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Kontinuierliches Gasentgiftungsverfahren und Einrichtungen hiezu.
Bei Gasentgiftungsverfahren, die mit katalytiseh wirkenden, regenerierbaren Kontaktstoffen arbeiten und das giftige Kohlenoxydgas in andere ungiftige Gase umsetzen, ist es von Nachteil, wenn die Verfahrensprozesse der Kohlenoxydumsetzung und der Kontaktstoffregenerierung, wie dies bisher beabsichtigt war, in ein und demselben Raume vor sich gehen. Bei einer derartigen Ausbildung der
Apparatur muss zum Zwecke der Kontaktstoffregenerierung der Gasumwandlungsprozess (Kohlen- oxydumsetzung) periodisch unterbrochen und der Kontaktstoff zur Austreibung der Kohlensäure periodisch auf eine wesentlich höhere Temperatur gebracht werden.
Will man den Prozess der Gasumwandlung (Kohlenoxydumsetzung) nicht unterbrechen, sondern kontinuierlich gestalten, so muss man den Gasstrom von einem Kontaktraum auf einen zweiten umschalten, der bereits regenerierten, auf die Umsetzungstemperatur wieder abgekühlten Kontaktstoff enthält. Da die Verfahrensvorgänge in ihrer Dauer nicht immer übereinstimmen, so müssen sogar mehr als zwei Kontakträume vorhanden sein, um das Entgiftungsverfahren ohne Unterbrechung durchführen zu können. Die Gasführung wird in einem solchen Falle ziemlich kompliziert, unübersichtlich und kostspielig ; auch sind Wärmeverluste bei solchen Verfahrensvorgängen und Einrichtungen nicht zu vermeiden.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass ein chemischer Prozess um so günstiger verläuft, je kontinuierlicher er geführt wird. Die vorliegende Erfindung trägt diesem Gedanken dadurch Rechnung, dass sowohl der Gasumwandlungsprozess (Kohlenoxydumsetzung) als auch der Regenerationsprozess für den Kontaktstoff in getrennten Räumen, aber kontinuierlich vor sich gehen. Man erreicht dies in bekannter Weise dadurch, dass man den unwirksam gewordenen Kontaktstoff aus dem Kontaktofenraum entnimmt und durch frischen oder regenerierten Kontaktstoff ersetzt. Naturgemäss geschieht das Entnehmen des Kontaktstoffes an der unteren Öffnung des Kontaktofens und das Ersetzen des entnommenen Kontaktstoffes an der oberen Öffnung des Ofens.
Die vorliegende Erfindung sieht zwar auch eine zeitweise Entnahme von Kontaktstoff aus dem Kontaktofenraum und dessen Ersatz durch frischwirkenden (regenerierten) Kontaktstoff vor. Es geschieht dies aber nicht, wie bereits bekannt, im Masse des Unwirksamwerdens des Kontaktstoffes in bezug auf Kohlenoxydumsetzung, sondern erfindungsgemäss im Masse der Sättigung des Kontaktstoffes mit Kohlensäure, die er durch Absorption aus dem Gas aufnimmt. Der Rücktransport des Kontaktstoffes geschieht erfindungsgemäss zum Zwecke der Wärmeeinsparung im heissen Zustand.
Sowohl der Kontaktofen als auch der Regenerationsofen behalten bei der Kreislaufbewegung des Kontaktstoffes ihre Temperaturen bei und nur der Kontaktstoff ändert regelmässig seine Temperatur je nach der Behandlungsphase, in der er sich befindet, innerhalb der Temperaturgrenzen, die nach oben durch die zum Regenerieren des Kontaktstoffes notwendige Temperatur und nach unten durch jene Temperatur bestimmt wird, die im Kontaktofenraum zur Kohlenoxydumsetzung notwendig ist. Wird z. B., wie bekannt, Ankerit als Kontaktstoff angewendet, so beträgt die Temperatur im Kontaktraum etwa 400 und jene im Regenerationsraum etwa 800 C. Die kontinuierliche Führung der Prozesse in beiden Räumen bringt eine Reihe von Vorteilen mit sieh.
Es wird nicht nur an Zeit für die Umschaltung von einem Kontaktraum auf den andern sowie zum Anheizen und Abkühlen des Kontaktstoffes usw. gespart (was in der Leistung der Apparatur und bei den mit ihr erzielten Betriebsergebnissen zum Ausdruck kommt), sondern es wird auch ganz wesentlich an Wärme gespart, was für die Wirtschaftlichkeit des Gasentgiftungsverfahrens ausschlaggebend ist. Der Gasentgiftungsprozess ist um so wirtschaftlicher, je geringer der Wärmeaufwand dabei und bei allen mit ihm zusammenhängenden Prozessen
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ist. Diesem Grundsatz entsprechend, wurde das erfindungsgemässe Verfahren und die dazu erforderliche erfindungsgemässe technische Einrichtung geschaffen.
Die Aufgaben, die sieh dabei die Erfinder stellten und die Voraussetzungen, die zur Ausführung ihrer Verfahren geschaffen werden mussten, sind unter Betonung der Erfindungsgedanken im'folgenden beschrieben.
