Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese einer wasserstoffhaltigen Ver bindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Anlage zur Synthese einer wasserstoffhaltigen Verbindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.

Bei der Methanolherstellung aus einem Rohstoff wie etwa Erdgas fällt Kohlen stoffdioxid als Abgas an. In der Regel wird dieses Kohlenstoffdioxid als Bestand teil eines Verbrennungsabgases bei niedrigem Druck in die Atmosphäre abgege ben. Das Kohlenstoffdioxid macht dabei lediglich einen Anteil zwischen 5 % und 30 % des Verbrennungsabgases aus. Das Verbrennungsabgas kann dabei in dem Ofen eines Dampfreformers oder in einer befeuerten Heizvorrichtung zum Erhit zen eines Prozessstroms entstehen. Diese Vorrichtungen werden sowohl mit dem Erdgas als auch mit sonstigen Restgasen befeuert, die an verschiedenen Stellen einer Methanolanlage anfallen. Regelmäßig werden etwa 50 % bis 80 % der Koh lenstoffatome in dem Rohstoff zum Bestandteil des erzeugten Methanols, sodass die restlichen Kohlenstoffatome in dem Rohstoff - also bis zu 50 % - im Wesent lichen zu Kohlenstoffdioxid in dem Verbrennungsabgas werden.

In die Atmosphäre abgegebenes Kohlenstoffdioxid stellt ein Risiko für das Welt klima dar. Insbesondere daher gibt es auch weltweit zunehmend Gesetzgebung, welche die großvolumige Abgabe von Kohlenstoffdioxid in die Umgebung ein schränkt oder verbietet.

Das Extrahieren und Speichern von Kohlenstoffdioxid aus dem Verbrennungsab gas eines Ofens oder einer befeuerten Heizvorrichtung, beispielsweise durchge führt mit einer Ammoniakwäsche, einer Aminwäsche, oder durch ein anderes ab- sorptives Waschverfahren, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielhaft zu nennen sind die Offenlegungsschriften EP 2230000 Al, EP2564915 Al und EP2678093 Al.

Diese Ansätze aus dem Stand der Technik sind aber so energetisch aufwändig und teuer, dass sie den Wirkungsgrad der Anlage deutlich absenken und die In vestitionskosten deutlich ansteigen lassen. Ferner sind die dafür erforderlichen Vorrichtungen sehr groß und die mit den Wäschen behandelten Abgase können Spuren der Absorptionsmittel oder von Reaktions- oder Zersetzungsprodukten der Absorptionsmittel enthalten, die ihrerseits eine potentielle Gesundheits- oder Umweltbelastung darstellen können.

Beispielsweise aus der US2014080071 Al ist eine Möglichkeit bekannt, welche aber ebenfalls energetisch aufwändig und teuer ist, die befeuerte Heizvorrichtung auf die sogenannte OxyFuel -Technologie umzustellen. Dies geschieht, indem die zugeführte Verbrennungsluft durch ein Gemisch ersetzt wird, welches aus in ei ner Luftzerlegungseinrichtung erzeugtem Sauerstoff und rückgeführtem C02 be steht. Das Verbrennungsabgas aus der in der Heizvorrichtung durchgeführten Verbrennung besteht dann überwiegend nur noch aus Wasserdampf und C02.

Aus der EP 3 284 733 Al, von welcher die Erfindung als nächstkommend aus geht, ist ein Verfahren und eine Anlage zur Synthese von Methanol bekannt, bei der Kohlenstoffdioxid aus einem Gasstrom, welcher als Restgas einer einem Re aktor nachgelagerten Methanolkondensation erhalten wird, mittels Ammoniak ausgewaschen wird. Die Wäsche mittels Ammoniak ermöglicht es dabei, das aus gewaschene Kohlenstoffdioxid einerseits mit einem hohen Reinheitsgrad und an dererseits mit einem hinreichend hohen Druck zu erhalten, sodass es mit weni ger Aufwand gespeichert werden kann.

Es bleibt jedoch bei der Kohlenstoffdioxidbelastung der Atmosphäre durch andere kohlenstoffdioxidhaltige Emissionsquellen der Methanolanlage, wie insbesondere Verbrennungsabgase, z. B. aus der befeuerten Heizvorrichtung der Methanolan lage. Diese Heizvorrichtung wird in der Regel mit Erdgas und/oder anderen koh lenstoffhaltigen Restgasströmen aus der Methanolanlage befeuert. Diese Ver brennungsabgase stellen in der Regel einen beträchtlichen Anteil, nämlich zwi schen 30 % und 70%, der Kohlenstoffdioxidemission der Methanolproduktionsan lage dar. Sie können mit der aus der EP 3 284 733 Al bekannten Methode nicht vermieden werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung da her darin, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren und die aus dem Stand der Technik bekannte Anlage dahingehend zu verbessern, dass auch die Kohlenstoffdioxidemission durch andere Emissionsquellen der Methanolanlage wie insbesondere durch die Verbrennungsabgase verringert werden kann und somit ein Großteil der Kohlenstoffdioxidbelastung der Methanolproduktionsanlage insgesamt vermieden werden kann.

