、碳和/或焦炭，优选碳含量为50-100重量％的碳和/或焦炭的颗粒构成。该方法的实 施方案提供了分解所需的能量，该能量通过电功率和/或氧化方式提供。由于该类烃分解 似乎尤其适用于根据本发明方法实施，因此建议电功率以过剩功率形式供应，且其随时间 的功率波动由热能补偿，所述热能随时间变化的功率以氧化方式产生且可以以使得可用于 烃分解的总功率始终对应于规定值或接近后者的方式用于烃分解。
[0071] 对于例如IOOkg氢气，本发明方法中的0)2排放有利地小于6. 6kg C02/kg H2，优选 小于 6.4kg C02/kg H2，尤其是小于 6.2kg C02/kg H2。
[0072] 与使用氧化能源的现有技术的类似方法相比，本发明方法中的CO2排放有利地减 少 10-20 %〇
[0073] 本发明的方法允许将高温程序用作电网中频率调节的负分钟备用。由于本发明的 方法，这些高温程序可迅速开启且也可带走500_600TWh的大量能量。在连续操作下，这些 程序可连续用于接受过剩功率，例如夜间功率。
[0074] 所述高温程序尤其极适合于利用电能，因为电能转化成热仅产生少量的可用能损 耗。热的转化使得一部分可用能无效。在本发明的情况下，在吸热性高温程序中，该比例随 散热片的温度水平升高而降低。由于这些程序就能量而言基本上集成在组合场所中，因此 最高技术可能比例的产物蒸汽内能可重新转化成可用能，例如以高压蒸汽形式。
[0075] 因此，本发明允许高温程序（例如烃分解）始终在最佳操作条件下实施而与特定 时间的可用电能无关。特别地，可使用廉价过剩功率而无需在发电站中使用中间储存或进 行预先平稳/补偿，从而在无显著限制下利用其成本优势。此外，本发明允许连续操作，其 中例如尽管在两种或更多种不同能源之间变化，然而（分解）产物仍以随时间恒定的量和 组成产生。
[0076] 将借助两个实施例说明通过使用本发明方法所提供的优点：
[0077] 在2010年，在德国，由于超容量而有127GWh电能不能由可再生能源产生；此外，由 四位德国电力网业者所开发的负分钟备用达总计约850GWh。借助该能量通过甲烷热解可产 生约100000公吨氢气（效率约为66% )。在常规加热程序中，在假定比能成本为8 € /GJ 时，该能量量将产生约25百万€成本。
[0078] 在氢气生产速率为20000标准m3/h的工厂情况下，甲烷热分解的功率需求为约 15MW。目前，占能量总量达约12GWh的过剩功率每年可用约800小时而基本上无需成本。 如果通过燃烧甲烷产生相同量的能量，则在假定8 € /GJ时，这将产生约350000 €的成本。 由于过剩功率的利用率提高，因此预期将来节约潜力将显著提高。
[0079] 此外，将借助图1中示意性描绘的实施例说明本发明。
[0080] 图1显示了本发明方法的变型，其中在设置于含碳颗粒材料床中的高温区域中将 甲烧分解成氢气和碳。
[0081] 在环境温度下，有利地在0_300°C，优选10_150°C，尤其是在50-100°C下，经由进 料管道1将含碳颗粒材料（例如碎焦炭）自上方引入反应空间R中，然后使其在重力作用 下在移动床W中穿过反应空间R向下输送。同时将含甲烷的气体2(例如天然气）自下方 引入反应空间R中，且逆流穿过移动床W向上输送。处于环境温度，有利地为O-KKTC，优选 为10-50°C下的气体2在进入反应空间R时在其向上途中通过与移动床W直接热交换而加 热。在温度大体上高于l〇〇〇°C的高温区域H中，甲烷分解成氢气和碳，其中碳主要沉积在 移动床W的含碳颗粒上。所形成的热氢气再次向上流动且通过与移动床W直接热交换而冷 却，从而使得温度不显著高于环境温度，有利地为50-800°C，优选为100_500°C的含氢气体 可经由管线3输出。在分离装置T中，一部分氢气4与含氢气体3分离且随后以恒定流速 引入用于引入电能的装置（例如等离子体发生器P)中，在此处对其进行加热以形成传热介 质5。等离子体发生器P使用以随时间波动的功率供应的过剩功率9操作。