Das Verfahren stellt sieh zunächst die Aufgabe, das giftige Kohlenoxyd auf einstufigem. katalytischem Wege aus allen heute in Gaswerken erzeugten Gasen, die entweder allein oder im Gemisch als Stadtgas zur Abgabe gelangen, bis auf unschädliche Reste dadurch zu entfernen, dass es in andere ungiftige Gase, u. zw. in Wasserstoff und Kohlensäure umgewandelt wird. Letztere wird aber gleichzeitig mit der Gasumwandlung (Kohlenoxydumsetzung) aus dem Gase vom Kontaktstoff absorbiert und auf diesem Wege erfindungsgemäss entweder gänzlich oder bis auf ein gewünschtes Mass entfernt. Die Kohlensäure wird dann beim Regenerieren des Kontaktstoffes durch Erhitzen desselben ausgetrieben, so dass letzterer immer wieder für das Verfahren in gebrauchsfähigen Zustand versetzt wird.
Diese zweifache Wirkung (Kohlenoxydreinigung und Kohlensäureentfernung aus dem Gas) wird erfindungsgemäss mit Hilfe eines einheitlichen Kontaktstoffes erreicht, vornehmlich durch Ankerit, was auch die zur Ausführung des Verfahrens erforderliche technische Einrichtung vereinfacht und verbilligt. Das Verfahren ist auch mit andern ähnlich wirkenden Kontaktstoffen (auch künstlichen) erfindungsgemäss in Anwendung zu bringen.
Einem neuen Gedanken entsprechend erfolgt die an sich bekannte Auswechslung des unwirksam gewordenen Kontaktstoffes durch wirksamen, frischen oder regenerierten Stoff, dadurch, dass der Kontaktstoff den Kontaktraum (Reaktionsraum), in dem die Reaktion der Kohlenoxydumsetzung und die Kohlensäureabsorption vor sich gehen, und den Regenerationsraum, in dem der Kontaktstoff durch Erhitzen regeneriert wird, langsam ruckweise durchwandert. Dabei kehrt der Kontaktstoff nach dem Durchgang durch den Regenerationsraum stets wieder zum Kontaktraum zurück und macht somit eine kreislaufartige Wanderung, u. zw., ebenfalls einem neuen Gedanken entsprechend, im heissen Zustande.
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Die fühlbare Wärme in den entgifteten Gasen soll für verschiedentliche Zwecke des Verfahrens ausgenutzt werden, z. B. kann sie zur Erzeugung der zur Umsetzung und zur Kontaktstoffregenerierung erforderlichen Wasserdampfmengen und zur Überhitzung derselben dienen. Es ist auch ein Wärmeaustausch zwischen dem aus den Kontaktraum abziehenden mit dem im letzteren eintretenden Gase im Kontaktraum selbst möglich. Auch können die etwa 900 C heissen Verbrennungsgase aus dem Regenerationsraum vorteilhaft zur Dampferzeugung Verwendung finden. Im Falle ein kombinierter
Gas-und Dampferzeuger in Anwendung steht, findet die Ausnutzung der letzterwähnten Gase gegebenenfalls gemeinsam mit sonstiger zur Verfügung stehender Abwärme im äusseren Ringraum (Gasmantelraum) dieses Erzeugers zwecks Dampferzeugung statt.
Die Abkühlung des regenerierten Kontaktstoffes auf etwa die Temperatur, bei der seine Wiederverwendung im Kontaktraum vor sich geht, erfolgt noch im Regenerationsraum, unmittelbar bevor der Kontaktstoff diesen verlässt. Als Kühlmittel können Luft, indifferente Gase oder Dämpfe verwendet werden.
Die grundsätzliche erfindungsgemässe Ausbildung der technischen Einrichtungen ist in der Zeichnung in zwei in den Fig. 1-6 dargestellten Ausführungsbeispielen wiedergegeben.
Fig. 1 stellt einen Vertikalschnitt durch den Kontaktofen und den darunterliegenden Regenerationsofen dar und enthält auch die Nebenteile der technischen Einrichtung, wie Abhitzedampfkessel, Ekonomiser, Kontaktstoff-Förderwagen, Rohrleitungen usw. Fig. 2 und 3 sind Horizontalschnitte nach A-B bzw. C-D der Fig. l, soweit diese den Kontaktofen und den Regenerationsofen betrifft.
Fig. 4 ist ein Aufriss (Vertikalansicht) des zweiten Ausführungsbeispieles, nach welchem die Kohlenoxydumsetzung in einem vom Regenerationsofen nicht unterhalb des letzteren, sondern neben letzteren angeordnet ist. Sowohl der Kontaktofen als auch der Regenerationsofen können in Form von Kammern, Retorten u. dgl. ausgeführt werden. Die Fig. 1-4 zeigen beispielsweise Öfen mit kammerartig ausgebildeten Ofenräumen (zweiteilige Kammern). In Fig. 1 sind die Teilkammern 2 und 3 Kontakträume, während die Teilkammern 5 und 6 Regenerationsräume sind. Die Teilkammern 2 und 3 bilden gemeinsam den Kontaktofen 1, die Kammern 5 und 6 bilden den Regenerationsofen. In den Kammern 2 und 3 wird der Kontaktstoff eingelagert.