Bezogen auf ein Verfahren zur Synthese einer wasserstoffhaltigen Verbindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bezogen auf eine Anlage zur Synthese von Methanol gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15 wird diese Auf gabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 15 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kohlenstoffdioxidbelastung der Umwelt weiter dadurch verringert werden kann, dass befeuerte Heizvorrich tungen und ähnliche Apparate durch ein Gas gespeist werden können, welches zu einem großen Teil aus Wasserstoff besteht, da die Verbrennung des Wasser stoffes ja nur zu Wasser führt. Für diese Verringerung ist jedoch kein besonders reiner Wasserstoffstrom erforderlich, vielmehr ist das Vorhandensein weiterer Bestandteile wenig schädlich. Daher ist für die Bereitstellung eines solchen Gases auch keine Druckwechsel-Adsorptionsanlage erforderlich, welche einen Wasser stoffstrom sehr hoher Reinheit bereitstellen kann. Vielmehr kann beispielsweise eine Membranvorrichtung zur Abtrennung des Wasserstoffs verwendet werden. Solche Alternativen bieten nämlich zwar eine geringere Reinheit des Wasserstoff stroms, stellen aber auch das Restgas mit einem höheren Druck bereit, sodass dieses Restgas auch ohne nachfolgende Komprimierung oder jedenfalls mit ge ringerer Komprimierung etwa zum Reaktor für die Synthesegasherstellung zu rückgeführt werden kann. Auf diese Weise kann also sowohl die Umweltbelastung verringert als auch der Energiebedarf für den Betrieb der Anlage verringert wer den. Im Ergebnis kann ein großer Teil, beginnend mit etwa 30 %, der Emissionen von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre vermieden werden. Es kann sogar sein, dass Kohlenstoffdioxidemissionen in die Atmosphäre im Wesentlichen vollständig und damit im Wesentlichen zu 100 % vermieden werden können.

Weiter ist es auf dieser Grundlage möglich, einen Kohlenstoffdioxid-Produktstrom mit hoher Reinheit und mit einem hohen Druck zu erhalten. Die hohe Reinheit und der hohe Druck sind für die weitere Verarbeitung oder Speicherung des Koh lenstoffdioxids, etwa im Rahmen einer auch als CCS bezeichneten C02- Sequestrierung, sehr vorteilhaft. Die bevorzugte Variante des Unteranspruchs 3 sieht die Herstellung des Synthe segases durch eine autotherme Reformierung vor. Dies erlaubt es, auch das Syn thesegas von vornherein mit einem hohen Druck bereitzustellen sodass auch an der Synthesegasherstellung nachgelagerten Stellen Prozessgas und daraus erhal tene andere Gase mit höheren Drücken bereitstehen.

Die bevorzugte Ausgestaltung des Unteranspruchs 7 beschreibt vorteilhafte Arten der dem Methanolreaktor nachgelagerten Abtrennung eines Restgasstroms von dem Rohmethanol, wohingegen die Unteransprüche 8 und 9 die Verwendung ei ner Membranvorrichtung als Wasserstofftrenner und diesbezügliche Merkmale genauer beschreiben.

Die Unteransprüche 10 bis 14 wiederum beschreiben vorteilhafte Ausgestaltun gen des C02-Entferners zum Gewinnen des Kohlenstoffdioxid-Produktstroms und insbesondere seiner Waschanordnung und Kompressoranordnung als mögliche Bestandteile.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der nur Ausführungsbeispiele wiedergebenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch das Fließbild einer Anlage zur Ausführung des vor

schlagsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 schematisch das Fließbild der Waschanordnung des C02-Entferners der Anlage der Fig. 1,

Fig. 3 schematisch das Fließbild der Kompressoranordnung des C02-

Entferners der Anlage der Fig. 1 und

Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Synthese einer wasserstoffhaltigen Verbindung. Bei der wasserstoffhaltigen Verbindung kann es sich insbesondere um Methanol handeln. Ebenso kann es sich aber auch um eine sonstige wasserstoff haltige Verbindung und insbesondere um einen Stoff handeln, welcher aus einer Weiterverarbeitung von Methanol erhalten wird. Nachstehend wird das vorschlagsgemäße Verfahren anhand der in der Zeichnung gezeigten vorschlags gemäßen Anlage erläutert.

Gemäß dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird ein Synthesegasstrom 1 mit Was serstoff und Kohlenstoffoxiden einer Methanol-Reaktoranordnung 2 zur teilweisen Umwandlung in Methanol zugeführt. Neben Wasserstoff und Kohlenstoffoxiden kann der Synthesegasstrom noch weitere Bestandteile wie Stickstoff, Methan oder Edelgase aufweisen. Die teilweise Umwandlung des Synthesegasstroms 1 in Me thanol erfolgt dabei in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise. Die Methanol-Reaktoranordnung 2 kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Re aktorstufen 2a aufweisen, beispielsweise auch nur eine Reaktorstufe 2a. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist die Methanol-Reaktoranordnung 2 zwei pro zesstechnisch seriell angeordnete Reaktorstufen 2a, b auf.

Vorschlagsgemäß wird aus der Methanol-Reaktoranordnung 2 ein Methanol-Rest- gasstrom 3 erhalten, welcher Methanol-Restgasstrom 3 zumindest teilweise einem C02-Entferner 4 zugeführt wird, aus welchem C02-Entferner 4 ein Synthese-Re- cyclestrom 5 und ein C02-Produktstrom 6 erhalten wird. Der Methanol-Rest- gasstrom 3 besteht bevorzugt überwiegend aus unreagiertem Synthesegas aus der Methanol-Reaktoranordnung 2.

