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Verfahren zur Erzeugung eines hauptsächlich aus Methan bestehenden Gases für
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines hauptsächlich aus Methan bestehenden Gases für Leucht- und Heizzwecke durch Überleiten eines Gemisches von Kohienoxyd und Wasserstoff über metallisches Nickel ; ferner betrifft die Erfindung einen bei der Ausführung dieses Verfahrens zur Anwendung gelangenden Wasserstofferzeugungsapparat.
Gegenüber der aus Versuchen im Laboratorium bekannten Herstellung von Methan durch Einwirkung reiner Mischungen von Wasserstoff und Kohlenoxyd oder Kohrendioxyd in gewissen Verhältnissen auf fein verteiltes Nickel in der Wärme besteht das Wesen der Erfindung in der Verwendung eines technisch leicht herzustellenden Gemisches von Wassergas und Wasserstoff. Bekanntlich bildet das industrielle Wassergas nie eine reine Mischung von Wasserstoff und Kohlenoxyd, sondern enthält überdies ausser Kohlendioxyd noch Stickstoff, Schwefelwasserstoff und andere Bestandteile.
Gemäss vorliegender Erfindung erfolgt die Erzeugung des Methans in der Weise, dass das der Umsetzungsgleichung entsprechende Mengenverhältnis von Kohtenoxyd und Wasserstoff durch Zusatz von Wasserstoff zum Wassergas hergestellt wird, worauf man das Gas über fein verteiltes Nickel bei einer zur Umsct/. ung erforderlichen Temperatur leitet.
Vorteilhaft wird das Wassergas oder die Mischung von Wassergas und Wasserstoff durch das nachfolgend beschriebene Verfahren erhalten. Im allgemeinen ist es zwar vor- teilhaft. in der näher zu beschreibenden Weise vorzugehen, doch soll die Erfindung nicht auf diese besondere Ausführungsform des Verfahrens beschränkt sein.
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Mischung von Kohlenoxyd und Wasserstoff in nahezu gleichen Mengen und einer geringen Menge Stickstoff und Kohlensäure. Für die Zwecke vorliegenden Verfahrens sind nun
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hergestellt, um die oben genannten Verhältnisse in der Zusammensetzung der Wassergasmischung zu erhalten. Vorteilhaft wird indessen der Wasserstoff durch die Reaktion von
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der Methanbildungsgleichung vor sich geht.
Das Nickel nimmt augenscheinlich an dieser Reaktiou nicht teil, da t'S am Ende des Verfahrens unverändert ist und die ganze Reaktion augenscheinhch eine sogenannte katalytischo ist : wahrscheinlich ist indessen, dass in einem
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oder einen anderen Bohlttor oingobracht worden oder es liann auch auf dio Oberfächo von porösem Material, vie beispielsweise Schamottebrocken, Bimsstein oder Asbestfasern aufgebracht würden.
Das fein verteilte Nickel kann auch in die Form von 1locken von passender Gestalt gebracht werden, indem ea mit einem Bindemittel gemischt wird, welches auch organische Bestandteile, wie beispielsweise Sägespäne, die beim Bronnen leicht verschwinden und die Blöcke porös machen, enthält. Ebenso kann das Nickel in Form von
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worden. Das Nickel wird in Retorte oder Kammern, welche auf die erforderliche Temperatur von ungefähr 2500 C erhitzt werden können, eingebracht ; die-den Kammern zugeführten Gase können vor dem Einblasen ebenfalls erhitzt werden.
Statt die Kammer selbst zu erhitzen, können die Gase vor ihrem Einleiten auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden und ist es vorteilhaft, dieses letztere Verfahren anzuwenden, da die Reaktion dadurch mehr unter Aufsicht steht, indem heisseres oder kälteres Gas zu irgendeinem Zeitpunkt während der Reaktion zugeleitet werden kann, wodurch die Temperatur geregelt wird. Die Reaktion ist stark exothermisch und ist es daher notwendig, die Temperatur genügend zu regeln, da, sobald die Temperatur zu hoch werden sollte, das Kohlenoxyd in Kohlenstoff und nicht in Methan umgewandelt werden würde.