Mit Rücksicht darauf, dass die Kohlenoxydumsetzung und Kohlensäureabsorption bei verhältnismässig niederen Temperaturen vor sich geht, wird der Kontaktofen aus Eisenmaterial (wenn möglich aus zunderfestem Eisen) hergestellt ; so stellt 8 die eiserne Ofenwandung dar. Auch die Heizzüge 9, 9', 9"-9n können, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, aus Eisen angefertigt sein. Natürlich muss der eiserne Kontaktofen gegen Wärmeverluste aussen durch eine
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Das zu entgiftende Gas strömt abwechselnd durch die Leitungen 11 oder 12 in die Kontaktkammern ein und abwechselnd durch die Leitungen 11'und j ! (Fig. 2) aus den Kontaktkammern ab.
In den Leitungen 11 und 12 bzw. 11'und 12'befinden sich Absperrorgane 13, 14 bzw. 13', 14' (Fig. 2), die entsprechend so geschaltet werden, dass das zu entgiftende Gas das eine Mal die Kammer 2 von unten nach oben und die Kammer 3 von oben nach unten durchströmt und das andere Mal die Kammer 3
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strömt gleichzeitig und ununterbrochen bei 7 Wasserdampf in den Kontaktofen ein. Dieser Wasserdampf zieht jeweilig mit dem von oben nach unten strömenden Gas durch den Kontaktstoff, also das eine Mal geht der Wasserdampf durch die Kammer 3 und das andere Mal durch die Kammer 2. Es findet somit die Kohlenoxydumsetzung einmal in der Kammer 3 und das andere Mal in der Kammer 2 statt.
Im ersteren Falle durchströmt das umzusetzende (zu entgiftende) Gas zuerst in die Kammer 2 ein, wo es sich an dem Kontaktstoff vorwärmt (wenn möglich bis zur Umsetzungstemperatur) und gelangt in diesem Zustande nach Sättigung mit dem bei 7 eintretenden Wasserdampf in die Kammer j.
Nach dem Wechsel der Gasstromrichtung in der darauffolgenden Betriebsperiode tritt das umzusetzende (zu entgiftende) Gas in die Kammer 3 ein und wärmt sich hier an dem Kontaktstoff vor, um in diesem Zustande nach der Sättigung mit dem bei 7 eintretenden Wasserdampf in die Kammer 2 einzutreten, wo die Kohlenoxydumsetzung vor sich geht. Da sowohl die Kohlenoxydumsetzung als auch die Kohlensäureabsorption exotherme Prozesse sind, die im Kontaktstoff eine Temperatursteigerung hervorrufen, so dient die Gasvorwärmung in der Kontaktkammer gleichzeitig dazu, um die entstandene Mehrwärme aus dem Kontaktstoff abzuführen. Die Temperatur in diesem Kontaktraum sinkt wieder auf jene herab, die der Kontaktstoff haben muss, um in der darauffolgenden Betriebsperiode die Kohlenoxydumsetzung wieder vornehmen zu können.
Eine teilweise Vorwärmung des umzusetzenden (zu entgiftenden) Gases kann auch dadurch herbeigeführt werden, dass das Gas, bevor es in die Kammer eintritt, durch die Heizzüge 9,9'usw. geleitet wird. Das Gas führt in diesem Falle natürlich auch einen Teil der im Kontaktstoff durch die exothermen Prozesse aufgespeicherte Wärme ab. 9,9'usw. dienen als Heizzüge eigentlich nur bei der Inbetriebnahme des Ofens, da dieser nur beim Anheizen, d. h. beim Erwärmen des Kontaktstoffes auf die Umsetzungstemperatur beheizt wird. Die Inbetriebnahme des Ofens kann z.
B. dadurch geschehen, dass die in den Regenerationskammern 5 und 6 des Regenerationsofens 4 entstehenden heissen Abgase bei geöffneter Klappe 17 in der Leitung 18 und durch die Leitung 19 nicht über den Ekonomiser 20 in den Kamin 21 strömen, sondern dass durch entsprechende Einstellung der Klappen 22, 23 und 24 diese Gase oder ein Teil derselben durch die Leitung 18'in die Heizzüge 9,9'
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usw. des Kontaktofens 1 geführt werden. Aus diesem treten diese Abgase durch die Leitung 18"bei geöffneter Klappe 24 in den Kamin 21. Besitzt der Kontaktstoff in den Kontaktkammern 2 und 3 die richtige Umsetzungstemperatur, werden die Klappen 23 und 24 geschlossen und die Klappe 22 geöffnet.
Die an den Kontaktofen angeschlossene Leitung 15 mit dem Absperrorgan 16 dient bloss zur Entlüftung des Kontaktofens bei seiner Ausserbetriebnahme.