Vorschlagsgemäß weist der C02-Produktstrom 6 einen höheren molaren Kohlen stoffdioxidanteil auf als der Methanol-Restgasstrom 3. Insbesondere kann der C02- Produktstrom 6 im Wesentlichen aus Kohlenstoffdioxid bestehen. Ebenso ist entsprechend bevorzugt, dass der C02-Produktstrom 6 einen höheren molaren Kohlenstoffdioxidanteil aufweist als der Synthese- Recyclestrom 5.

Vorschlagsgemäß wird - wie aus der Fig. 1 ersichtlich - der Synthese- Recyclestrom 5 teilweise der Methanol-Reaktoranordnung 2 zugeführt. Das vorschlagsgemäße Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass der Synthese- Recyclestrom 5 teilweise einem Wasserstofftrenner 7 zugeführt wird, aus welchem ein Trennstrom 8 erhalten wird, welcher einen höheren molaren Wasserstoffanteil aufweist als der Synthese- Recyclestrom 5. Der Teil des Synthese- Recyclestroms 5, welcher der Methanol-Reaktoranordnung 2 zugeführt wird, kann auch als erster Recycle-Teil- strom 5a bezeichnet werden. Entsprechend kann der Teil des Synthesegasstroms 5, welcher dem Wasserstofftrenner 7 zugeführt wird, als zweiter Recycle-Teilstrom 5b bezeichnet werden.

Grundsätzlich kann der Methanol-Restgasstrom 3 vollständig dem C02-Entferner 4 zugeführt werden. Bevorzugt ist jedoch, dass gemäß der Darstellung der Fig. 1 ein Teil des Methanol-Restgasstroms 3 der Methanol-Reaktoranordnung 2 zuge führt wird, was also einer Rückführung zu der Methanol-Reaktoranordnung 2 ent spricht. Diese Rückführung kann dadurch erfolgen, dass der Methanol-Rest- gasstrom 3 zwei Teilströme 3a, b aufweist, von denen der erste Teilstrom 3a dem C02-Entferner 4 zugeführt. Der zweite Teilstrom 3b wiederum kann dann entwe der dem Synthesegasstrom 1 zugeführt werden, und zwar wahlweise vor oder nach dem unten noch zu beschreibenden Synthesegaskompressor 17. Alternativ und wie in der Zeichnung gezeigt kann der zweite Teilstrom 3b auch demjenigen Teil des Synthese- Recyclestroms 5 zugeführt werden, welcher der Methanol-Reak toranordnung 2 zugeführt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um den ersten Recycle-Teilstrom 5a.

Entsprechend dem vorschlagsgemäßen Verfahren dient die vorschlagsgemäße An lage zur Synthese einer wasserstoffhaltigen Verbindung. Bevorzugt handelt es sich bei dieser wasserstoffhaltigen Verbindung um Methanol. Die vorschlagsgemäße Anlage weist die Methanol-Reaktoranordnung 2 auf, welcher Methanol-Reaktoran ordnung 2 der Synthesegasstrom 1 mit Wasserstoff und Kohlenstoffoxiden zur teil weisen Umwandlung in Methanol und zum Erhalten des Methanol-Restgasstroms 3 zugeführt wird. Weiter weist die vorschlagsgemäße Anlage den C02-Entferner 4 auf, welchem der Methanol-Restgasstrom 3 zumindest teilweise zum Erhalten des Synthese- Recyclestroms 5 und des C02-Produktstroms 6 zugeführt wird, wobei der C02-Produktstrom 6 einen höheren molaren Kohlenstoffdioxidanteil aufweist als der Methanol-Restgasstrom 3 und wobei der Synthese- Recyclestrom 5 teilweise der Methanol-Reaktoranordnung 2 zugeführt wird.

Die vorschlagsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage den Wasserstofftrenner 7 aufweist, welchem zum Erhalten des Trennstroms 8 der Syn these- Recyclestrom 5 teilweise zugeführt wird und ferner dadurch, dass der Trennstrom 8 einen höheren molaren Wasserstoffanteil aufweist als der Synthese- Recyclestrom 5. Grundsätzlich kann der Synthesegasstrom 1 auf beliebige Art und Weise gewonnen werden. Bevorzugt ist jedoch, dass der Synthesegasstrom 1 in einer Synthesegas reaktoranordnung 9 aus einem kohlenstoffhaltigen Energieträgerstrom 10 gewon nen wird. Speziell kann es sein, dass der kohlenstoffhaltige Energieträgerstrom 10 Erdgas umfasst oder im Wesentlichen aus Erdgas besteht. Wie in der Fig. 1 gezeigt und bevorzugt wird der Synthesegasreaktoranordnung 9 zum Gewinnen des Syn thesegasstroms 1 ein sauerstoffhaltiger Strom 11 zugeführt. Bei diesem sauer stoffhaltigen Strom 11 kann es sich gemäß einer Variante um Umgebungsluft 11a handeln.

