AT129309B - Ferfahren zur Gewinnung eines hochwertigen, zur Reduktion von oxydischen Erzen u. dgl. geeigneten wasserstoffreichen Gases aus Destillationsgasen u. dgl. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Gewinnung eines hochwertigen, zur Reduktion von oxydischen Erzen u. dgl. geeigneten wasserstoffreichen Gases aus Destillationsgasen u. dgl. 



   Man hat bereits vorgeschlagen, Kohlenwasserstoffe mit Hilfe von Wasserdampf, Kohlensäure oder Luft durch Verbrennung oder durch Überleiten über Kontaktsubstanzen in Kohlenoxyd-Wasserstoffgemische überzuführen. So werden nach einem bekannten Verfahren kohlenwasserstoffhaltige   Gasgemisehe   in Gegenwart einer zur Verbrennung unzureichenden Menge Sauerstoff oder Luft in Wassergasgemische übergeführt, die erhaltenen Reaktionsgase nach Abkühlung mit Wasserdampf umgesetzt und die entstandene Kohlensäure in bekannter Weise entfernt. Die nach den bekannten Verfahren vorgenommene Behandlung von Kohlenwasserstoffen geschieht in der Hauptsache zu dem Zweck, Wasserstoff, Wasserstoff-Stickstoffgemisch oder Wassergas für die Ammoniaksynthese oder für den Methanolprozess zu gewinnen.

   Dieser Verwendungsweise steht anscheinend das trotz mehrfacher Umsetzung iibrigbleibende Methan nicht im Wege. Wenn man jedoch mit einem derartigen Gasgemisch Reduktionprozesse, z. B. die Gewinnung von Metallen aus oxydischen Erzen, ausführen will, so wird das Erz bzw. das oxydische oder oxydhaltige Metall zwar reduziert, gleichzeitig tritt aber durch die Einwirkung des in dem verwendeten Gasgemisch enthaltenen Methans eine derartige Aufkohlung ein, dass es einer besonderen Behandlung des anfallenden Erzeugnisses bedarf. 



   Nach einem weiteren Vorschlag, welcher Gegenstand eines älteren Patentes bildet, soll eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenoxyd dadurch hergestellt werden, dass Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf und Sauerstoff bei Temperaturen über 1000  C in Gegenwart eines   Wasserdampfüberschusses   und bei Unterdruck zur Reaktion gebracht werden. Bei diesem Verfahren vollzieht sich die Umsetzung rein thermisch. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überführung von Destillationsgasen, Kohlenwasserstoffen oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasgemischen in ein wasserstoffreiches, kohlenwasserstofffreies Gas, bei welchem auf die Ausgangsgase ebenfalls bei   10000 oder oberhalb   dieser Temperatur Wasserdampf zur Einwirkung gebracht wird. Es wurde aber gefunden, dass die Umsetzung sich erheblich beschleunigen lässt und Massnahmen, wie Erzeugung eines Unterdrueks und Anwesenheit von   überschüssigem   Wasserdampf, für die Umsetzung nicht erforderlich sind, wenn die Ausgangsgase mit den überhitzten Wasserdampf über Katalysatoren geleitet werden.

   Als Katalysatoren eignen sich besonders Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Aluminium, Mangan, Silizium, Kupfer, Vanadin, Wolfram und deren Legierungen oder Mischkristalle sowie Verbindungen des Kohlenstoffes mit den genannten Metallen, z. B. Siliziumkarbid, Chromkarbid, Eisenkarbid usw. 



   Die Reaktion wird zweckmässig in einem von aussen beheizten Kanal aus feuerfestem Material   durchgeführt.   Dabei hat sich gezeigt, dass Karborundum, d. h. das Siliziumkarbid, als feuerfestes Material besonders geeignet ist und gleichzeitig den Prozess katalytisch ausserordentlich günstig beeinflusst. Die Versuchsanordnung kann so gestaltet werden, dass man in einem feuerfest ausgemauerten Kanal Rohre aus hitzebeständigem Material einlagert. In diese Rohre wird der Katalysator eingefüllt, so dass Beheizungs-   fläche   und Kontaktsubstanz sich in ihrer katalytischen Wirkung gegenseitig ergänzen. Um der bei den hohen angewendeten Temperaturen eintretenden Verringerung der Festigkeit des Materials zu begegnen, kann man die Rohre auf stützende Unterlagen aus feuerfestem Material auflagern.

   Die Auflagerung braucht nicht der ganzen Länge nach zu erfolgen, sondern nur in einzelnen Punkten, deren Abstand entsprechend den angewendeten Temperaturen und den Eigenschaften des Materials gewählt wird. 



   Zur Erreichung der für die Reaktion geeigneten Temperatur kann die Wärme im Reaktionsraum selbst erzeugt werden, indem man sieh der Induktionswirkung   hochgespannter   oder hochfrequenter Ströme bedient. Hiebei kann entweder in der Weise verfahren werden, dass der als Katalysator verwendete Stoff die elektrische Energie selbst aufnimmt und sich dabei auf die gewünsehte Temperatur erwärmt oder dass man im Reaktionsraum geeignet gestaltete Metallkörper anordnet, die vornehmlich die Aufgabe haben, die elektrische Energie aufzunehmen und in Form von Wärme auf den schlecht leitenden Katalysator und das Reaktionsgemisch zu übertragen. Die Metallkörper können rohrförmig sein, sie können aber auch eine andere Gestalt haben.

   Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens spielt nicht nur die Wärmewirkung der Metallkatalysatoren, sondern auch ihre Ionenwirkung eine wesentliche Rolle. Zur Erzielung eines   grösseren Durehsatzes   ist es zweckmässig, die Ausgangsstoffe vorzuwärmen, ohne dass eine wesentliche Änderung in der Zusammensetzung des Ausgangsgemisches eintritt. Die zur Vorwärmung aufzubringende Wärme wird man zweckmässig den bei dem Prozess gebildeten Abgasen entnehmen. Das Ausgangsmaterial wird zweckmässig vor der Einführung in den Reaktionsraum in bekannter Weise von Schwefelverbindungen befreit. 



   Die Durchführung der Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert. 



  Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Vorriehtung zur Erzeugung des wasserstoffreiehen   Gasgemisehes   

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 aus Kohlenwasserstoffen in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie a-b der Fig. 1, und Fig. 3-6 sind   Längs-bzw. Querschnitte durch   in einem feuerfest ausgemauerten Kanal eingelagerte
Rohre mit einer   Einricntung   zur Induktionsheizung des Reaktionsraumes mit Hilfe   hochgespannter   oder hochfrequenter Ströme. 



   In Fig. 1 sind   A   die mit Katalysatoren gefüllten Reaktionsrohre. Jedes der Rohre ist mit einem   spiralförmigen   Heizmantel B umgeben, so dass die bei a eintretenden Heizgase gezwungen sind, durch die längs der Rohre gebildeten Hohlräume zu wandern. Die Heizgase verlassen den die Rohre   A   umgebenden Gesamtkanal bei E, während für die Reaktionsgase eine gemeinsame Abführung D vorhanden ist. 



   Die Fig. 3 und 4 bzw. 5 und 6 zeigen Einrichtungen zur   Durchführung   der Erfindung, bei denen der Reaktionsraum durch Induktion mit Hilfe   hochgespannter   oder hochfrequenter Ströme geheizt wird. In beiden Fällen besteht das mit einer Hoehfrequenzspule umgebene Ofenrohr F aus isolierendem Stoff. Das ganze System ist von einem feuerfesten Mantel umschlossen. Die Einrichtung nach den Fig. 3 und 4 arbeitet mit Katalysatoren aus schlechten Leitern, wie Karborundum. Da diese sich durch die Induktionswirkung nicht erhitzen, so ist zwischen dem Ofenrohr und den Katalysatoren, die in Fig. 3 durch Kreise angedeutet sind, ein Metallhohlzylinder g angeordnet, der bei Inbetriebnahme der Hochfrequenzspule durch die Induktionswirkung auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird.

   Durch die strahlende Wärme des Metallzylinders g werden wiederum die eigentlichen Katalysatoren erwärmt. 



  Hiebei übt der Metallzylinder g ebenfalls katalytische Wirkungen aus. 



   Bei der Ausführungsform der Einrichtung nach den Fig. 5 und 6 bestehen die Katalysatoren aus Metallkörperehen und schlecht leitenden Stoffen (Metallkarbiden), die in inniger Mischung in das Ofenrohr F eingefüllt sind. In Fig. 5 sind die schlecht leitenden Katalysatoren durch Kreise und die gut leitenden durch Rechtecke angedeutet. Die Metallkörper werden durch die Induktionswirkung der das Rohr F umgebenden   Hoehfrequenzspule   erhitzt und übertragen die entstehende Wärme auf die schlecht leitenden Katalysatoren. Die Metallkörper und die Sehlechtleiter sind, wie gesagt, beide als Katalysatoren wirksam, so dass auch hier eine doppelte Kontaktwirkung eintritt. 



   Durch das vorliegende Verfahren wird ein für Reduktionszwecke gut verwendbares Gas aus   Eestillationsgasen,   Kohlenwasserstoffen oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasgemischen gewonnen. Gegen- über den nach bekannten Verfahren gewonnenen Gemischen zeichnet es sieh durch das vollkommene Fehlen jeglicher Kohlenwasserstoffe aus. Das gleichzeitig anfallende Kohlenoxyd wirkt infolge seiner niederen Konzentration ebenfalls günstig auf den   Reaktionsprozess   ein. Das nach dem Verfahren gewonnene Gemisch ist aber nicht nur als Reduktionsmittel, sondern auch zu zahlreichen andern Zwecken geeignet. 



   Beispiel : 50   Koksofengas (2-6% CO, 2-2% schwere Kohlenwasserstoffe, 1% 0 6%   CO,   22-4% CH4, 53-7% H2   und 12-1% N2) werden mit   12     überhitztem Wasserdampf über   einen aktivierten   Cr/AI- Kontakt   bei einer Temperatur von   11000 geleitet.   Es entsteht ein Gas von folgender Zusammensetzung :   20%   CO,   71% H,   und 9%   N2.   



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung eines hochwertigen, zur Reduktion von oxydischen Erzen, Eisenoxyden und oxydhaltigem Eisen geeigneten wasserstoffreichen Gases aus Destillationsgasen, Kohlenwasserstoffen oder kohlenwasserstoffhaltigen Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Gase bei 1000  oder oberhalb dieser Temperatur zusammen mit überhitztem Wasserdampf über Katalysatoren, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Aluminium, Mangan, Silizium, Kupfer, Vanadin, Wolfram, deren Legierungen oder Mischkristalle sowie Verbindungen des Kohlenstoffes mit den genannten Metallen, z. B. Siliziumkarbid, Chromkarbid, Eisenkarbid usw., geleitet werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l. dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erhitzung des Katalysators und zur Durchführung der Reaktion benötigte Wärme in dem Reaktionsranm selbst durch die Induktionswirkung hochgespannter oder hochfrequenter Ströme erzeugt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie von geeignet gestalteten Metallkörpern, wie gut leitenden Metallzylindern (g), aufgenommen und in Form von Wärme auf den schlechter leitenden Katalysator und das Reaktionsgemiseh übertragen wird.