧化劑10 (氧氣、空氣或富氧空氣） 供入傳熱介質(zhì)5中。將燃燒器B下游的傳熱介質(zhì)11的溫度作為調(diào)節(jié)變量。隨后將傳熱介 質(zhì)11引入高溫區(qū)域H中，其在此處提供甲烷分解所需的能量。在反應空間R的下端，在基 本上為環(huán)境溫度，有利地為10-400°C，優(yōu)選為20-200°C下輸出顆粒材料6 ;由于碳沉積物， 該顆粒材料6可用作例如鼓風爐焦炭或焦化廠添加物。通過在分離裝置S中篩分和/或分 級將顆粒材料6中因為具有過大（<80mm)或不可接受的小直徑（<35mm)或例如具有過低強 度（根據(jù)ISO/FDIS 18894:2003,鼓風爐焦炭的轉(zhuǎn)鼓強度I40M0% )而不滿足質(zhì)量要求的 組分分離出，且在可能的粉碎后，經(jīng)由管線7再循環(huán)至反應空間R中。剩余物8為作為高價 值產(chǎn)物輸送的鼓風爐焦炭。
【主權(quán)項】
1. 一種實施耗熱程序的方法，其中該耗熱程序一年平均所需的總能量源自至少兩種不 同的能源，其中一種能源為功率在該所需總功率的0-100%范圍內(nèi)變化的電能源，且三種的 不同能量模式可各自提供該耗熱程序所需的總功率：（i)僅電能，（ii)電能與至少一種其 他非電能源的混合，或（iii)僅非電能，其中完成自一種能量模式變化為另一能量模式的 轉(zhuǎn)換時間不超過30分鐘。2. 如權(quán)利要求1的方法，其中功率在所需總功率的0-100%范圍內(nèi)變化的電能源的效 率大于90%。3. 如權(quán)利要求1或2的方法，其中所用電能的至少75%由過剩功率和/或夜間功率提 供。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中平均一年，該耗熱程序所需總能量的至少 10 %獲自具有波動功率輸出的電能源。5. 如權(quán)利要求1或4的方法，其中借助電功率加熱一個或多個工藝流，該工藝流的熱量 隨后用于該耗熱程序。6. 如權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中在轉(zhuǎn)換時間期間，供應至耗熱程序的熱流量 波動不超過10%。7. 如權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中轉(zhuǎn)換時間不超過7. 5分鐘。8. 如權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其中該高溫程序的反應區(qū)中的能量消耗大于 0. 5MW/m3〇9. 如權(quán)利要求1-8中任一項的方法，其中在能源變化期間，該高溫程序的副產(chǎn)物選擇 性最大提尚1%。10. 如權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其中在至少一種非電能源中，熱能經(jīng)氧化產(chǎn)生。11. 如權(quán)利要求10的方法，其中電加熱散熱管和氧化加熱散熱管交替排列在該高溫程 序的反應區(qū)中。12. 如權(quán)利要求1-11中任一項的方法，其中轉(zhuǎn)換時間不超過60秒。13. 如權(quán)利要求1-11中任一項的方法，其中該耗熱程序為蒸汽重整和干重整、水熱解、 乙苯脫氫形成苯乙烯、丙烷脫氫形成丙烯、丁烷脫氫形成丁烯和/或環(huán)己烷脫氫形成苯、烴 熱解和裂解，熱解制備乙炔、由甲烷制備苯、二氧化碳還原成一氧化碳、由甲烷和氨制備氫 氰酸和/或由氮氣和氧氣制備一氧化氮。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于實施吸熱程序的方法，其特征在于該吸熱程序一年平均所需的總能量源自至少兩種不同能源。一種能源為功率在所需總功率的0-100％范圍內(nèi)變化的電能源，且三種不同能量模式可各自提供該耗熱程序所需的總功率：(i)僅電能，(ii)電能與至少一種其他非電能源的混合，或(iii)僅非電能。完成由一種能量模式變化為另一能量模式的轉(zhuǎn)換時間不超過30分鐘。
【IPC分類】B01J19/00, B01J8/00
【公開號】CN104902991
【申請?zhí)枴緾N201380064204
【發(fā)明人】O·馬赫哈默, W·A·霍爾穆特, C·施耐德, A·伯德, V·戈克, H-J·馬斯, M·科恩, D·克林勒, R·柯尼格, P·布呂格曼, J·貝爾納特, G·科利歐斯
【申請人】巴斯夫歐洲公司, 林德股份公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2013年12月12日
【公告號】CA2894958A1, EP2931415A1, US20150321912, WO2014090914A1