AT523779A1

AT523779A1 - Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Pyrolyse von einem Gemisch aus Methan und Kohlendioxid

Info

Publication number: AT523779A1
Application number: ATA105/2020A
Authority: AT
Inventors: Gruber-Schmidt Johann
Original assignee: Gs Gruber Schmidt
Priority date: 2020-05-04
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2021-11-15

Abstract

Das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff (49) und Sauerstoff (42) aus Biogas (1), biogenen Gasen (94) und Methan (95) und Kohlendioxid (2), die in einem Behälter (3) gespeichert werden. Das Gemisch aus Methan und Kohlendioxid wird über einen Verdichter (4) in der ersten Stufe auf 12 bar verdichtet, über den Verdichter (7) auf 70 bar verdichtet einem Kondensator (10,12) zugeführt wird, in dem Kohlendioxid in flüssiger Phase im Tank (13) gespeichert wird. Das Methan (11) wird in einem Reaktor (55) mit einem induktiv (56) erhitzten Metallbad (54) in Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten, rückgekühlt (45,60), der Kohlenstoff wird über einen Zyklon (52) und Gaswäscher (48) abgetrennt. Das flüssige Kohlendioxid (12) wird in Reaktoren (26,30) verdampft. Das dampfförmige Kohlendioxid (27,28) wird mit Hilfe von Metalloxiden (23,32) in den Reaktoren (26,30) in Kohlenmonoxid (39) und Sauerstoff (42) aufgespalten. Die Erfindung umfasst zudem die Aufspaltung von Kohlenmonoxid (39) zu Kohlenstoff (89) und Sauerstoff (93) unter Verwendung eines Edelgases wie Helium (90) in den induktiv (70,79) beheizten mit Metalloxiden (71,81) befüllten Reaktoren (74,80) verdampft (69,82), und als Dampf in den Reaktoren (75,76) zu Sauerstoff (93) und Kohlenstoff (89) aufgespalten.

Description

Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Pyrolyse von einem Gemisch aus Methan und Kohlendioxid

Das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff 49 und Sauerstoff 42,93 durch Pyrolyse aus Biogas 1, biogenen Gasen 94 und Methan 95 und Kohlendioxid 2, die in einem Behälter 3 gespeichert wird. Das Gemisch aus Methan und Kohlendioxid wird über einen Verdichter 4 in der ersten Stufe auf 12 bar verdichtet, über den Verdichter 7 auf 70 bar verdichtet einem Kondensator 10 zugeführt wird, in dem Kohlendioxid in flüssiger Phase 12 im Tank 13 gespeichert wird. Das gasförmige Methan 11 wird mit Hilfe der Wärmetauscher 45, 60 erwärmt und über die Regelarmatur 57 und Düsenstock 58 in einen induktive erhitzten 56 Pyrolysereaktor 55 geleitet, in dem sich flüssiges heißes Metall 54 befindet. Das Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoff 53 wird über einen Zyklon 52 geleitet, wo der Kohlenstoff 59 abgeschieden wird. Der abgekühlte Wasserstoff 46 wird gewaschen 48 und als reines Wasserstoffgas 49 zur Verfügung gestellt.

Das flüssige Kohlendioxid 12 wird abwechselnd in den induktiv 21,31 beheizten mit Metalloxiden 23,32 befüllten Reaktoren 26,30 verdampft 27,28, über interne Wärmetauscher 22,36 erwärmt und als Dampf in den Reaktoren 26,30 zu Sauerstoff 42 und Kohlenmonoxid 39 aufgespalten.

Die Erfindung umfasst zudem die Aufspaltung von Kohlenmonoxid 39 zu Kohlenstoff 89 und Sauerstoff 93 unter Verwendung eines Edelgases wie Helium 90 in den induktiv 70,79 beheizten mit Metalloxiden 71,81 befüllten Reaktoren 74,80 verdampft 75,76 über interne Wärmetauscher 69,82 erwärmt und als Dampf in den Reaktoren 74,80 zu Sauerstoff 93 und Kohlenstoff 90 aufgespalten.

Unter Biogas versteht man die durch Fermentation erzeugtes Gasgemisch aus Methan und Kohlendioxid. Das Verfahren der Fermentation erfolgt durch mikrobielle Zeilkulturen, die aus biogenen flüssigen Substraten biogene Gase erzeugen. Es ist der Stand der Technik dieses Biogas in Strom und Wärme umzuwandeln und das erzeugte Kohlendioxid an die Umgebung als Emission abzugeben. Ein weiterer Nachteil ist der mit dem Verfahren der Strom und Ge Wärmeerzeugung verbundene Methanschlupf, der ebenfalls als Emission mit sehr hohem If Treibhauspotenzial an die Umgebung abgegeben wird. in

Unter biogenen Gasen versteht man Gärgase, die aus Deponien abgeschöpft werden können. Es ist der Stand der Technik diese biogenen Gase in Strom und Wärme umzuwandeln und das erzeugte Kohlendioxid an die Umgebung als Emission abzugeben. Ein weiterer Nachteil ist der mit dem Verfahren der Strom und Wärmeerzeugung verbundene Methanschlupf, der ebenfalls als Emission mit sehr hohem Treibhauspotenzial an die Umgebung abgegeben wird.

Das Verfahren der Pyrolyse ist Stand der Technik. Unter Pyrolyse versteht man die Umwandlung und Dissoziation von Gasen, Flüssigkeiten und Stoffen zu Kohlenstoff und den Grundgasen wie Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid unter Einsatz von extern zugeführter Wärme. Gebaut wurden Niedertemperaturpyrolyseanlagen mit einem Temperaturniveau von 300°C bis maximal 450°C. Als Substrat werden Feststoffe verwendet.

Die Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe des Verfahrens der Elektrolyse ist bekannt. Das Verfahren basiert auf elektrochemischer Trennung von Wasser und ist auch bekannt unter dem Begriff der Elektrolyse. Das Verfahren der Elektrolyse ist sehr energieintensiv. Bei Kohlenwasserstoffen wie Methan verwendet man heute standardmäßig das Verfahren der Wasserdampfreformierung. Doch das Verfahren setzt voraus, dass man Wasser und Wasserdampf verfügbar hat. Dabei ist zu beobachten, dass Kohlendioxid mit Hilfe von Wasserdampf nur auf elektrochemischen Weg gespalten werden kann. Diese Verfahren sind als SOEC ( Solid Oxide Electrolysis Cells ) bekannt, sind jedoch sehr aufwendig und energieintensiv. Beide Verfahren sind elektrochemische verfahren, beruhen auf den Faradayschen Gesetzen und sind sehr energieintensiv und aufwendig.

