Erdgasvorwärmung durch direkte katalytische Oxidation: Fid-Bau Portal

Erdgasvorwärmung durch direkte katalytische Oxidation

Knebel, F.W.

Die derzeit bei der Ausspeicherung des Erdgases eingesetzten Vorwärmeanlagen arbeiten nach dem Prinzip der indirekten Wärmeübertragung mit Wasser als Wärmeübertragungsmedium, wozu voluminöse und investitions-kostenaufwendige Anlagen notwendig sind. Eine Alternative wird in der Inline-Gasvorwärmung gesehen, wobei die Wärme durch Verbrennung eines Teils des Ausspeicherstromes direkt in der Rohrleitung bereitgestellt wird. Es war das Ziel, eine machbare Option für die Verbrennungsführung der Inline-Gasvorwärmung zu finden und diese auszulegen. Eine Möglichkeit dafür ist die katalytische Verbrennung mit Sauerstoff im stark unterstöchiometrischen Mischungsbereich. Die Ergebnisse zur katalytischen Verbrennung an einem kommerziellen Palladium-Katalysator belegen eindeutig die technische Machbarkeit des Verfahrens. Im interessierenden Betriebsbereich werden lediglich die Produkte der vollkommenen Verbrennung, Wasser und Kohlendioxid, gebildet. Der Sauerstoff wird vollständig umgesetzt. Das Reaktionsprodukt Wasser senkt die Geschwindigkeit der katalytischen Verbrennung sehr stark ab. Kohlenstoffdioxid hat keinen Einfluss auf die betrachteten Reaktionsgeschwindigkeiten. Ein Vergleich der Reaktionsgeschwindigkeiten der verschiedenen Kohlenwasserstoffe zeigt die erwartete zunehmende Reaktivität mit zunehmender Kettenlänge, wie sie auch aus der thermischen Verbrennung bekannt ist. Bei der Verbrennung von technischen Erdgasen wurde deutlich, dass vor allem die höheren Kohlenwasserstoffe an der Reaktion teilnehmen, während Methan als inert angesehen werden kann. Für die Größe des katalytischen Betts ist neben den durch die Anwendung vorgegebenen Bedingungen vor allem die Eintrittstemperatur wichtig. Hauptregelparameter der Inline-Gasvorwärmung ist der zudosierte O2-Stoffstrom, durch den die thermische Leistung eingestellt wird. Weitere Regelparameter der Vorwärmung sind der Sauerstoffanteil im Frischgas und das Verhältnis des rückgeführten zum zuströmenden Gasstrom, durch die die spezifische Leistung des katalytischen Bettes z.B. einer wechselnden Gasbeschaffenheit angepasst werden kann. Wichtige Komponenten sind auch die Wasserabscheider Baugruppen, die zusätzlich in den Ausspeicherstrang eingefügt werden müssen.