Zur Regelung der Temperatur kann man auch in die Nickelkammer zu passender Zeit ein gewisses Volumen Dampf oder kaltes Methan zuführen ; man kann auch eine bestimmte Menge Wasser oder kalte Luft oder ein anderes Gas durch Rohrschlangen in der Kammer oder durch ein die Kammer umgebendes Gehäuse oder auch durch die hohlen Unterlagen auf denen das Nickel ruht, hindurchleiten.
Das in der Kammer sich bildende Methan wird in einem Gasbehälter zum Gebrauch gesammelt, wobei es vorher durch einen Kondensator geleitet wird, um den während der Reaktion gebildeten Dampf zu entfernen.
Eine wichtige und wertvolle Ausführungsform der Erfindung ist folgende : Durch passendes Bemessen der Periode des Gasmachens, d. h. der Periode des Dampfeinblasens, kann ein Gas erzeugt werden, welches annähernd die Zusammensetzung CO2 + CO + 3 lJ2 besitzt und aus dem das Kohlendioxyd durch irgendein bekanntes Verfahren, vorzugsweise durch Hinüberleiten des Gases über ein kohlensaures Alkali oder durch Hindurchführen durch eine Lösung eines solchen Salzes, entfernt werden kann.
Nach dem Entfernen des Kohlondioxyds befindet sich das Kohlenoxyd und der Wasserstoff in der Mischung im
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Es ist vorteilhaft, nach einer gewissen Zeit das Nickel zu regenerieren, was durch Ilinüberleiten von hoch erhitzter Luft über das Metall behufs Oxydation des letzteren mit nachfolgender Reduktion durch Wasserstoff erreicht werden kann. An Stelle dieses Verfahrens liann man auch das Nickel in Nickelkarbonyl überführen, indem man CO bei einer niedrigeren Temperatur darüberleitet und die flüssige Nickelverbindung in eine andere Kammer oder Retorte leitet, wo dieselbe durch Erhöhen der Temperatur wieder zersetzt wird, wobei das frei werdende CO wieder zur Umwandlung einer weiteren Nickelmenge benützt werden kann.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Fig. 2 ist eine vergrösserte Seitenansicht des Wasserstofferzeugers, wobei einige der Endtröge im Schnitt gezeigt sind, um ihre Anordnung ersichtlich zu machen. Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Wasserstofferzeugors, teilweise im Schnitt nach Linie a-b der Fig. 2.
1 ist der Wassergaserzeuger, welcher eine der gewöhnlichen Ausbildungen besitzen kann. 2 ist der Dampfeinlass in denselben und 3 ist das Gebläse, welches Luft durch den Mtniass 4 zuführt. Wenn das Wassergas den Erzeuger 1 verlässt, geht es durch einen Kondensator J, wobei ein dazwischen eingeschaltetes Regulierventil 6 den Durchssuss des Gases regelt. 7 ist ein von dem Kondensator ausgehendes Rohr und 8 ist ein Gebläse, welches die Gase ans dem Kondensator saugt und sie durch die weiteren Teile der Vorrichtung presst ;
ist ein Dreiweghahn, durch den das Gas entweder durch das Rohr 7" in den Kohlensäure-Absorptionsapparat 9 oder durch das Rohr 10 unmittelbar zum Rohr 24
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Mischung zu entfernen oder nicht.
Der Absorptionsapparat besitzt zylindrische Form mit kuppelförmigen Enden ; an seinem unteren Ende ist derselbe mit einem durchlöcherten falschen Boden oder Rost 11 versehen, auf welchem eine genügend starke Schicht 12 von zerschlagenen Schamottesteinen, Koks oder dgl.