Prinzipiell kann der Synthesegasstrom 1 in der Synthesegasreaktoranordnung 9 auf beliebige Art und Weise gewonnen werden, so etwa durch Dampfreformierung. Bevorzugt und dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechend ist jedoch vorge sehen, dass in der Synthesegasreaktoranordnung 9 der Synthesegasstrom 1 durch eine autotherme Reformierung aus dem kohlenstoffhaltigen Energieträgerstrom 10 gewonnen wird. Speziell dabei ist dann bevorzugt, dass der sauerstoffhaltige Strom 11 aus einer Luftzerlegungsvorrichtung 12 zum Gewinnen eines Stickstoff stroms 13 gewonnen wird. Sowohl der Stickstoffstrom 13 als auch der sauerstoff haltige Strom 11 können dann aus der Umgebungsluft 11a gewonnen werden. Dann kann es auch sein, dass der sauerstoffhaltige Strom 11 im Wesentlichen aus Sauerstoff besteht. Bei der an sich aus dem Stand der Technik bekannten au tothermen Reformierung stellt eine katalytische partielle Oxidation die für die en dothermen Reformierungsreaktionen erforderliche Wärme bereit. Die Synthese gasreaktoranordnung 9 kann auch einen Pre-Reformer oder eine Entschwefelung zur Vorbehandlung des kohlenstoffhaltigen Energieträgerstroms 10 aufweisen.

Bezüglich des Wasserstofftrenners 7 kann es sein, dass aus dem Wasserstofftren ner 7 neben den Trennstrom 8 auch weitere Ströme erhalten werden. So ist be vorzugt vorgesehen, dass aus dem Wasserstofftrenner 7 ein Reform-Recyclestrom 14 erhalten wird, welcher einen höheren molaren Methananteil aufweist als der Synthese- Recyclestrom 5. Dieser Methananteil rührt aus dem Methan, welches in dem Methanol-Restgasstrom 3 enthalten ist. Entsprechend weist der Reform-Re cyclestrom 14 bevorzugt auch einen höheren molaren Methananteil auf als der Trennstrom 8. Bei dem Reform-Recyclestrom 14 handelt es sich vorzugsweise um den Rest des Synthese- Recyclestroms 5, welcher nach Abtrennung des Trennstroms 8 durch den Wasserstofftrenner 7 verbleibt. Grundsätzlich kann dieser Reform -Recyclestrom 14 auf beliebige Art und Weise verwendet werden. Bevorzugt ist dabei, dass - wie in der Fig. 1 dargestellt - der Reform-Recyclestrom 14 der Synthesegasreaktoranordnung 9 zum Gewinnen des Synthesegasstroms 1 zugeführt wird. Das in dem Reform-Recyclestrom 14 enthal tene Methan kann dann in Synthesegas umgewandelt und damit für die Methanol synthese genutzt werden. Ebenso kann der Trennstrom 8 grundsätzlich beliebig verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch der Trennstrom 8 einer befeuerten Heizvorrichtung 16 zur Verbrennung zugeführt. Die befeuerte Heizvorrichtung 16 kann etwa dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere Prozessströme und/oder Prozessdampf zu erhitzen. Durch den erhöhten Wasserstoffanteil des Trennstroms 8 erzeugt die befeuerte Heizvorrichtung 16 entsprechend wenig Kohlenstoffdioxid.

Eine solche Erzeugung und Rückführung eines methanhaltigen Stroms wie des Re- form-Recyclestroms 14 muss sich aber nicht auf den Wasserstofftrenner 7 be schränken. So ist es entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 auch bevorzugt, dass aus dem C02-Entferner 4 ein weiterer Reform-Recyclestrom 15 erhalten wird. Grundsätzlich kann auch der weitere Reform-Recyclestrom 15 auf beliebige Art und Weise verwendet werden. Vorzugsweise und wie in der Zeichnung dargestellt wird der weitere Reform-Recyclestrom 15 mit dem Reform-Recyclestrom 14 zu sammengeführt. Daher wird auch vorzugsweise der weitere Reform-Recyclestrom 15 der Synthesegasreaktoranordnung 9 zum Gewinnen des Synthesegasstroms 1 zugeführt. Bevorzugt ist weiter, dass der weitere Reform-Recyclestrom 15 Methan aufweist. Es kann sich dabei um Methan handeln, welches im Methanol-Rest- gasstrom 3 enthalten war und nicht in den C02-Produktstrom 6 aufgenommen wurde. Entsprechend kann der weitere Reform-Recyclestrom 15 einen höheren molaren Methananteil aufweisen als der Methanol-Restgasstrom 3.

Auch wenn bei der autothermen Reformierung der Synthesegasstrom 1 mit einem hohen Druck durch die Synthesegasreaktoranordnung 9 bereitgestellt werden kann, so kann eine weitere Druckerhöhung des Synthesegasstroms 1 für die Me thanolsynthese vorteilhaft sein. Daher ist es bevorzugt, dass der Synthese gasstrom 1 vor Zuführung zu der Methanol-Reaktoranordnung 2 durch einen Syn thesegaskompressor 17 auf einen Synthesedruck gebracht wird. Um eine kleinere Dimensionierung des Synthesegaskompressors 17 zu ermöglichen, kann es sein, dass der Synthese- Recyclestrom 5 dem Synthesegaskompressor 17 prozesstechnisch nachgelagert der Methanol-Reaktoranordnung 2 teilweise zuge führt wird. Diese Feststellung hinsichtlich der Zuführung zum Synthesegasstrom 1 bezieht sich auf denjenigen Teil des Synthese- Recyclestroms 5, welcher der Me thanol-Reaktoranordnung 2 zugeführt wird, im vorliegenden Beispiel also auf den ersten Recycle-Teilstrom 5a. Auf diese Weise muss der Synthesegaskompressor 17 nicht auch noch zur Druckerhöhung des Synthese- Recyclestroms 5 ausgelegt werden.