Die Aufgabe, die an die Erfindung gestellt wird, besteht darin, dass Biogas, biogene Gase und ein Gemisch aus Methan und Kohlendioxid in Stoffe wie die Kohlenstoff und Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenmonoxid aufgespalten wird, der Kohlenstoff in amorpher Form vorliegt, und Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenmonoxid getrennt als reine Gase verfügbar sind, um einerseits die Produkte Wasserstoff, Sauerstoff und andererseits Kohlenstoff in amorpher Form zu gewinnen. Zusätzliche Eigenschaften wie die Nullemission und die externe Wärmezuführung sollen so zu einer wirtschaftlichen Alternative zur bekannten Wasserelektrolyse führen.

Das in dem Patent DE 601 15 109 T2 dargestellte Verfahren beschreibt das Verfahren der Plasmapyrolyse, bei dem mit Hilfe von Lichtbogenplasma ein System erhitzt und geschmolzen wird. Das dabei anfallende Gas besteht aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Der Nachteil des Verfahrens ist, dass es für Feststoffe geeignet ist, und zudem Schlacke in flüssiger Form anfällt. Durch die hohen Temperaturen kann man eine Verglasung von Carbonaten erreichen.

Die Erfindung nutzt das Prinzip der Pyrolyse, also die externe Erzeugung von Wärme durch (A das Verfahren der Erwärmung mit Hilfe der Induktion. Dabei werden Wicklungen 56,21,31, kA

. 70,79 elektrisch mit Strom beaufschlagt und durch das so erzeugte Magnetfeld erfolgt das Erwärmen bis Hin zum Schmelzen von Metallen in den Reaktoren 55, 26,30,74,80.

Die Erfindung nutzt als Ausgangstoffe, das Gemisch aus Methan 95 und Kohlendioxid 2, wie es bei Biogas 1, biogenen Gasen 94, oder auch durch die Kombination von Methan 95 und Kohlendioxid 2 in jedweder Konzentration. Vor allem die Kombination von Methan und Kohlendioxid kann man eine echte nachhaltige Senke für Kohlendioxid erreichen.

Aus den Ausgangsstoffen wie Biogas 1, biogene Gase 1 und dem Gasgemisch aus Methan 95 und Kohlendioxid 2 wird unter Verwendung der Pyrolyse die gewünschten Produkte wie Wasserstoff 49, Sauerstoff 48,93 und Kohlenstoff 50,59,89 erzeugt. Ein Zwischenschritt ist die Erzeugung von Kohlenmonoxid 39. Kohlenmonoxid kann man dabei als Produkt für die Erzeugung eines Synthesegases verwendet werden, das man zu höherwertigen Alkoholen fermentieren kann. Man kann in einem zweiten Schritt aus Kohlenmonoxid 39 wiederum durch das Verfahren der Pyrolyse Sauerstoff 93 und Kohlenstoff 89 gewinnen.

In dem folgenden Abschnitt werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Gase und Dämpfe wie Methan 95, Kohlendioxid 12, Sauerstoff 42,93, Wasserstoff 49, Kohlenstoff 50,59,89 dargestellt.

Methan CH4

Molmasse 16,04 g/mol

Dichte 0,72 Ka/m? (20°C ) Phase Gas

Bildungsenthalpie -74,87_ | _kJ/mol Bildungsentropie 188,66 _ | J/mol K Wärmeleitung 0,03 W/mK

Spez. Wärmekapazität | 34,9 J/mol K

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Methan 1.

Kohlendioxid CO2

Molmasse 44,01 g/mol

Dichte 1,98 Ka/m® (20°C ) Phase Gas( dampf ) Bildungsenthalpie -393,51 kJ/mol Bildungsentropie 213,785 J/mol K Wärmeleitung 0,016 W/mK

Spez. Wärmekapazität | 24,99 J/mol K

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Kohlendioxid 2,12 .

Kohlenmonoxid Co

Molmasse 28,01 g/mol

Dichte 1,25 Ka/m* (20°C) Phase Gas

Bildungsenthalpie -110,53_| kJ/mol Bildungsentropie 197,66_ | J/mol K Wärmeleitung 0,0250 | W/mK

Spez. Wärmekapazität_| 25,56 J/mol K

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Kohlenmonoxid 39.

W. stoff H2

Molmasse 1,008 g/mol

Dichte 0,0899 Ka/m? (20°C) Phase gas

Bildungsenthalpie 0 kJ/mol Bildungsentropie 130,68 J/mol K Wärmeleitung 0,1805 W/mK

Spez. Wärmekapazität | 14,3404 | kJ/mol K

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Wasserstoff 49.

Sauerstoff 02

Molmasse 15,999 ag/mol Dichte 1,429 Ka/m® Phase Gas Bildungsenthalpie 0 kJ/mol Bildungsentropie 205,152 J/mol K Wärmeleitung 0,02568 W/m K

Spez. Wärmekapazität | 30,03295 | kJ/mol K

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Sauerstoff 42,93.

C Molmasse 12,011 Dichte Phase fest

9 kJ/mol 5,833 | J/mol K 119,0 | WmK 0,709 | kJ/molK

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Kohlenstoff 50,59,89.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Verwendung von Pyrolysereaktoren 54, 26,30,74,80, die induktiv beheizt sind.

Unter der Pyrolyse von Methan 95 wird erfindungsgemäß die Spaltung von Methan 11 in Kohlenstoff 50,59 und Wasserstoff 49 verstanden. Die chemische Reaktion und die freie Energie (Gibbsche Energie) ergeben sich als Funktion der Temperatur zu:

Gf=Hf-T Sf -277,302 0] -169,641 | -140,22 | kJ/mol_| dG -32,5588 kJ/mol

T 1273 1 1 °K 1 1 1 K

dS 240,1642 0 3556 T Sf -315,034 O0 | -201,261 | -1 kJ/mol_|dG .52,5828 kJ/mol

Tabelie 10: Freie Energie ( Gibbsche Energie ) der Reduktion von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff.