Die Beheizung des Regenerationsofens 4 (die auch als Innenbeheizung der Räume 5 und 6 aus- fahrbar wäre) erfolgt durch das durch die Leitung 26 zugeführte Heizgas (Generatorgas u. dgl. ), das in den Kanälen 27,27', 27"mit der nötigen, aus 26' (Fig. 3) kommenden Verbrennungsluft zusammen-
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tionsräume 5 und 6 findet dermassen statt, dass eine vollständige Regeneration des darin vorüber- gehend zu lagernden Kontaktstoffes erfolgt. Die durch 28 bei geöffneter Klappe 29 abströmenden Verbrennungsgase der vorerwähnten Heizgase kommen in einen Abhitzedampfkessel :C zur Aus- nutzung ihrer fühlbaren Wärme.
Sie können je nach der Stellung der Klappen 31 und 32 aus dem Abhitzedampfkessel 30 abgeführt werden. Ist. 11 geschlossen und 32 geöffnet, so strömen die Gase
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geleitet werden (natürlich nur in dem Falle, dass diese Heizzüge, wie vorhin erwähnt, nicht zur Vorwärmung des umzusetzenden Gases dienen) und von dort aus entweder durch die Leitung 18'über den Ekonomiser 20 in den Kamin 21 oder durch 18"bei-Umgehung des Ekonomisers direkt in den Kamin 21 geführt werden. Der Ekonomiser 20 liefert (im Ausführungsbeispiel) durch die Speiseleitung 4f)
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rationsofens ein.
Er überhitzt sich an dem dort befindlichen Kontaktstoff, kühlt denselben bis etwa auf die Umsetzungstemperatur, die der Kontaktstoff beim Wiedereinsetzen in den Kontaktraum haben soll, ab und tritt in überhitztem Zustand in die Regenerationskammern 5 und 6 ein. Die Regeneration des Kontaktstoffes findet dort in Gegenwart (eventuell) von Wasserdampf statt, was das Regenerieren beschleunigt. Das Einblasen von Dampf kühlt den regenerierten Kontaktstoff gleichzeitig soweit ab, dass seine Temperatur etwas höher als die Umsetzungstemperatur ist, wodurch der beim Rücktransport des Kontaktstoffes zum Kontaktofen eintretende geringe Wärmeverlust gedeckt wird. Eine Unterkühlung muss im Kontaktstoff vermieden werden, da diese Wärmeverluste mit sieh brächte und den Kontaktstoff gegebenenfalls auch nachteilig beeinflussen könnte.
Die Abkühlung des regenerierten Kontaktstoffes könnte auch mit andern Mitteln, wie Luft, indifferente Gase, erzielt werden. welche direkt durch den Kontaktstoff geleitet werden. Da die Wärme, welche die Kühlmittel aufnehmen, beim Abkühlen des Kontaktstoffes (Ankerit wird z. B. von etwa 800 auf etwa 4000 C abgekühlt). zur Dampferzeugung oder sonstwie im Verfahren nutzbringend verwendet wird, wird Wärme eingespart, was durch eine Verringerung des Wärmeaufwandes für das Regenerierien des Kontaktstoffes zum Ausdruck kommt.
Will man die in den Regenerationsräumen 5 und 6 ausgetriebene Kohlensäure zwecks anderweitiger Verwendung gewinnen, so kann man das Kohlensäuredampfgemisch, welches beim Regene- rieren des Kontaktstoffes entsteht, bei geschlossener Klappe 17 und bei geöffneter Klappe 3S mit Hilfe der Leitung 39 absaugen.
Der Unterteil des Regenerationsofens 4 ist als Sammelraum 41 für den bereits regenerierten und-wie vorerwähnt-bis nahe zur Umsetzungstemperatur des Gases (im Kontaktofen) abgekühlten Kontaktstoff ausgebildet. Aus dem Raum 35 wird der Kontaktstoff rationsweise in den Sammelraum 41 geschafft. Dieser besitzt an seinem unteren Ende eine Absperrvorrichtung 42. Beim Öffnen dieser Absperrvorrichtung gleitet der angesammelte heisse Kontaktstoff aus 41 in die darunterbefind- liehe Fördereinrichtung, mittels welcher er wieder zum Regenerationsraum rückbefördert wird.
Die Fördereinrichtung für den Transport des heissen Kontaktstoffes kann verschiedenartig ausgeführt werden. Auch kann sie so ausgestaltet werden, dass bei Nebeneinanderanordnung von Kontaktofen und Regenerationsofen (Fig. 4) der Kontaktstoff sowohl vom Regenerationsofen unten zum Kontaktofen nach oben oder vom Kontaktofen unten zum Regenerationsofen oben befördert werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist als Fördereinrichtung ein Fördergefäss 4. 3 (oder mehrere solche Gefässe) vorgesehen, das oben eine Absperrvorrichtung 44 und unten eine solche 45 besitzt.
Dieses, natürlich für den Transport des Kontaktstoffes im heissen Zustand geeignete Fördergefäss wird mit einem Vertikalaufzug oder sonst mit einer Hebevorrichtung in gefülltem Zustand hoch-
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Fördergefässes gleitet der Kontaktstoff durch den darunterbefindlichen Gichtbunker 47 bei geöffneter Absperrvorrichtung 48 (in geöffneter Stellung 48'gezeichnet) in den Vorratsbunker 49. Von hier aus wird der Kontaktstoff rationsweise in die darunter befindlichen Kontaktofenräume 2 und 3 geschafft. Aus diesen Räumen wird unten die gleiche Menge an unwirksam gewordenen bzw. mit Kohlensäure gesättigten Kontaktstoff rationsweise abgezogen.