aufgespeichert ist.-M ist eine an das Rohr 15 angeschlossene Brause, welche dazu dient, eine Lösung von Kaliumkarbonat über das in dem Absorptionsapparat
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Lösung des Kaliumbikarbonates, welches aus der Kaliumkarbonatlösung durch Absorption von Kohlensäure entsteht, von dem Boden des Absorptionsapparates 9 abzusaugen und durch Rohr 21, " Schlange 17 und Rohr 18 in den beheizten Kessel 19 zu leiten, wo das Kohlendioxyd ausgetrieben wird ;
von dem oberen Teil des Kessels wird die Kohlensäure durch ein Rohr 23 in einen passenden Gasbehälter oder eine andere Vorrichtung für den Gebrauch geleitet. Die wiodergewonnene Kaliumkarbonatlösung geht von dem oberen Teil des Kessels durch das Rohr 20 und das Gehäuse der Wärmeaustauschvorrichtung 16 hindurch, wo sie die durch die Schlange 17 hindurchfliessende Kaliumbikarbonatlösung erwärmt, während sie selbst durch letztere gekühlt wird und durch das Rohr 15 zum Absorptionsapparat 9 fliesst, wo sie über der Koks-oder Schamotteschicht mittels der Brause 14 zerstäubt wird.
Auf diese Weise wird dom Absorptionsapparat beständig eine Lösung von Kaliumkarbonat zugeführt, welche hier die Gasmischung trifft und aus dieser das Kohlendioxyd absorbiert, worauf die entstehende Kaliumbikarbonatlösung durch die Wärmeaustauschvorrichtung in den Kessel fliesst, so dass das Kohlendioxyd wiedergewonnen und die Wärme vorteilhaft ausgenützt wird.
25 ist ein Apparat zur Darstellung von Wasserstoff durch Einwirkung von Dampf auf metallisches Eisen. Ein Rohr 26 führt von dem oberen Teil desselben den Wasserstoff zur Mischkammer 27', in welche auch das Rohr 24 einmündet. In das Rohr 26. ist ein Regulierventil 27 eingeschaltet, um den Zufluss von Wasserstoff regeln zu können, so dass derselbe in der Mischung sich in dem erforderlichen Verhältnisse befindet, oder um den Wasserstoff absperren zu können, wenn derselbe nicht mit dem zur Nickellmmmer oder
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Die Mischkammer 37* ist mit einer in einem Überhitzer 28 angeordneten Schlange 24a verbunden, wobei ersterer durch gasförmiges oder festes Brennmaterial erwärmt wird und Einrichtungen besitzt, um die Temperatur regeln zu können.
Beim Durchgang durch diese Schlange wird die Gasmischung auf die geeignete Temperatur erhitzt, um die gewünschte
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welches Luft mittels einer Pumpe 32 hindurchgetrieben wird, so dass die Temperatur in jener Kammer geregelt werden kann. Das in beliebiger Form verwendete Nickel wird von übereinander versetzt in der Kammer angeordneten Einsätzen 33 getragen, so dass die (ìasmischung in Windungen über jeden Einsatz nacheinander vom Boden zur Spitze der Kammer streichen kann und in innige Berührung mit dem Nickel kommt. Das in der Nickelkammer 30 gebildete Methan entweicht von dem oberen Teile bei 33% von wo es durch einen nicht gezeigten Kondensator zu einem Gasbehälter geleitet werden kann.
Angenommen, es solle ein Wassergas hergestellt werden, welches im wesentlichen aus Kohlenoxyd, Kohlendioxyd und Wasserstoff besteht und in dem das Kohlenoxyd und der Wasserstoff in einem derartigen Verhältnis enthalten sind, dass nach Ausscheiden des Kohlendioxydes das Kohlenoxyd und der Wasserstoff in genügendem Verhältnis zurückbleibt. um in der Nickelkammer eine Umbildung in Methan und Wasser zu gestatten, wie dies vorher erläutert worden ist ; die Arbeitsweise der Vorrichtung wird alsdann folgende sein:
Das Wassergas wird in dem Erzeuger hergestellt, das Ventil 6 geöffnet und das Dreiwegventil 13 so eingestellt, dass es die Gase in die Absorptionsvorrichtung 9 leitet, während das Regulierventil 27 geschlossen ist und das Gebläse 8 sowie die Kreiselpumpe 22 in Tätigkeit sich befinden. Die Mischung von Wasserstoff,-Kohlenoxyd und Kohlendioxyd wird durch den Kondensator 5 gesogen und in den Absorptionsapparat 9 gedrückt, in welchem das Kohlendioxyd absorbiert wird. Die verbleibenden Gase gehen dann durch die Schlange in den Überhitzer ? S, dessen Temperatur so geregelt ist, dass er die Gase auf die passende Reaktionstemperatur von 2500 C bringt.