Das Verfahren der Pyrolyse benutzt dabei flüssiges Metall 54, das in einem Reaktor 55 induktiv erwärmt und geschmolzen wird. In dieses Metallschmelzbad wird das Methan 11 Ic eingedüst und bildet Blasen. In den Blasen wird durch die Wärme aus der Metallschmelze Kl das Methan 11 in die Bestandteile Kohlenstoff 50,59 und Wasserstoff 49 getrennt. Der Gl Kohlenstoff 59 liegt amorph vor, der in der Wasserstoffblase nun getragen wird. Durch den Auftrieb strömt die Wasserstoffblase entgegen der Schwerkraft an den Kopf des Reaktors, KA

wo das Wasserstoffgas 53 in einen Zyklon 52 geleitet wird. In dem Zyklon wird der amorphe Kohlenstoff abgetrennt. Je nach Blasengröße bilden sich in der Wasserstoffblase auch Kohlenstoffcluster, auch bekannt als Ruß. In dem Zyklon 52 werden 95% bis 98% des erzeugten Kohlenstoffes abgeschieden und dann die latente Wärme des Wasserstoffes 51 in den Wärmetauschern 48,49 zur Vorwärmung von Methan 11 genutzt. Die Vorwärmung des Methan 11 über die Wärmetauscher 45,60 hat den erfindungsgemäßen Vorteil, dass die elektrische Energie zum Aufheizen des Metallschmelze 54 in dem Reaktor 55.

Erfindungsgemäß werden Metalle wie Zinn, Blei, Indium verwendet, die eine niedere Schmelztemperatur und eine sehr hohe Siedetemperatur haben. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von den Metallen Zinn und Blei sind wie folgt:

Zinn Sn

Molmasse 118,71 | g/mol Dichte 5,769 Ka/m? Phase fest Bildungsenthalpie 0 kJ/mol Bildungsentropie 51,3 J/mol K Wärmeleitung 21,59 Wim K Spez. Wärmekapazität | 0,709 kJ/mol K TM 231,9 °C

TB 2620 °C Schmelzenthalpie 7,03 kJ/mol

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Zinn.

Blei Pb

Molmasse 207,2 g/mol Dichte 11,342 _| Ka/m? Phase fest Bildungsenthalpie 0 kJ/mol Bildungsentropie 64,8 J/mol K Wärmeleitung 23,56 W/m K Spez. Wärmekapazität | 0,709 kJ/mol K IM 327,43 | °C

TB 1744 °C Schmelzenthalpie 4,85 kJ/mol

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Blei.

Im geschmolzenen Zustand können durch die Metallschmelze die Gasblasen im Reaktor 55 in Blasenform entgegen der Schwerkraft aufsteigen und durch die von der Schmelze übertragene Wärme innerhalb der Gasblasen reagieren. Solche Reaktoren nennt man auch Blasenreaktoren. Die Wärme wird über induktive Erwärmung in Form von Wicklungen 56 am Zylindermantel des Reaktors 55 erzeugt. Durch die elektrische Wicklung 56 entsteht ein Magnetfeld, das intern im Reaktor im Metallbad 54 Wirbelströme erzeugt deren elektrische Energie durch die hohen internen Widerstände in Wärme umgewandelt wird. Auf diese Weise kann man im Reaktor 55 eine Temperatur von 800°C bis 1200°C erreichen.

Bei Gasen die den Sauerstoff als Element enthalten, wie Kohlendioxid 12, Kohlenmonoxid 39 ist das Oxidieren von Metallen im festen Zustand auszunutzen. Das Metall soll und darf nicht schmelzen. Es wird die Eigenschaft der Oxidation und der Desoxidation von Metallen bei unterschiedlichen Temperaturen ausgenutzt. Die Oxidation erfolgt bei niedrigen Temperaturen, die Desoxidation erfolgt in der Nähe des Schmelzpunktes der Metalloxide, also bei hohen Temperaturen.

Die Reaktoren 26,30, 70,80 besitzen innerhalb des Reaktors eine Schüttung aus Pellets, die aus einem keramischen Träger wie Aluminiumoxid (AlzOs) bestehen, die mit einem Metall MM beschichtet sind. Die Beschichtung ist wenige um bis 100 um dick und porös, sodass eine Öl große Oberfläche gegeben ist. Die große Oberfläche macht einen hohen Umsetzungsgrad in 1 der Trennung des eingedüsten verteilten Gases. En

Allgemein kann man Metalle zur Oxidation und Desoxidation wie folgt benutzen: Me+02-—>»Me0-Q Me0 —>Me+0,+Q Die Oxidation erfolgt bei niederen Temperaturen, die Desoxidation von Sauerstoff erfolgt in der Nähe des Schmelzpunktes von Metalloxiden. Die Erfindung nutzt die Eigenschaft der

Oxidation von Metallen aus. Es werden hier die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Mangan(Il,Il)oxiden und Eisen(Il,IIHoxiden dargestellt:

MnO

Molmasse 70,93 5,37

Phase Fest Grüne Farbe - 1

59,86 J/mol K 58,1 W/mK 46,51 kJ/mol K TM 1945,0 | °C TB 127 °C

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Mangan(Il)oxid 71,81.

Molmasse 86,94 Dichte 5,03 Phase Braune Farbe Bildu Bildu 53,1 J/mol K 58,1 W/mK 54,1 kJ/mol K TM 535 © TB 1190 °C

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Mangan(Ill)oxid 71,81.

Eisen(I)oxid FeQ

Molmasse 71,85 a/mol

Dichte 5,75 g/cm®

Phase Fest Grüne Farbe Bildungsenthalpie -272,1 | KJ/mol Bildungsentropie 58,79 J/mol K Wärmeleitung 51,1 W/mK

Spez. Wärmekapazität | 46,51 kJ/mol K

IM 1369,0 | °C

TB 3414,0 | °C

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Eisen(Il)oxid 23,32.

Eisen(Ill)oxid Fe:O;

Molmasse 231,53 | g/mol

Dichte 5,0 Ka/m®

Phase Fest Braune Farbe

Bildungsenthalpie -821,3_| KJ/mol geh Bildungsentropie 87.45 | J/mol K ( Wärmeleitung 58,1 W/mK W} Spez. Wärmekapazität | 98,28 | kJ/molK TM 1597 °C ’ Cl TB 2623 [°C fe

Tabelle 10: Chemische und Physikalische Eigenschaften, Daten von Eisen(Ill)oxid 23,32.