Er fällt (Ausführungsbeispiel Fig. 1)
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in ein trichterförmig ausgeführtes Gefäss 66, ohne dabei mit der Aussenluft in Berührung zu kommen, da letzteres ummantelt (62) ist. 66 bildet den Einlauftrichter zu den Regenerationsräumen 5 und 6, doch kann der Kontaktstoff aus 66 in die Regenerationskammern nur dann gelangen, wenn die Absperrvorrichtung 65 mit Hilfe der Vorrichtungen 67 und 67'geöffnet wird, wie dies in Fig.] dargestellt ist. Ist die Absperrvorrichtung 65 geschlossen, also in die Lage 65'gebracht, so sind die Kontakträume 5 und 6 von dem durch 62 ummantelten Raum dicht abgeschlossen.
Im gleichen Masse wie der Kontaktstoff durch Öffnen von 65 rationsweise in die Räume 5 und 6 eingebracht wird, wird er aus den darunterbefindlichen Raum 35 rationsweise in den Raum 41 geschafft.
Zu dem rationsweisen Einbringen des Kontaktstoffes von einem Raum in den andern bzw. zum rationsweisen Ausbringen des Kontaktstoffes aus einem Raum in den andern bedient man sich erfindungsgemäss der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtungen.
Eine solche Vorrichtung besteht aus einem Absperrventil, das einen hülsenartigen Aufsatz trägt und die unter einem darüberliegenden festen kegelförmigen oder dachförmigen Ablenkkörper für den Kontaktstoff gehoben und gesenkt werden kann. Im gehobenen Zustande trennt das Absperrventil die beiden Räume gasdicht voneinander ab und der hülsenförmige Aufsatz dämmt den Kontaktstoff allseitig ab. Im gesenkten Zustande gibt das Absperrventil die Einlauföffnung für den Kontaktstoff frei, der bei gesenktem hülsenförmigen Aufsatz von einem Raum in den darunterbefindlichen andern Raum gleiten kann, bis die Absperrvorrichtung samt dem hülsenförmigen Aufsatz wieder in die Höchstlage gebracht wird.
In Fig. 1 deuten 50, 69, 68 die Ablenkkörper für den Kontaktstoff an, 52,65, 70 die Absperrventile und 51, 60, 69 die hülsenförmigen Aufsätze auf den Ventilkörpern.
51', 52', 60', 61', 70'deuten die Ventilkörper mit den hülsenförmigen Aufsätzen in andern Lagen (gehobenes oder geschlossenes Ventil) an. 53, 53', 6. 3, 63'stellen Einrichtungen zum mechanischen Heben und Senken des mit einer Hülse kombinierten Absperrventils schematisch dar. Dieses Zusammenspiel der Vorrichtungen für das rationsweise Ein-und Ausbringen des Kontaktstoffes in die Ofenräume schafft mit der äusseren Fördereinrichtung (dem als Beispiel beschriebenen und schematisch dargestellten Fördergefäss und Vertikalaufzug) den erfindungsgemässen Kreislauf des Kontaktstoffes im heissen Zustande.
Die in Fig. 1 dargestellten Bunkerräume 49 und 62, deren Böden oder Innenteile 64 zum leichten Gleiten des Kontaktstoffes abgeschrägt sind, dienen mit den vorerwähnten Absperrvorrichtungen zum Ein-und Ausschleusen des Kontaktstoffes in und aus den Kontaktofenräumen. Damit aus letzteren beim Öffnen der Absperrvorrichtungen kein brennbares Gas in die Bunkerräume 49, 62 gelangen kann, werden diese Räume unter einem Überdruck gegenüber den Kontaktofenräumen gehalten. Dies kann man entweder mittels Dampf oder mittels inerter Gase bewerkstelligen.
Z. B. kann man mit Hilfe eines Ventilators 56 durch die Leitung 57 aus der Leitung 18 eine Teilmenge der aus dem Kontaktstoff beim Regenerieren ausgetriebene Kohlensäure absaugen und diese durch die Leitungen 55, 55'in die Bunkerräume 49, 62 drucken. Öffnet sich eines der Absperrventile gegenüber den Kontakträumen 2, 3, so kann zwar Kohlensäure aus den Bunkern 49, 62 in diese Räume eindringen, aber kein Gas aus 2, 3 nach 49,62 entweichen.
In Fig. 2 ist ein nach A-B (Fig. 1) geführter Horizontalquerschnitt durch den Kontaktofen 1 schematisch dargestellt, der den Übergang des im Ausführungsbeispiel gewählten rechteckigen Kammern- querschnittes in die kreisrunde Form bei den Verschlüssen sowie die Kammerteilung zu erkennen lässt. Die Leitungen 11 und 12 mit den Absperrschiebern 1. 3, 14 dienen, wie bei Fig. 2 beschrieben, abwechselnd zur Zuleitung des zu entgiftenden Gases aus den Kontaktöfen. Das zu entgiftende Gas strömt in der einen Betriebsperiode, z. B. durch 11 zunächst in die Heizzüge 9-9" (wo es sieh bei gleichzeitigem Wärmeentzug aus den Kontaktstoff vorwärmt) und von hier aus in die Kontaktkammer. 2 (wo es sieh heuerlieh vorwärmt).
