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Der Turbo-H₂-Produktionsprozess (THP)

Bei dem Turbo-Wasserstoff-Produktions-Prozess (THP-Prozess) handelt es sich um eine Steam-Reformierung von Brennstoffen mit Luft zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gasgemischs, mit nachfolgender Verdichtung des Gasgemischs in Turboverdichtern und anschließender kryogenen Gaszerlegung.

Der Turbo-Wasserstoff-Produktions-Prozess besteht im Wesentlichen aus folgenden Verfahrensschritten:

  • autotherme Wasserdampfvergasung des eingesetzten Brennstoff mit Luft und Wasserdampf, mit Verbrennung eines Teils des Brennstoffs um die für die Vergasung die erforderlichen Wärme für die in Summe endothermen Vergasungsreaktionen bereitzustellen,
  • Abkühlung des bei der Vergasung erzeugten Gasgemischs,
    •  im Hochtemperaturteil in einem Abhitzedampfkessel zur Gaskühlung und gleichzeitigen Erzeugung des für das Verfahren benötigten Dampfes und
    • im Niedertemperaturteil in einem Wärmetauscher mit Kühlwasser,
  • Verdichtung des erzeugten Gasgemischs in Turboverdichtern auf den Betriebsdruck der Gaszerlegung
  • Abkühlung des Gasgemischs auf die Kondensationstemperatur von CO2 und Abscheiden des CO2 in flüssiger Form.
  • Für den Transport in unterirdische Lagerstätten wird das flüssige CO2 auf überkritischen Druck verdichtet.
  • Anschließend wird nach weiterer Temperaturabsenkung auf die Kondensationstemperatur des Methans in einem Abscheider das flüssige CH4 und die höheren Kohlenwasserstoffe abgetrennt. Ein Teil des CH4´s wird zum Antrieb einer Gasturbine genutzt, die über eine Welle den Turboverdichter des THP Prozesses direkt antreibt. Der übrige Teil des CH4‘s wird und unter Zugabe von Wasserdampf und Sauerstoff in einem Dampf Reformer in CO und H2 zerlegt und anschließend wird in dem Shift Reaktor das CO unter Wasserdampfzugabe in H2 und CO2 umgewandelt und wieder in den Abscheideprozess zurückgeführt.
  • Anschließend wird unter weiterer Temperaturabsenkung in einer Stickstoffwaschsäule der Wasserstoff abgetrennt und danach
  • wird in einer Doppelrektifiziersäule das Restgas in die Bestandteile N2, CO und Ar zerlegt.
  • Das abgeschiedene CO wird unter Zugabe von Wasserdampf in dem Shift Reaktor in H2 und CO2 umgewandelt und wieder in den Abscheideprozess zurückgeführt, das N2 wird zur Kühlung des Produktionsprozesses genutzt und das Ar wird sortenrein entnommen.

Effizienz des THP-Prozesses

Der THP-Prozess befindet sich in der Entwicklungsphase und lässt einen Wirkungsgrad von bis zu 90% erwarten. Das Verfahren ist in erster Linie für die Wasserstoffgewinnung aus Erdgas, Biomasse und Kohle interessant.

Patentanmeldung

Die Patentvorbereitung ist weitestgehend abgeschlossen. Sie ist die Weiterentwicklung des deutschen Patentes zur „Wasserdampf-Luft-Überdruckvergasung mit Tieftemperaturgaszerlegung“ Deutsches Patent 10 2011 008 931. Mit der Einreichung des internationalen Patentes wird im September 2020 gerechnet.