In den Reaktoren 26,30 werden Schüttkörper bestehend aus einem keramischen Grundkörper aus Aluminiumoxid (Al>O3) der mit Eisenoxid beschichtet ist. Die Beschichtung hat eine Dicke von 10um bis 100um und ist porös, sodass eine große Oberfläche gewonnen wird. Die Schüttkörper sind Pellets mit einem Durchmesser von 3 mm bis 5 mm, einer Länge von 5 mm bis 10 mm.

Erfindungsgemäß werden in den Reaktoren 26,30 die Oxide von Eisen (Fe) verwendet. Dabei wird Eisen bei sehr niedrigen Temperaturen kleiner 290°C oxidiert und bei einer Temperatur von 1300°C desoxidiert:

2FeO + CO, — Fe,O0; +CO — Q

1 Fe203 — 2Fe0 +02 + Q

Dieser Prozess der Oxidation und Desoxidation von Kohlendioxid 12 an Eisenoxidpellets ermöglicht die Reduktion von Kohlendioxid 12 zu Kohlenmonoxid 39 und Sauerstoff 42. Die Wärme wird induktiv 21,31 eingebracht. Die Kühlung der Reaktoren 23,30 erfolgt mit Hilfe von internen Verdampferschlangen 22,36, in denen das flüssige Kohlendioxid verdampft wird. Der Kohlendioxiddampf 27, 28 wird den wechselweise den Reaktoren 26,30 zugeführt.

Erfindungsgemäß wird daher das Kohlendioxid (CO2) mit Hilfe von Metalloxiden aufgespalten. Im ersten Verfahrensschritt erfolgt die erfindungsgemäß Trennung von Kohlendioxid in Sauerstoff und Kohlenmonoxid in einem Reaktor 26,30 mit Hilfe von Eisenoxiden:

Tabelle 10: Freie Energie ( Gibbsche Energie ) der Reduktion von Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff.

Dieser erste Verfahrensschritt in der Spaltung von Kohlendioxid 12 zu Kohlenmonoxid 39

und Sauerstoff 42 entspricht auch den bisher beobachteten Messungen.

Erfindungsgemäß werden in den Reaktoren 74,80 die Oxide von Mangan (Mn) 71,81 verwendet. Dabei wird Mangan bei sehr niedrigen Temperaturen kleiner 290°C oxidiert und bei einer Temperatur von 500°C desoxidiert:

Mn0O + CO + He > Mn0,+C+He-Q 1 Mn0; —> MnO0O +50 +Q

Dieser Prozess der Oxidation und Desoxidation von Kohlenmonoxid 39 an Manganoxidpellets 71,81 ermöglicht die Reduktion von Kohlenmonoxid 39 zu Kohlenstoff 89

und Sauerstoff 93. Um den Kohlenstoff 89 aus den Reaktoren 74,80 austragen zu können

| wird das Edelgas Helium (He) 90 verwendet. Das Edelgas hat den Vorteil, dass es zu einer Reaktion mit dem Sauerstoff und den Metalloxiden kommt.

In den Reaktoren 74,80 erfolgt erfindungsgemäß die Auftrennung von Kohlenmonoxid 39 in Kohlenstoff 89 und Sauerstoff 93:

MnO Co <=> C 02 MnO2

mol 1 1 1 0,5 1 70 28 12 32 87 | a/mol Massenbilanz 70 28) 0 12 16 87 | g/mol

-110 0 kJ/mol -110 0 -520 | kJ/mol -110 0 kJ/mol

T 323 323 158,1 1 TdS 19 18 0 0663 1_| kJ/mol Gf=Hf-T Sf 765 1 -51,0663 736 dG -126,015 kJ/mol

Tabelle 10: Freie Energie ( Gibbsche Energie ) der Reduktion von Kohlenmonoxid in Kohlenstoff und Sauerstoff,

Das niedrigere Temperaturniveau ist eine Folge der Reaktionseigenschaften von Kohlenmonoxid 39. Durch die geringere Temperatur für die Desoxidation des Sauerstoff vom Magan(lII!)oxid genügt das kalte gasförmige Kohlenmonoxid 39 zur Rückkühlung der Metalloxidbettung 71,81 in den Reaktoren 74,80.

Die Vorteile dieser Erfindung bestehen darin, daß aus jeder Kombination des Gasgemisches aus Methan und Kohlendioxid, die Produkte Wasserstoff 49, Sauerstoff 42,93 und Kohlenstoff 50,59,89 erzeugt werden können. Diese Erfindung ist großtechnisch leichter umsetzbar als das Verfahren der trockenen Reformierung. Das Verfahren der trockenen Reformierung. fußt auf der Qualität und den Standzeiten der Katalysatoren. Einerseits ergeben sich sehr hohe Kosten durch die Katalysatoren selber und andererseits ist mit dem Tausch der Katalysatoren ein lange Stillstandszeit verbunden.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass die Wärme extern in die Reaktoren eingebracht wird. Damit kann man leichter Teillasten fahren, die Produktion der Anlage ist in hohem Masse regelbar und kann in kleinem Maßstab in Form eines Start/Stopp Betriebes gefahren werden.