传热介质5的 温度作为过剩电功率9瞬时功率的函数在最小值与最大值之间波动。为了将传热介质的温 度设定为预定的规定值，在定量调节下经由燃烧器B将氧化剂10 (氧气、空气或富氧空气） 供入传热介质5中。将燃烧器B下游的传热介质11的温度作为调节变量。随后将传热介 质11引入高温区域H中，其在此处提供甲烷分解所需的能量。在反应空间R的下端，在基 本上为环境温度，有利地为10-400°C，优选为20-200°C下输出颗粒材料6 ;由于碳沉积物， 该颗粒材料6可用作例如鼓风炉焦炭或焦化厂添加物。通过在分离装置S中筛分和/或分 级将颗粒材料6中因为具有过大（<80mm)或不可接受的小直径（<35mm)或例如具有过低强 度（根据ISO/FDIS 18894:2003,鼓风炉焦炭的转鼓强度I40M0% )而不满足质量要求的 组分分离出，且在可能的粉碎后，经由管线7再循环至反应空间R中。剩余物8为作为高价 值产物输送的鼓风炉焦炭。
【主权项】
1. 一种实施耗热程序的方法，其中该耗热程序一年平均所需的总能量源自至少两种不 同的能源，其中一种能源为功率在该所需总功率的0-100%范围内变化的电能源，且三种的 不同能量模式可各自提供该耗热程序所需的总功率：（i)仅电能，（ii)电能与至少一种其 他非电能源的混合，或（iii)仅非电能，其中完成自一种能量模式变化为另一能量模式的 转换时间不超过30分钟。2. 如权利要求1的方法，其中功率在所需总功率的0-100%范围内变化的电能源的效 率大于90%。3. 如权利要求1或2的方法，其中所用电能的至少75%由过剩功率和/或夜间功率提 供。4. 如权利要求1-3中任一项的方法，其中平均一年，该耗热程序所需总能量的至少 10 %获自具有波动功率输出的电能源。5. 如权利要求1或4的方法，其中借助电功率加热一个或多个工艺流，该工艺流的热量 随后用于该耗热程序。6. 如权利要求1-3中任一项的方法，其中在转换时间期间，供应至耗热程序的热流量 波动不超过10%。7. 如权利要求1-6中任一项的方法，其中转换时间不超过7. 5分钟。8. 如权利要求1-7中任一项的方法，其中该高温程序的反应区中的能量消耗大于 0. 5MW/m3〇9. 如权利要求1-8中任一项的方法，其中在能源变化期间，该高温程序的副产物选择 性最大提尚1%。10. 如权利要求1-9中任一项的方法，其中在至少一种非电能源中，热能经氧化产生。11. 如权利要求10的方法，其中电加热散热管和氧化加热散热管交替排列在该高温程 序的反应区中。12. 如权利要求1-11中任一项的方法，其中转换时间不超过60秒。13. 如权利要求1-11中任一项的方法，其中该耗热程序为蒸汽重整和干重整、水热解、 乙苯脱氢形成苯乙烯、丙烷脱氢形成丙烯、丁烷脱氢形成丁烯和/或环己烷脱氢形成苯、烃 热解和裂解，热解制备乙炔、由甲烷制备苯、二氧化碳还原成一氧化碳、由甲烷和氨制备氢 氰酸和/或由氮气和氧气制备一氧化氮。
【专利摘要】本发明涉及一种用于实施吸热程序的方法，其特征在于该吸热程序一年平均所需的总能量源自至少两种不同能源。一种能源为功率在所需总功率的0-100％范围内变化的电能源，且三种不同能量模式可各自提供该耗热程序所需的总功率：(i)仅电能，(ii)电能与至少一种其他非电能源的混合，或(iii)仅非电能。完成由一种能量模式变化为另一能量模式的转换时间不超过30分钟。
【IPC分类】B01J19/00, B01J8/00
【公开号】CN104902991
【申请号】CN201380064204
【发明人】O·马赫哈默, W·A·霍尔穆特, C·施耐德, A·伯德, V·戈克, H-J·马斯, M·科恩, D·克林勒, R·柯尼格, P·布吕格曼, J·贝尔纳特, G·科利欧斯
【申请人】巴斯夫欧洲公司, 林德股份公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】CA2894958A1, EP2931415A1, US20150321912, WO2014090914A1