Aus Kammer 2 strömt das Gas durch 3 (wo es sich in Gegenwart von Wasserdampf umsetzt, wobei gleichzeitig auch die Kohlensäureabsorption vor sieh geht) und zieht dann durch die Leitung 11'ab. Bei dieser Gasströmung sind die Absperrorgane 13, 1. 3' offen und 14, 14' geschlossen. In der andern Betriebsperiode sind 14, 14'offen und 1. 3, 1. 3' geschlossen, wodurch das
Gas durch die Leitungen 12 in den Kontaktofen ein- und durch 12'aus demselben strömt. Dabei strömt das Gas durch die Heizzüge 9-9" zuerst in die Kontaktkammer 3 ein (wo es neuerlich vorgewärmt wird) und gelangt von 3 nach 2 (wo die Umsetzung in Gegenwart von Wasserdampf vor sichgeht). Die Leitungen M' und. M" dienen bloss zum Anheizen des Kontaktofens mit Hilfe der heissen aus dem Regenerationsofen stammenden Abgase.
In Fig. 3 ist ein nach C-D (Fig. 1) geführter Horizontalquerschnitt durch den Regenerationsofen 4 schematisch dargestellt, der ähnlich wie in Fig. 2 den Übergang des rechteckigen Kammerquerschnittes 5, 6 in die kreisrunde Form bei den Verschlüssen sowie die Kammerteilung erkennen lässt. Durch die Leitung 26 können entweder heisse Abgase zum Aufheizen oder "Brennen" des in den Kammern 5 und 6 befindlichen Kontaktstoffes zwecks seiner Regeneration oder ein Brenngas geleitet werden. In letzterem Falle wird durch die Leitung 26'die Verbrennungsluft zugeführt.
Die heissen Abgase oder Verbrennungsgase durchziehen entweder die Heizzüge 25, 25', 25"und heizen von hier aus den Kontaktstoff auf oder sie berühren letzteren selbst, bevor sie durch die Leitung 28 zum Abhitzedampfkessel abgeführt werden.
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In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsart als Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, u. zw. befindet sich der Regenerationsofen nicht unterhalb des Kontaktofens, sondern beide sind gleichfalls als Kammern nebeneinander angeordnet. Die Anlage baut sich dadurch niedriger und auch die beispielsweise angegebene Fördereinrichtung wird einfacher. Die Inneneinrichtung des Kontaktofens und des Regenerationsofens ist auch in diesem Ausführungsbeispiel gleich jener der in Fig. 1-3 zur Darstellung gebrachten. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der zu regenerierende Kontaktstoff nicht unmittelbar vom Kontaktofen 1 in den Regenerationsraum 4 wandert, sondern gleich in die Fördereinrichtung gelangt, die wieder vorteilhaft aus einem oder mehreren Transportwagen, die mittels eines Vertikalaufzuges Niveauunterschiede bewältigen, bestehen.
Der aus dem Sammelraum 71 des Kontaktofens 1 ausgebrachte Kontaktstoff wird in den Wagen 43 gefüllt, der ihn mit Benutzung des im Schema angedeuteten Vertikalaufzuges 73 zum Füllbunker 72 des Regenerationsofens 4 bringt.
Der Wagen 43 gelangt dabei in die Lage 43'. Es werden vorteilhaft zwei Wagen in Betrieb genommen. Der zweite Wagen bringt den regenerierten Kontaktstoff vom Regenerationsofen wieder zum Kontaktofen zurück. Der Wagen 43"gelangt dabei in die Stellung 4 : 3/1'. Der Kreislauf des Kontaktstoffes ist somit auch bei dieser Anordnung des Kontakt-und des Regenerationsofens möglich.
Mehrere Kontakt-und Regenerationsofen werden zu einer Kontaktofen-und Regenerationsofenbatterie derart zusammengefügt, dass alle Öfen mit der beschriebenen Fördereinrichtung bedient werden können und die derart ausgebildet ist, dass der aus den einzelnen Kontaktöfen"ausgetragene", zu regenerierende Kontaktstoff in jedem beliebigen Regenerationsofen sowie umgekehrt, der in den einzelnen Regenerationsöfen regenerierte "ausgetragene" Kontaktstoff in jeden beliebigen Kontaktofen "aufgegeben" werden kann.
Durch eine derartige Einrichtung ist es möglich, nicht nur den ausgetragenen"Kontaktstoff vor Wärmeverlusten bestens zu schützen (indem man ihn mit tunlichster Raschheit bei jenen Kontakt-oder Regenerationsofen aufgibt", die gerade einer Kontaktstoffzufuhr bedürfen), sondern alle Öfen derart anzuordnen, auszubilden, auszustatten und zu betreiben, dass der Gesamtwärmebedarf auf das möglichst geringste Mass beschränkt bleibt.