Da das Verfahren der Pyrolyse von Gasen ausgenutzt wird, hat diese Erfindung den weiteren Vorteil kein Wasser und in der Folge wasserdampf verwenden zu müssen. Das ist in Regionen wo Wasser ein Mangel ist, ein entscheidender wirtschaftlicher und technischer Faktor. fc

Durch die elektrische Beheizung kann man regenerative Energien in Form von solarer IS Energie und Windenergie leicht und effizient einbinden. Die Erzeugung von grünem id Wasserstoff mit Hilfe dieses Verfahrens ist somit eine technische und wirtschaftlich gute Gl Alternative zu dem Verfahren der Wasserdampfreformierung und der Elektrolyse. K

9 / 24 Fü

Symbole und Zeichen

1 Biogas, als Gemisch aus Methan und Kohlendioxid 2 Kohlendioxid

3 Tankbehälter

4 Verdichter erste Stufe ( 1: 12)

5 Regelarmatur

6 Wärmetauscher als Rückkühler

7 Verdichter zweite Stufe ( 12 : 70) 8 Regelarmatur

9 Wärmetauscher als Rückkühler

10 Kohlendioxid Kondensator

11 Methan

12 Kohlendioxid flüssig

13 Tankbehälter für flüssiges Kohlendioxid

14 Pumpe für flüssiges Kohlendioxid

15 Regelarmaturen

16 flüssiges Kohlendioxid

17 flüssiges Kohlendioxid

18 Regelarmatur

19 Auf/Zu Armatur

20 Auf/Zu Armatur

21 induktive Wicklungen

22 Verdampferschlangen für flüssiges Kohlendioxid 23 Metalloxid / Keramikträger 24 Regelarmatur 25 Düsenstock 26 Reaktor 27 dampfförmiges Kohlendioxid 28 Regelarmatur

29 Düsenstock

30 Reaktor

31 induktive Wicklung

32 Metalloxid / Keramikträger

33 Regelarmatur

34 Auf/Zu Armatur

35 Auf/Zu Armatur

36 Verdampferschlangen für flüssiges Kohlendioxid

37 Regelarmatur

38 Rückkühler und Kondensator

39 Kohlenmonoxid 40 Regelarmatur 41 Rückkühler ; 42 Sauerstoff 43 Regelarmatur 44 Pumpe 45 Wärmetauscher 46 Wasserstoff

47 Regelarmatur

48 Gaswäscher

49 Wasserstoff

50 Kohlestoff mit Waschwasser 51 Wasserstoff

52 Zyklon 53 Wasserstoff mit Kohlenstoff 54 Metall

Reaktor

induktive Wicklungen

Regelarmatur für Methan

Düsenstock Methan

Kohlenstoff aus dem Zyklon

Wärmetauscher Wasserstoff / Methan

Helium Tank, Gemisch mit Kohlenmonoxid Verdichter für Gemisch aus Helium und Kohlenmonoxid Regelarmatur

Gasgemisch Helium und Kohlenmonoxid Gasgemisch Helium und Kohlenmonoxid Regelarmatur

Auf/Zu Armatur

Erwärmer für Kohlenmonoxid/ Helium Gasgemisch / Kühlung Reaktor induktive Wicklung

Metalloxid / keramischer Träger

Düsenstock

Regelarmatur

Reaktor

erwärmtes Gasgemisch Helium/Kohlenmonoxid erwärmtes Gasgemisch Helium/Kohlenmonoxid Regelarmatur

Düsenstock

induktive Wicklungen

Reaktor

Metalloxid / keramischer Träger

Erwärmer für Kohlenmonoxid/ Helium Gasgemisch / Kühlung Reaktor Regelarmatur

Auf/Zu Armatur

Regelarmatur

Rückkühler

Gaswäscher

Kohlenstoff und Waschwasser

Helium

Regelarmatur

Rückkühler

Sauerstoff

biogenes Gas, Gasgemisch aus Methan und Kohlendioxid Methan

10

Symbole

H2O Wasser

CHa Methan

CO2 Kohlendioxid

CO Kohlenmonoxid

H2 Wasserstoff

O2 Sauerstoff

C Kohlenstoff ( amorph )

Sn Zinn

Pb Blei

MnO Mangan(Il)oxid ( grüne Farbe ) MnO2 Magan(Il)oxid ( braune Farbe ) FeO Eisen(Il)oxid

Fe2Os Eisen(IV)oxid

Abbildungen

Abbildung 1

Die Abbildung 1 zeigt die Erzeugung von Wasserstoff 49 und Sauerstoff 42 aus Biogas 94, Biogenen Gasen 95, Methan 1 und Kohlendioxid 2, gespeichert in einem Tank 3. Aus diesem Tank 3 wird mit einem Verdichter 4 über die Regelarmatur 5 und einem Rückkühler 6 das Gasgemisch 1,2 auf einen Druck von 12 bar verdichtet und mit einem Verdichter 7 mit zugehöriger Regelarmatur 8 und Rückkühler 9 auf einen Druck von 70 bar verdichtet. Das rückgekühlte Gasgemisch wird über den Wärmetauscher 10 als Kondensator für das dampfförmige Kohlendioxid 2 geleitet, indem Kohlendioxid in flüssiger Phase 12 abgeschieden wird und in einem Tankbehälter 13 gespeichert wird. Das verbleibende Methan 11 wird über einen Wärmetauscher 45 und einen Wärmetauscher 60 erwärmt und über die Regelarmatur 57 in den Düsenstock 58 des Reaktors 55 eingeleitet. Der Reaktor 55 wird mit induktiven Wicklungen 56 erwärmt. Die Metallpellets 54 schmelzen im Reaktor 55 und werden auf 800°C bis 1200°C erhitzt. In dieses heiße Metallbad wird das Methan 11 eingedüst 58 und in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoff 53 gespalten. Der Kohlenstoff in amorpher Form bildet Rußpartikel 59, die über den Zyklon 52 abgeschieden werden. Der heiße Wasserstoff 53 wird abgekühlt 61 und über eine Regelarmatur 47 einem Gaswäscher 48 zugeführt. Das Gemisch aus Wasser und Kohlenstoff 50 wird aus dem Wasserstoff 49 abgeschieden und so steht der gereinigte Wasserstoff 49 als Produkt zur Verfügung.

Das flüssige Kohlendioxid 12 im Tank 13 wird über die Pumpe 14 abgesaugt und über die Regelarmaturen den Reaktoren 26 und 30 zugeführt. Das flüssige Kohlendioxid 17 wird über die Regelarmatur 18 in den Verdampfer 22 im Reaktor 26 eingeleitet und verdampft. Das heiße verdampfte Kohlendioxid 27 wird in den Reaktor 30 geleitet. Das flüssige Kohlendioxid 16 wird über die Regelarmatur 33 in die Verdampferschlangen 36 im Reaktor 30 eingeleitet und verdampft. Das dampfförmige Kohlendioxid 27 wird dem Reaktor 26 zugeführt. Der Sauerstoff wird dabei vom Metall durch Oxidation aus dem Kohlendioxid entfernt. Das so verbleibende Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid wird über die Regelarmatur 37 einem Kondensator 38 zugeführt. Das so verflüssigte Kohlendioxid wird über die Pumpe 44 mit zugehöriger Regelarmatur 43 dem Tank 13 rückgeführt. Das Kohlenmonoxid 39 steht als Produkt zur Verfügung. Durch die induktive 21,31 Erhitzung der Reaktoren 26 und 30 wird der Sauerstoff 42 aus den Metalloxiden 23, 32 herausgelöst und über die Regelarmatur 40 dem Rückkühler 41 zugeführt und steht als Produkt 42 Sauerstoff zur Verfügung.