Diese dem Synthesegaskompressor 17 prozesstechnisch nachgelagerte teilweise Zuführung des Synthese- Recyclestroms 5 kann einerseits prozesstechnisch der ersten Reaktorstufe 2a der Methanol-Reaktoranordnung 2 vorgelagert erfolgen. Diese Zuführung kann aber ebenso - wie in der Fig. 1 dargestellt - zwischen meh reren Reaktorstufen 2a, b der Methanol-Reaktoranordnung 2 erfolgen. In dem Fall, dass die Methanol-Reaktoranordnung 2 einen Zwischenkompressor 17a zwischen den Reaktorstufen 2a, b aufweist - wie in der Fig. 1 dargestellt - kann die teilweise Zuführung des Synthese- Recyclestroms 5 dem Zwischenkompressor 17a prozess technisch vorgelagert erfolgen.

Der Synthesegasstrom 1 kann grundsätzlich noch weitere Behandlungsschritte er fahren. Eine bevorzugte Variante sieht dabei vor, dass der Synthesegasstrom 1 vor Zuführung zu der Methanol-Reaktoranordnung 2 zumindest teilweise einer Shiftkonvertierung 38 für eine Wassergas-Shift-Reaktion zugeführt wird, und zwar vorzugsweise sodass ein molarer Anteil an Wasserstoff im Synthesegasstrom 1 erhöht wird. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn mehr wasserstoffreiches Gas im Trennstrom 8 zum Betreiben der befeuerten Heizeinrichtung 16 benötigt wird. Bevorzugt ist, dass der Synthesegasstrom 1 dem Synthesegaskompressor 17 prozesstechnisch vorgelagert der Shiftkonvertierung 38 zugeführt wird.

Die obige Erhöhung des molaren Anteils an Wasserstoff im Synthesegasstrom 1 erfolgt vorzugsweise so, dass ein der Shiftkonvertierung 38 zugeführter Teil des Synthesegasstrom 1 wieder zurückgeführt wird. Es kann aber auch sein, dass ein der Shiftkonvertierung 38 zugeführter Teil des Synthesegasstroms 1 einem hier nicht gezeigten weiteren C02-Entferner zugeführt wird und ein aus dem weiteren C02-Entferner erhaltener weiterer Trennstrom, welcher vorzugsweise wasserstoff haltig ist, der befeuerten Heizvorrichtung 16 zur Verbrennung zugeführt wird. Ebenso kann aus dem weiteren C02-Entferner ein weiterer C02-Produktstrom erhalten werden, welcher vorzugsweise einen höheren molaren Kohlenstoffdioxi danteil aufweist als der Synthesegasstrom 1. Der weitere C02-Entferner kann eine chemische Wäsche und/oder eine physikalische Wäsche zum Erhalten des weiteren Trennstroms und des weiteren C02-Produktstroms aufweisen. Vorzugsweise weist der C02-Entferner eine weitere Membranvorrichtung zum Abtrennen von Wasser stoff auf. Bevorzugt ist, dass der weitere Trennstrom aus einer Niederdruckseite der weiteren Membranvorrichtung erhalten wird. Entsprechend ist es auch bevor zugt, dass der weitere C02-Produktstrom aus einer Hochdruckseite der weiteren Membranvorrichtung erhalten wird.

Grundsätzlich kann der Methanol-Restgasstrom 3 auf beliebige Art und Weise aus der Methanol-Reaktoranordnung 2 erhalten werden. Bevorzugt ist jedoch, dass die Methanol-Reaktoranordnung 2 eine Methanol-Trennvorrichtung 18 zum Gewinnen des Methanol-Restgasstroms 3 und eines Rohmethanolstroms 19 aus einem Reak tor-Produktstrom 20 umfasst. Der Rohmethanolstrom 19 wird dann vorzugsweise zum Gewinnen von Methanol 21 einer Destillation 22 zugeführt. Diese Methanol- Trennvorrichtung 18 kann auch - wie in der Fig. 1 gezeigt aus mehreren separaten Vorrichtungen bestehen.

Speziell kann es sein, dass die Methanol-Trennvorrichtung 18 eine Kondensations vorrichtung 23 zum Gewinnen des Rohmethanolstroms 19 und des Methanol-Rest- gasstroms 3 aus dem Reaktor-Produktstrom 20 durch Kondensation umfasst. Spe ziell für den Fall, dass die Methanol-Reaktoranordnung 2 mehrere Reaktorstufen 2a, b aufweist, wie in der Fig. 1 gezeigt, kann die Methanol-Trennvorrichtung 18 auch mehrere solche Kondensationsvorrichtungen 23 umfassen. Wie in der Fig. 1 dargestellt kann es auch sein, dass ein weiterer Methanol-Restgasstrom 3c aus der Methanol-Trennvorrichtung 18 und insbesondere aus einer Kondensationsvorrich tung 23 der Methanol-Trennvorrichtung 18 gewonnen wird. Vorzugsweise wird die ser weitere Methanol-Restgasstrom 3c zur Methanol-Reaktorvorrichtung 2 zurück geführt. Dies kann, wie in der Fig. 1 dargestellt, etwa dadurch erfolgen, dass der weitere Methanol-Restgasstrom 3c insbesondere dem Synthesegaskompressor 17 nachgelagert dem Synthesegasstrom 1 zugeführt wird.