In Fig. 5 stellen ?-jf" die Kontaktöfen und 4-4"die Regenerationsofen dar. Durch eine einheitliche Fördereinrichtung, die aus der Schienenlage 74 und 74', den Aufzügen 7. 3 und 73'und den motorisch betriebenen Transportwagen 4. 3, 4. 3', 4. 3"... 4. 3" besteht, können alle Öfen in der erwähnten Weise bedient werden. Die einzelnen Kontaktöfen brauchen nicht unbedingt doppelschächtig sein, d. h. mit geteiltem Kontaktraum ausgeführt werden, sondern man kann z. B. das beschriebene Verfahren auch in der Weise ausführen, dass je zwei benachbarte Kontaktöfen miteinander derartig zusammengeschaltet und betrieben werden, wie die geteilten Kontaktöfell mit geteilten Kammern.
Eine derartige Ausführungsform ist die Anwendung des Verfahrens und der dazugehörigen Einrichtung im Falle der Entgiftung von Wassergas bzw. der Konvertierung desselben. In Fig. 6 ist schematisch im Grundriss die Anordnung der einzelnen Apparate für einen kombinierten WassergasDampferzeuger mit Abwärmegewinnung dargestellt. An Stelle der zu einer solchen Anlage gehörigen Zündkammer (Verbrennungsraum für Warmblasegase) dient der Regenerationsofen 4, wobei die Kontaktmasse das Material für die Wärmeaufspeicherung ist. Im vorliegenden Beispiel wurde angenommen, dass zur Schonung des Kontaktstoffes der Flugstaub sowie sonstige Verunreinigungen (auch bituminöse Bestandteile) sowohl aus dem Blasegas als auch aus dem Wassergas entfernt werden, bevor die Gase mit dem Kohlenstoff in Berührung kommen.
Die im Generator 75. der ein kombinierter Gas-und Dampferzeuger für höheren Dampfdruck ist, in der Warmblaseperiode erzeugten Warm-
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gelangen in die Reinigung 78, die im Ausführungsbeispiel als Kühlwäscher gedacht'ist. In diesem Apparat werden die Blasegase durch intensive Berührung mit eingespritztem Wasser vom Flugstaub befreit, wodurch natürlich deren fühlbare Wärme verlorengeht. Um diesen Verlust möglichst gering zu halten, wird der grösste Teil dieser Wärme im Wärmeaustauscher 77 nutzbar gemacht, z.
B. im Ausführungsbeispiel durch Vorwärmung der Generatorunterluft und der vom Luftgebläse 79 kommenden Verbrennungsluft der Warmblasegase im Regenerationsraum 4 bzw. auch durch Vorwärmung der Generatorluft, die im Generatorschacht 75'"unten eingeblasen wird. Die Reinigung mittels dieses Strahlwäschers 78 wird man dann vorziehen, wenn das Wassergas aus einem Brennstoff hergestellt wird, der keine oder nur wenig bituminöse Bestandteile enthält (z. B. Koks). Bei Verwendung bitumenreicher Brennstoffe (z. B. Braunkohle) wird die elektrische Reinigung vorzuziehen sein. In diesem Falle kann der Wärmeaustauscher 77 unter Umständen entfallen.
Die gereinigten Warmblasegase strömen dem Regenerationsraum 4 zu, wo sie unter Luftzusatz aus der Luftleitung 80 bei geöffnetem Absperrorgan 81 verbrannt werden. Dabei wird der in 4 gerade befindliche Kontaktstoff auf jene Temperatur gebracht, die zum Regenerieren (Austreiben der Kohlensäure aus dem Kontaktstoff) erforderlich ist. Die heissen Verbrennungsgase strömen bei geöffnetem Absperrorgan 82 weiter in den äusseren Ringraum (Gasmantelraum) 75'des kombinierten Gas-und Dampferzeugers 75, wo sie sich an der dort vorgesehenen Kesselheizfläche abkühlen und in der Richtung gegen den Kamin 8 : 3 abströmen. Vor dem Eintritt der gekühlten Verbrennungsgase in letzteren, können diese in einem Ekonomiser 84
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noch weiter herabgekühlt werden.
Letzterer wärmt das Speisewasser für den Dampfkessel 75"des Generators 75 vor.
Nach der Warmblaseperiode erfolgt die Gasungsperiode, die beispielsweise folgendermassen vor sich geht : wird "von oben nach unten"gegast, so ist der Heissgassehieber 76 geschlossen und der Wasserdampf strömt im allenfalls überhitzten Zustand durch die Dampfleitung 85 bei geöffneten Absperrorgan 86 ein. Natürlich wird die Generatorunterluft vorher durch Schliessen des Absperr-
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geschlossen. Das im Schacht 75"'des Generators 75 erzeugte Wassergas tritt unten beim Generator aus und gelangt in die Gasleitung 88, durch die es bei geöffnetem Absperrorgan 89 durch den Wärme- austauscher 77 oder Reiniger (Strahlwascher 78) zuströmt.