Abbildung 2

Die Abbildung 2 zeigt die Erzeugung von Wasserstoff 49 und Sauerstoff 42 aus Biogas 94, Biogenen Gasen 95, Methan 1 und Kohlendioxid 2, gespeichert in einem Tank 3. Aus diesem Tank 3 wird mit einem Verdichter 4 über die Regelarmatur 5 und einem Rückkühler 6 das Gasgemisch 1,2 auf einen Druck von 12 bar verdichtet und mit einem Verdichter 7 mit zugehöriger Regelarmatur 8 und Rückkühler 9 auf einen Druck von 70 bar verdichtet. Das rückgekühlte Gasgemisch wird über den Wärmetauscher 10 als Kondensator für das dampfförmige Kohlendioxid 2 geleitet, indem Kohlendioxid in flüssiger Phase 12 abgeschieden wird und in einem Tankbehälter 13 gespeichert wird. Das verbleibende Methan 11 wird über einen Wärmetauscher 45 und einen Wärmetauscher 60 erwärmt und

über die Regelarmatur 57 in den Düsenstock 58 des Reaktors 55 eingeleitet. Der Reaktor 55 E wird mit induktiven Wicklungen 56 erwärmt. Die Metallpellets 54 schmelzen im Reaktor 55 WG und werden auf 800°C bis 1200°C erhitzt. In dieses heiße Metallbad wird das Methan 11 MM

eingedüst 58 und in ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoff 53 gespalten. Der Ca Kohlenstoff in amorpher Form bildet Rußpartikel 59, die über den Zyklon 52 abgeschieden hier werden. Der heiße Wasserstoff 53 wird abgekühlt 61 und über eine Regelarmatur 47 einem Te

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Gaswäscher 48 zugeführt. Das Gemisch aus Wasser und Kohlenstoff 50 wird aus dem Wasserstoff 49 abgeschieden und so steht der gereinigte Wasserstoff 49 als Produkt zur Verfügung.

In der Abbildung 2 wird das erzeugte Kohlenmonoxid 39 in einem Tank 61 zusammen mit Helium 90 gemischt und über den Verdichter 62 mit zugehöriger Regelarmatur 63 den Reaktoren 74,80 zugeführt. Das Gasgemisch 65 wird über die Regelarmatur 66 über die Kühlschlangen 69 im Reaktor 74 als erwärmtes Gasgemisch 75 der Regelarmatur 877 des Reaktors 80 zugeführt. In dem Reaktor 80 wird das Gasgemisch in das Gemisch Helium und Kohlenstoff aufgespalten, der Sauerstoff wird von den Metalloxiden 81 gebunden. Das Gasgemisch wird über die Regelarmatur 86 einem Rückkühler 87 zugeführt und der Kohlenstoff 89 über einen Gaswäscher 88 ausgewaschen, das so verbleibende Helium 90 wird dem Tank 61 rückgeführt. Das Gasgemisch 64 wird über die Regelarmatur 83 über die Kühlschlangen 82 im Reaktor 80 als erwärmtes Gasgemisch 76 der Regelarmatur 72 des Reaktors 74 zugeführt. In dem Reaktor 74 wird das Gasgemisch in das Gemisch Helium und Kohlenstoff aufgespalten, der Sauerstoff wird von den Metalloxiden 71 gebunden. Das Gasgemisch wird über die Regelarmatur 86 einem Rückkühler 87 zugeführt und der Kohlenstoff 89 über einen Gaswäscher 88 ausgewaschen, das so verbleibende Helium wird dem Tank 61 rückgeführt.

Durch die Erwärmung der Metalloxide 71,81 in den Reaktoren 74,80 wird der Sauerstoff 93 abgetrennt und über die Regelarmatur 91 einem Rückkühler 92 als Produkt 93 gewonnen.

Claims

Ansprüche

1. Das Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff (49) und Sauerstoff (42) aus Biogas (94), biogenen Gas (95) und Methan (1) und Kohlendioxid (2), umfassend einen Tank (2), Verdichter (4) und (7), einen Wärmetauscher (10), einen Tank (13), Wärmetauscher (45,60), einen Reaktor (55), einen Zyklon (52), einen Wäscher (48), Reaktoren (26,30), Wärmetauscher (38,41)

Gekennzeichnet dadurch, dass

- Das Biogas (1) aus einem Gasgemisch aus Methan und Kohlendioxid besteht und eine Konzentration von Methan, minimal von 40%, maximal 70%, hat und eine Konzentration von Kohlendioxid minimal von 30%, maximal 60% hat,

- Das Biogas (1) einen Druck minimal von 1 bar, maximal 10 bar hat,

- Das Biogas (1) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C hat,

- Das biogene Gas (94) aus einem Gasgemisch aus Methan und Kohlendioxid besteht und eine Konzentration von Methan, minimal von 10%, maximal 70%, hat und eine Konzentration von Kohlendioxid minimal von 30%, maximal 90% hat,

- Das biogene Gas (94) einen Druck minimal von 1 bar, maximal 10 bar hat,

- Das biogene Gas (94) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C hat,

- Das Methan (95) eine Konzentration von Methan hat, minimal von 80%, maximal 100%, hat und eine Konzentration von Kohlendioxid minimal von 0%, maximal 20% hat,

- Das Methan (95) einen Druck minimal von 1 bar, maximal 10 bar hat,

- Das Methan (95) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C hat,

- Das Kohlendioxid (2) eine Konzentration von 100% hat und in dampfförmiger Phase ist,

- Das Kohlendioxid (2) einen Druck minimal von 1 bar, maximal 10 bar hat,

- Das Kohlendioxid (2) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C hat,