Alternativ oder zusätzlich zu der Kondensationsvorrichtung 23 kann die Methanol- Trennvorrichtung 18 einen Entspannungs-Tank 24 zum Gewinnen eines Entspan nungs-Restgasstroms 25 aus dem Reaktor-Produktstrom 20 und/oder aus dem Rohmethanolstrom 19 umfassen. In diesem Entspannungs-Tank 24 wird der Ent- spannungs-Restgasstrom 25 durch Entspannung des jeweils zugeführten Stroms erhalten. Ebenso wird der nunmehr entspannte Rohmethanolstrom 19 aus dem Entspannungs-Tank 24 erhalten. Gemäß der Darstellung der Fig. 1 kann auch der Entspannungs-Restgasstrom 25 dem C02-Entferner 4 zugeführt werden. Vor allem wenn der aus der Kondensationsvorrichtung 23 gewonnene Rohmethanolstrom 19 dem Entspannungs-Tank 24 zugeführt wird, wird ein Entspannungs-Restgasstrom 25 erhalten, welcher im Wesentlichen aus Kohlenstoffdioxid besteht und daher be reits eine hohe Reinheit an Kohlenstoffdioxid aufweist. Daher kann - wie unten stehend noch beschrieben wird - eine ansonsten vorgesehene Wäsche des Ent- spannungs-Restgasstroms 25 etwa mit Methanol als Waschmedium entfallen.

Grundsätzlich kann der Wasserstofftrenner 7 nach einem beliebigen Prinzip zum zumindest teilweisen Abtrennen von Wasserstoff aus dem Synthese- Recyclestrom 5 funktionieren. Bezüglich der Funktionsweise des Wasserstofftrenners 7 ist jedoch speziell bevorzugt, dass der Wasserstofftrenner 7 eine Membranvorrichtung zum Abtrennen von Wasserstoff aufweist. Dies ermöglicht es, dass nach dem Abtrennen des Wasserstoffs verbliebene Gas - also den Reform -Recyclestrom 14 - bei ver gleichsweise hohem Druck zu erhalten. Bevorzugt ist, dass der Trennstrom 8 aus einer Niederdruckseite der Membranvorrichtung und der Reform-Recyclestrom 14 aus einer Hochdruckseite der Membranvorrichtung erhalten wird. Das bedeutet insbesondere, dass der Trennstrom 8 mit einem niedrigeren Druck als der Reform- Recyclestrom 14 aus der Membranvorrichtung erhalten wird. Vorzugsweise wird ferner ein Teil des Reform -Recyclestroms 14 zum Trennstrom 8 ausgekreist. Ins besondere in denjenigen Fällen, in denen der Reform-Recyclestrom 14 in den Kreislauf der Methanolsynthese zurückgeführt wird, kann auf diese Weise die An reicherung von Stickstoff in diesem Kreislauf begrenzt werden.

Für den Trennstrom 8 ist kein hoher Reinheitsgrad an Wasserstoff erforderlich, weswegen auch das obige Auskreisen eines Teils des Reform -Recyclestroms 14 unschädlich ist. Aus diesem Grund kann es auch vorteilhafterweise sein, dass ein stickstoffhaltiger Spülgasstrom der Niederdruckseite der Membranvorrichtung zum Verdünnen von Wasserstoff zugeführt wird. Anders ausgedrückt dient der Spül gasstrom dazu, insbesondere durch Zufuhr von Stickstoff den Partialdruck von Wasserstoff auf der Niederdruckseite der Membranvorrichtung zu verringern. Auf diese Weise wird es möglich, die Membranvorrichtung bei gleichbleibendem Druck der Niederdruckseite und damit des Trennstroms 8 kleiner auszuführen oder bei gleichbleibender Dimensionierung der Membranvorrichtung die Niederdruckseite mit einem höheren Druck des Trennstroms 8 zu betreiben. Auf diese Weise kann ein Gebläse vor der Zuführung des Trennstroms 8 zu der befeuerten Heizvorrich tung 16 auch dann vermieden werden auch wenn die Heizvorrichtung 16 einen höheren Druck des Trennstroms 8 verlangt. Grundsätzlich kann dieser stickstoff haltige Spülgasstrom einer beliebigen Quelle entstammen. Bevorzugt ist jedoch speziell, dass der stickstoffhaltige Spülgasstrom aus dem Stickstoffstrom 13 ge wonnen wird.

Auch für den C02-Entferner 4 ist grundsätzlich ein beliebiger Aufbau und eine im Grunde beliebige Funktionsweise denkbar. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der C02-Entferner 4 eine Waschanordnung 26 zum Auswaschen von Kohlenstoffdioxid aus dem Methanol-Restgasstrom 3 aufweist. Mit der Waschan ordnung 26 kann also wirksam das Kohlenstoffdioxid aus dem Teil des Methanol- Restgasstroms 3 entfernt werden, welcher dem C02-Entferner 4 zugeführt wird. Ebenso vorzugsweise weist der C02-Entferner 4 eine Kompressoranordnung 27 zur Druckerhöhung des ausgewaschenen Kohlenstoffdioxids und zum Erhalten des C02- Produktstroms 6 auf. Diese Kompressoranordnung 27 erlaubt es dann, den C02-Produktstrom 6 mit einem für die Einlagerung ausreichenden Druck bereitzu stellen. Vorzugsweise weist der C02-Produktstrom 6, insbesondere nach Drucker höhung durch die Kompressoranordnung 27, einen Druck von mindestens 90 bar und besonders bevorzugt von mindestens 100 bar auf. Neben der bereits erwähn ten Einlagerung des C02-Produktstroms 6 sieht eine weitere bevorzugte Variante die Möglichkeit vor, dass der C02-Produktstrom 6 für die Herstellung von Harnstoff (Urea) verwendet wird.