Das gereinigte Wassergas gelangt dann auf dem gleichen Weg wie die Warmblasegase in der vorangegangenen Warmblaseperiode in den
Regenerationsraum dz wärmt sich vorher noch im Wärmeaustauscher 90 vor (erste Stufe der Vor- wärmung) und wird im Regenerationsraum an dem dort befindlichen heissen Kontaktstoff weiter auf die im Kontaktraum 1 herrschende Umsetzungstemperatur vorgewärmt (zweite Stufe der Vor- wärmung). Dabei ist das Absperrorgan 91 offen, während das Absperrorgan 81 geschlossen ist. Das
Wassergas wird im Kontaktraum 1 umgewandelt, u. zw. setzt sich dort in Gegenwart von Wasser- dampf das Kohlenoxyd in Wasserstoff und Kohlensäure um, die sofort absorbiert wird.
Das entstehende
Wasserstoffgas (das ungefähr eine Zusammensetzung von 93% Ha und 7% N2 haben wird) strömt dem Röhrenkühler 92 zu, wobei es vorher noch im Vorwärmer 90 den Hauptteil seiner fühlbaren Wärme an das dem Regenerationsraum 4 zuströmende umzusetzende Wassergas abgegeben hat.
Im Ausführungsbeispiel Fig. 6 ist somit die Beheizung des Regenerationsraumes 4- und des
Kontaktraumes 1 eine Innenbeheizung. Natürlich könnte für den gleichen Zweck auch eine Aussenbeheizung angewendet werden. Auch könnten zwei oder mehrere Kontakt-und Regenerationsräume zur Anwendung gebracht werden, um den Gasumwandlungsprozess trotz des intermittierenden Wassergasprozesses kontinuierlich zu halten. Der Kontaktstoff selbst wird bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen ebenfalls in heissem Zustande durch die angedeutete Transportvorrichtung 73 befördert. Der Kontaktstoff nimmt dabei abwechselnd ebenfalls verschieden hohe Temperaturen an, je nachdem er zur Umsetzung im Kontaktraum 1 dient oder im Regenerationsraum 4 regeneriert wird.
Vor dem Verlassen des Regenerationsraumes wird der Kontaktstoff wie bereits im Ausführungsbeispiel Fig. 1 beschrieben, von jener Temperatur, die er beim Regenerieren hatte, auf die Temperatur, die er bei der Gasumwandlung besitzt, herabgekühlt.
Die Teilung des Kontaktraumes, wie sie bei Fig. 1 beschrieben ist, kann im Anwendungsfall der Wassergasumwandlung entfallen, da die Heizung eine Innenheizung ist. Es gibt natürlich noch eine Reihe von Ausführungsmöglichkeiten der aufgezählten grundsätzlichen Einzelteile der Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens. So kann z. B. der Kontaktofen anstatt als Kammer aus Röhrenbündeln bestehen, bei welchem der Kontaktstoff jedes Rohr innen durchwandert und ausserhalb der Röhre die Beheizungsgase strömen. Oder umgekehrt kann der Kontaktstoff um die Röhre liegend, diese an den Aussenflächen berührend, den Kontaktofen durchwandern. In diesem Falle wird die durch die exothermen Umsetzung-und Absorptionsprozesse im Kontaktstoff entstehende Mehrwärme von dem die Röhre innen durchströmenden Dampf entzogen.
In dem sich auf diese Weise überhitzenden Wasserdampf kann durch Wassereinspritzung wieder Dampf erzeugt werden, der im Reaktions-und im Regenerationsprozess wärmeeinsparend benutzt werden kann. Das dem Kontaktofen entströmende heisse Endgas kann z. B. seine Wärme auch an das einströmende Ausgangsgas abgeben. Auch der Regenerationsofen kann in verschiedener Weise ausgebildet werden, je nachdem der Regenerationsraum (oder Regenerationsräume) indirekt, d. h. unmittelbar durch das wärmeabgebende Medium beheizt wird. Auch die Art dieses wärmetragenden Mediums ist für die Ausführungsweise des Regenerationsofens bestimmend. Zum Regenerieren des Kontaktstoffes (d. h. zum Brennen") können direkt oder indirekt heisse Gase oder Dämpfe (z. B. hoch überhitzter Wasserdampf), heisse Luft u. dgl. verwendet werden.
Auch kann die Einrichtung zur Erzeugung der Brennwärme unmittelbar mit dem Regenerationsofen in Verbindung stehen, z. B. durch einen an denselben angebauten Generator für feste Brennstoffe.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kontinuierliches Gasentgiftungsverfahren mit stetiger Kontaktstoffauswechslung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenoxydumsetzungsprozess gleichzeitig mit dem Kohlensäureabsorptionsprozess in einem vom Kontaktstoff-Regenerierraum (Regenerationsofen) getrennten Reaktionsraum (Kontaktofen) kontinuierlich durchgeführt wird, wobei der Kontaktstoff, als welcher vornehmlich Ankerit genommen werden kann, beide in ihren Temperaturen konstant gehaltene Räume hintereinander kreislaufartig im heissen Zustande wiederholt durchwandert und dabei auf die für den Umsetzung-und für den Regenerationsprozess verschieden hohen Temperaturen dieser Räume jeweilig gebracht wird.