- Der Tank (3) ein minimales Volumen von 1m?, maximal 10m? hat

- Im Tank (3) die Gase (1,94,95,2) gemischt werden,

- Im Tank (3) ein Druck minimal von 1 bar, maximal 10 bar herrscht,

- Im Tank (3) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C herrscht,

- Das Gasgemisch aus dem Tank (3) mit einem hydraulischen Kolbenverdichter (4) auf einen Druck minimal 12 bar, maximal auf 15 bar verdichtet wird,

- Das Gasgemisch aus dem Verdichter (4) mit einem hydraulischen Kolbenverdichter (7) auf einen Druck minimal 50 bar, maximal auf 100 bar verdichtet wird,

- Das Gasgemisch aus dem Verdichter (7) in dem Wärmetauscher (10) auf eine minimale Temperatur von 0°C, eine maximale Temperatur von 25°C abgekühlt wird,

- Von dem Gasgemisch aus dem Verdichter (7) im Wärmetauscher das Kohlendioxid (12) in flüssiger Phase abgeschieden wird, di

- Der Tank (13) ein minimales Volumen von 1m®, maximal 10m? hat ke - Im Tank (13) flüssiges Kohlendioxid (12) gespeichert wird, - Im Tank (13) ein Druck minimal von 50 bar, maximal 100 bar herrscht, A - Im Tank (13) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C herrscht,

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- Das Gasgemisch (11) nach dem Wärmetauscher (10) zu 100% aus Methan besteht

- Das Methan (11) eine minimale Temperatur von 0°C, maximal 25°C hat

- Das Methan (11) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal 100 bar hat,

- Das Methan (11) über den Wärmetauscher (45) auf eine Temperatur von minimal 100°C, maximal 400°C erwärmt wird,

- Das Methan (11) über einen Wärmetauscher (60) auf eine Temperatur von minimal 400°C, maximal 800°C erwärmt wird,

- Das erwärmte Methan (11) in den Reaktor (55) über den Düsenstock (58) in gasförmiger Phase eingedüst wird, '

- Der Reaktor (55) mit induktiven Wicklungen (56) umgeben ist, um so den Reaktor (55) auf eine minimale Temperatur von 600°C, maximal 1200°C zu erwärmen - Der Reaktor (55) ein minimales Volumen von 1m?, maximal von 10m? hat, - Im Reaktor (55) das Metall Blei verwendet wird, das durch die induktive Erwärmung (56) in flüssiger Phase vorliegt - Im Reaktor (55) ein minimaler Druck von 50bar, maximal von 100bar herrscht,

- Das Methan (11) im Reaktor (55) die Form von Gasblasen mit einem minimalen Durchmesser von 0.1mm, maximalen Durchmesser von 10 mm hat,

- Das Methan in den Gasblasen, die im Reaktor (55) strömen, in Wasserstoff und Kohlenstoff getrennt wird, der Wasserstoff in gasförmiger Phase vorhanden ist, und der Kohlenstoff amorpher Phase in den Gasblasen ist,

- Das Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoff (53) über einen Zyklon (52) geleitet den Kohlenstoff minimal zu 70%, maximal zu 95% abscheidet (59),

- Der Wasserstoff (46) auf eine minimale Temperatur von 100°C, maximale auf 200°C abgekühlt wird,

- Der Wasserstoff (46) in einem Gaswäscher (48) mit Wasser auf eine minimale Temperatur von 5°C, maximale Temperatur von 50°C abgekühlt wird,

- Der Kohlenstoff im Wasserstoff (46) im Gaswäscher (48) bis auf eine minimale Konzentration von 1 ppm, eine maximale Konzentration von 10 ppm gereinigt wird,

- Das flüssige Kohlendioxid (17) im Reaktor (26) auf eine minimale Temperatur von 200°C, maximal 400°C verdampft wird,

- Das durch die Verdampfung des Kohlendioxids (17) im Reaktor (26) die Temperatur im Reaktor (26) auf eine minimale Temperatur von 200°C, maximale Temperatur von 400°C abgekühlt wird,

- Das im Reaktor (30) eine Schüttung aus Metalloxidpellets vorhanden ist, die aus Eisenoxid mit einer minimalen Schichtdicke von 1um, maximal von 100um den keramischen Grundkörper aus Aluminiumoxid (Alz>Os) ummantelt sind,

- Das dampfförmige Kohlendioxid (28) aus dem Reaktor (26) wird im Reaktor (30) mit Hilfe der Eisenoxidpellets (32) in Kohlenmonoxid minimal mit 75%, maximal 98% umgewandelt wird,

- Durch das dampfförmige Kohlendioxid (28) das Eisen(Il)oxid (FeO) zu Eisen(Ill)oxid (Fe2O3) umgewandelt wird,

- Durch die induktive Erwärmung (21) der Reaktor (26) auf eine Temperatur minimal von 800°C, maximal 1400°C erwärmt wird, m

- Durch die Erwärmung der Schüttung im Reaktor (32), das Eisen(Ill)oxid den (1 Sauerstoff abgibt und minimal zu 95%, maximal zu 100% zu Eisen(Il)oxid reduziert © wird,

- Das flüssige Kohlendioxid (16) im Reaktor (32) auf eine minimale Temperatur von ii 200°C, maximal 400°C verdampft wird, ©

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- Das durch die Verdampfung des Kohlendioxids (16) im Reaktor (32) die Temperatur im Reaktor (26) auf eine minimale Temperatur von 200°C, maximale Temperatur von 400°C abgekühlt wird,

- Das im Reaktor (26) eine Schüttung aus Metalloxidpellets vorhanden ist, die aus Eisenoxid mit einer minimalen Schichtdicke von 1um, maximal von 100um den keramischen Grundkörper aus Aluminiumoxid (Alz2O3) ummantelt sind,

- Das dampfförmige Kohlendioxid (27) aus dem Reaktor (32) wird im Reaktor (26) mit Hilfe der Eisenoxidpellets (23) in Kohlenmonoxid minimal mit 75%, maximal 98% umgewandelt wird,

- Durch das dampfförmige Kohlendioxid (27) das Eisen(Il)oxid (FeO) zu Eisen(Ill)oxid (Fe2Os) umgewandelt wird,

- Durch die induktive Erwärmung (21) der Reaktor (26) auf eine Temperatur minimal von 800°C, maximal 1400°C erwärmt wird,