Für die Funktionsweise der Waschanordnung 26 sind unterschiedliche Ansätze möglich. Es kann sein, dass die Waschanordnung 26 das Kohlenstoffdioxid durch eine chemische Wäsche aus dem Methanol-Restgasstrom 3 auswäscht. Bei einer solchen chemischen Wäsche kann das Waschmedium beispielsweise Ammoniak aufweisen oder aus Ammoniak bestehen. Auch kann es sich um eines der bekann ten aminbasierten Wascherfahren handeln wie beispielsweise Oasis, aMDEA, MDEA, MEA, DEA, KS1, Econamine. Eine andere, bevorzugte Variante sieht vor, dass die Waschanordnung 26 das Kohlenstoffdioxid durch eine physikalische Wä sche aus dem Methanol-Restgasstrom 3 auswäscht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wäscht die Waschanordnung 26 das Kohlenstoffdioxid speziell aus dem ersten Teilstrom 3a des Methanol-Restgasstroms 3. Beispielsweise kann es sich bei dem eingesetzten physikalischen Waschverfahren um die bekannten Verfahren Rectisol, Purisol, Selexol oder Sulfinol handeln. Bezüglich der Waschan ordnung 26 ist bevorzugt, dass sie einen kalten Kreislauf 27a mit einem Wasch medium und eine Regenerationsvorrichtung 28 aufweist. Vorzugsweise weist das Waschmedium Methanol auf. Die Fig. 2 bietet eine entsprechende Darstellung. Aus dieser Darstellung geht weiter hervor, dass die Waschanordnung 26 bevorzugt eine Absorptionsvorrichtung 29 zur Aufnahme des Kohlenstoffdioxids in das Waschmedium aufweist.

Vorteilhafterweise ist die Regenerationsvorrichtung 28 zur Abgabe von Kohlen stoffdioxid aus dem Waschmedium eingerichtet. Grundsätzlich kann diese Rege nerationsvorrichtung 28 beliebig ausgestaltet sein. Einerseits kann das Waschme dium in der Regenerationsvorrichtung 28 zur Abgabe des Waschmediums erhitzt werden. Gemäß der Darstellung in der Fig. 2 kann es aber auch sein, dass die Regenerationsvorrichtung 28 eine Vielzahl von Entspannungsstufen 30a-d auf weist, sodass die Regenerationsvorrichtung 28 eine Vielzahl von C02-Teilströmen 31a-d mit Kohlenstoffdioxid abgibt. Da in den verschiedenen Entspannungsstufen regelmäßig das Waschmedium auf einen jeweils unterschiedlichen Druck ent spannt wird, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vielzahl von C02-Teilströmen 31a- d mit einem jeweils unterschiedlichen Druck abgegeben wird.

Hinsichtlich der Kompressoranordnung 27 des C02-Entferners 4 ist bevorzugt, dass - wie in der Fig. 3 dargestellt - die Kompressoranordnung 27 eine Vielzahl von prozesstechnisch hintereinander geschalteten Kompressorstufen 32a-e auf weist. Mit anderen Worten erhöht jede Kompressorstufe 32a-e - bis auf die pro zesstechnisch zuerst geschaltete Kompressorstufe 32a - den Druck des Stroms, welcher von der jeweils vorgeschalteten Kompressorstufe 32a-e bereitgestellt wird. Bezogen auf den Strom, welcher von der prozesstechnisch zuerst geschalte ten Kompressorstufe 32a aufgenommenen wird, summiert sich also die Drucker höhung der einzelnen Kompressorstufen 32a-e zu einer Gesamtdruckerhöhung. Bereits nach der ersten Kompressorstufe 32a wird auf diese Weise der C02- Produktstrom 6 erhalten, welchem dann weitere Ströme zugeführt werden können, wie untenstehend noch erläutert wird. Verflüssigtes Kohlenstoffdioxid oder Kohlenstoffdioxid, das sich im überkritischen Zustand befindet, ist für die Weiterverarbeitung und den Transport besonders ge eignet. Ein Stoff befindet sich im überkritischen Zustand, wenn die Temperatur und der Druck so weit erhöht wird, dass sich die Dichten von flüssiger Phase und Gasphase angleichen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Aggregatszustän den verschwindet dann. Für Kohlenstoffdioxid wird der überkritische Zustand be reits bei einer Temperatur von 31° C und einem Druck von 73,8 bar erreicht. Es kann daher sein, dass die Kompressoranordnung 27 zur Druckerhöhung bis zu einer Verflüssigung des C02-Produktstroms 6 eingerichtet ist. Besonders bevor zugt ist es jedoch, dass die Kompressoranordnung 27 zur Druckerhöhung bis zum Erreichen eines überkritischen Zustands des C02-Produktstroms 6 eingerichtet ist. In diesem Fall liegt die Temperatur des C02-Produktstroms 6 oberhalb der kriti schen Temperatur und der Druck des C02-Produktstroms 6 oberhalb des kritischen Drucks.

Neben den Kompressorstufen 32a-e kann die Kompressoranordnung 27 auch Vor richtungen zur Reinigung des C02-Produktstroms 6 aufweisen. So ist bevorzugt, dass die Kompressoranordnung 27 eine zumindest teilweise den Kompressorstufen 32a-e prozesstechnisch nachgelagerte Reinigungsanordnung 33 zum Entfernen von Methanol und zum Erhalten des weiteren Reform-Recyclestroms 15 aufweist.

Diese Reinigungsanordnung 33 weist bevorzugt eine Wasserwäsche 34 zur Reini gung des C02-Produktstroms 6 mit Wasser auf. Eine solche Wäsche mit Wasser ist geeignet, ggf. verbliebenes Methanol zu entfernen. Ebenso kann die Kompres soranordnung 27 auch eine C02-Destillation 35 aufweisen, wobei speziell der wei tere Reform-Recyclestrom 15 aus der C02-Destillation 35 erhalten werden kann. Durch die C02-Destillation 35 kann insbesondere ggf. in dem C02-Produktstrom 6 verbliebenes Methan, Kohlenstoffmonoxid oder Wasserstoff abgetrennt werden und zur weiteren Verwertung zurückgeführt werden. Wie in der Fig. 3 dargestellt, kann die Reinigungsanordnung 33 prozesstechnisch den Kompressorstufen 32a-e zwischengeschaltet angeordnet sein. Die C02-Destillation 35 kann dann der Rei nigungsanordnung 33 prozesstechnisch nachgelagert sein. Auf diese Weise kann die C02-Destillation 35 bei einem Druck betrieben werden, der höher ist als der Druck in der Reinigungsanordnung 33. Alternativ oder zusätzlich zu der Reinigungsanordnung 33 kann die Kompresso ranordnung 27 eine Flüssigkeitspumpe 36 zum Verpumpen des C02- Produktstroms 6 aufweisen. Die weitere Druckerhöhung einer Flüssigkeit oder ei nes Stoffes im überkritischen Zustand durch eine solche Flüssigkeitspumpe 36 ist dabei effizienter möglich als bei einem gasförmigen Stoff. Vorteilhafterweise wird ferner ein insbesondere flüssiger Teilstrom des C02-Produktstroms 6 für die Küh lung des kalten Kreislaufs 27a verwendet. Speziell kann eine Kühlung des kalten Kreislaufs 27a durch das Verdampfen eines Kohlenstoffdioxidstroms 37 erfolgen, wobei vorzugsweise der Kohlenstoffdioxidstroms 37 vom C02-Produktstrom 6 ab gezweigt wird. Nach Kühlung des kalten Kreislaufs 27a kann der Kohlenstoffdio xidstroms 37 der Regenerationsvorrichtung 28 zugeführt werden. Auf diese Weise tritt durch das Abzweigen kein Verlust an Kohlenstoffdioxid ein. Bei dem Kohlen stoffdioxid ström 37 handelt es sich vorzugsweise um einen flüssigen Kohlenstoff dioxidstrom 37 oder um einen Kohlenstoffdioxidstrom 37 im überkritischen Zu stand.

Das Vorsehen von prozesstechnisch hintereinander geschalteten Kompressorstu fen 32a-e hat insbesondere den Vorteil, dass auch Ströme mit untereinander ver schiedenem Druck besser zusammengeführt werden können. So ist bevorzugt vor gesehen, dass der Kompressoranordnung 27 mehrere Teilströme von ausgewa schenem Kohlenstoffdioxid zwischen jeweils unterschiedlichen Kompressorstufen 32a-e der Vielzahl zur Druckerhöhung zugeführt werden. Auf diese Weise müssen alle Teilströme mit einem höheren Druck nur noch von nachgelagerten Kompres sorstufen 32a-e verarbeitet werden. Im Ergebnis können die ersten Kompressor stufen 32a-e kleiner dimensioniert werden. Bezogen auf die oben beschriebene mehrstufige Regenerationsvorrichtung 28 der Waschanordnung 26 ist es daher bevorzugt, dass die Vielzahl von C02-Teilströmen 31a-d zwischen jeweils unter schiedlichen Kompressorstufen 32a-e der Vielzahl zur Druckerhöhung zugeführt wird. Dieser Sachverhalt ist insbesondere in der Fig. 3 gezeigt.

Neben den C02-Teilströmen 31a-d aus der Regenerationsvorrichtung 28 können aber auch weitere Ströme der Kompressoranordnung 27 zum Erhalten des C02- Produktstroms 6 zugeführt werden. So ist es bevorzugt, dass der Entspannungs- Restgasstrom 25 - welcher ja aus dem Entspannungs-Tank 24 erhalten wurde - zwischen zwei Kompressorstufen 32a-e der Kompressoranordnung 27 zugeführt wird. Durch seine höhere Reinheit kann es sein, dass er nicht durch die Waschan ordnung 26 behandelt werden muss.

Für die oben beschriebene Variante mit der Shiftkonvertierung 38 und dem weite- ren C02-Entferner ist es bevorzugt, dass auch der weitere C02-Produktstrom der Kompressoranordnung 27 zwischen zwei Kompressorstufen 32a-e der Kompresso ranordnung 27 zum Erhalten des C02-Produktstroms 6 zugeführt wird, da der wei tere C02-Produktstrom bereits einen vergleichsweise hohen Druck aufweist.