- Durch die Erwärmung der Schüttung im Reaktor (26), das Eisen(Ill)oxid den Sauerstoff abgibt und minimal zu 95%, maximal zu 100% zu Eisen(Il)oxid reduziert wird,

- Der Reaktor (26) als zylindrische Schale ein minimales Volumen von 1m®, maximal von 10m? hat,

- Der Reaktor (26) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal von 100bar hat,

- Der Reaktor (26) eine minimale Temperatur von 100°C, maximal von 1400°C hat

- Der Reaktor (30) als zylindrische Schale ein minimales Volumen von 1m®, maximal von 10m® hat,

- Der Reaktor (30) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal von 100bar hat,

- Der Reaktor (30) eine minimale Temperatur von 100°C, maximal von 1400°C hat

- das gasförmige Kohlenmonoxid aus den Reaktoren (26,32) über den Wärmetauscher (38) auf eine minimale Temperatur von 25°C, maximal auf 50°C abgekühlt wird,

- Das gasförmige Kohlenmonoxid (39) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal 100 bar hat,

- Der Sauerstoff aus den Reaktoren (26,30) über den Wärmetauscher (41) auf eine minimale Temperatur von 25°C, maximal 50°C gekühlt wird,

- Der Sauerstoff aus den Reaktoren (26,30) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal 100 bar hat.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend einen Tank (61), Reaktoren (74,80), Wärmetauscher (87,92), einen Wäscher (88)

Gekennzeichnet dadurch, dass

- Der Tank (61) ein minimales Volumen von 1m®, maximal 10m? hat

- Im Tank (61) Kohlenmonoxid (39) und Helium gespeichert wird mit einer . Konzentration an Helium minimal von 10%, maximal 50%, 1

- Im Tank (61) ein Druck minimal von 50 bar, maximal 100 bar herrscht,

- Im Tank (61) eine Temperatur minimal von 0°C, maximal 35°C herrscht, (

- Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Helium (65) im Reaktor (74) auf eine if minimale Temperatur von 200°C, maximal 400°C erwärmt wird, GB

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- Durch die Erwärmung des Kohlenmonoxids und Helium Gasgemisches (65) im Reaktor (74) die Temperatur im Reaktor (74) auf eine minimale Temperatur von 200°C, maximale Temperatur von 400°C abgekühlt wird,

- Das im Reaktor (80) eine Schüttung aus Metalloxidpellets vorhanden ist, die aus Manganoxid mit einer minimalen Schichtdicke von 1um, maximal von 100um den keramischen Grundkörper aus Aluminiumoxid (AlzO3) ummantelt sind,

- Das heiße Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und (75) aus dem Reaktor (74) im Reaktor (80) mit Hilfe der Manganoxidpellets (32) in Kohlenstoff minimal mit 75%, maximal 98% umgewandelt wird,

- Durch das dampfförmige Kohlendioxid (28) das Mangan(I)oxid (MnO) zu Mangan(Ill)oxid (MnO2) umgewandelt wird,

- Durch die induktive Erwärmung (79) der Reaktor (80) auf eine Temperatur minimal von 100°C, maximal 500°C erwärmt wird,

- Durch die Erwärmung der Schüttung im Reaktor (80), das Mangan(Ill)oxid den Sauerstoff abgibt und minimal zu 95%, maximal zu 100% zu Mangan(I)oxid reduziert wird,

- Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Helium (64) im Reaktor (80) auf eine minimale Temperatur von 200°C, maximal 400°C erwärmt wird,

- durch die Erwärmung des Gasgemisches aus Kohlenmonoxid und Helium (64) im Reaktor (80) die Temperatur im Reaktor (80) auf eine minimale Temperatur von 50°C, maximale Temperatur von 200°C abgekühlt wird,

- Das im Reaktor (74) eine Schüttung aus Metalloxidpellets vorhanden ist, die aus Mangan(Il)oxid mit einer minimalen Schichtdicke von 1um, maximal von 100um den keramischen Grundkörper aus Aluminiumoxid (Al2Os) ummantelt sind,

- Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Helium (76) aus dem Reaktor (80) wird im Reaktor (74) mit Hilfe der Eisenoxidpellets (71) in Kohlenmonoxid minimal mit 75%, maximal 98% umgewandelt wird,

- Durch das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Helium (76) das Mangan(Il)oxid (MnO) zu Mangan(Ill)oxid (MnO2) umgewandelt wird,

- Durch die induktive Erwärmung (70) der Reaktor (74) auf eine Temperatur minimal von 100°C, maximal 500°C erwärmt wird,

- Durch die Erwärmung der Schüttung im Reaktor (71), das Mangan(Ill)oxid den Sauerstoff abgibt und minimal zu 95%, maximal zu 100% zu Mangan(I!)oxid reduziert wird,

- das gasförmige Gemisch aus Helium und Kohlenstoff aus den Reaktoren (74,80) über den Wärmetauscher (87) auf eine minimale Temperatur von 25°C, maximal auf 50°C abgekühlt wird,

- Das gasförmige Helium (90) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal 100 bar hat,

- Das Helium (90) in einem Gaswäscher (88) mit Wasser auf eine minimale Temperatur von 5°C, maximale Temperatur von 50°C abgekühlt wird,

- Der Kohlenstoff im Helium (90) im Gaswäscher (88) bis auf eine minimale Konzentration von 1 ppm, eine maximale Konzentration von 10 ppm gereinigt wird,

- Der Reaktor (74) als zylindrische Schale ein minimales Volumen von 1m®, maximal von 10m® hat,

- Der Reaktor (74) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal von 100bar hat,

- Der Reaktor (74) eine minimale Temperatur von 100°C, maximal von 1400°C hat

- Der Reaktor (80) als zylindrische Schale ein minimales Volumen von 1m®, maximal Gi

von 10m® hat, Gil - Der Reaktor (80) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal von 100bar hat, (M - Der Reaktor (80) eine minimale Temperatur von 100°C, maximal von 1400°C hat a

Der Sauerstoff (93) aus den Reaktoren (74,80) über den Wärmetauscher (92) auf eine minimale Temperatur von 25°C, maximal 50°C gekühlt wird,

Der Sauerstoff (93) aus den Reaktoren (74,80) einen minimalen Druck von 50 bar, maximal 100 bar hat.