Die Gase fliessen alsdann durch die Nickelkammer 30, wo sie in Methan und Dampf umgebildet werden, worauf diese Mischung \on Methan und Dampf durch einen Kondensator geleitet wird, von dem das Methan zum Gasbehälter strömt. Sollte die Temperatur in der Nickelkammer zu hoch werden, so wird dieselbe durch Hindurchleiten von Luft durch das Gehäuse 31 geregelt oder es wird Wasser in jenem Gehäuse zerstäubt.
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In einem anderen Falle wird das Wassorgas, welches im wesentlichen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff besteht, mit Wasserstoff gemischt, um den Wasserstoff auf das ent-
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sator unmittelbar zum Rohr 24 leitet, während das Regulierventil 27 so eingestellt wird, dass es dop Wasserstoff zur Mischkammer 27- im geeigneten Verhältnis leitet. Das Gebläse 8 wird alsdann in Tätigkeit gesetzt, während die Kreiselpumpe 22 selbstverständlich
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zur Nickelkammer 30, wo das Kohlenoxyd und der Wasserstoff zu Methan und Wasser umgebildet werden. Die entstandene Gasmischung fliesst dann durch einen Kondensator zum Gasbehälter.
Selbstverständlich kann in jedem Falle der Wasserstoff durch das Regulierventil 27 zur Mischkammer 27. je nach Erfordernis geleitet werden, um den Gehalt an Wasserstoff in der Gasmischung auf das für die Reaktion erforderliche Verhältnis zu bringen.
Der Wasserstofferzeuger hat rechteckige Gestalt, ist aus Schamüttematerial hergestellt, welches von einem äusseren metallischen Gehäuse eingeschlossen wird und besitzt eine gewölbte Decke. Im unteren Teile des Ofens ist ein Einlass 34 (Fig. 1) für gasförmiges Brennmaterial oder für die Zuleitung von heisser Luft u. dgl. vorgesehen. Ein zweiter Einlass 35 dient zum Zuführen von Generator-oder Wassergas, um das beim Ent- stehen des Wasserstoffes gebildete Eisenoxyd zu reduzieren. Beide Zuleitungen sind mit passenden Ventilen 34'1, 350. (Fig. 1) ausgestattet, um sie absperren zu können.
Selbstverständlich würde eine einzige Zuleitung genügen, es kann jedoch in vielen Fällen vor- teilhaft sein, getrennte Zuleitungen für das gasförmige Brennmaterial, (oder die heisse Luft) und das reduzierende Gas zu haben. Auf dem Boden 36 des Ofens ist sowohl in der Längswie auch in der Querrichtung eine passende Anzahl gleich weit voneinander entferntor Säulen 37 (Fig. 2 und 3) angeordnet, welche die Enden der das Eisen aufnehmenden Tröge unterstützen, wenn diese in der später zu beschreibenden Weise übereinander aufgestellt werden. Hiedurch wird im unteren Teile des Ofens eine Verbrennungskammer 38 gebildet. Eine mit einem Ventil versehene Luftzuleitung 39 führt von der Seite aus in die Verbrennungskammer 3S, während ein Rohr 40 (Fig. 1) zum Einleiten von Dampf dient.
Behufs Reinigung des Ofens ist ein mit einem Deckel versehenes Mannloch 40. vorgesehen.
Die zur Aufnahme des Eisens bestimmten Tröge 41 bestehen aus Schamotte und haben in der Draufsicht quadratische Form, während sie im Durchschnitt H-förmig sind (Fig. 3), d. h. sie sind mit Flanschen oder Lippen versehen, welche ein kurzes Stück über und unter den wagerechton Teil des Troges herüberreichen. Sie dienen als Unterstützungen für die Flanschen des nächst höheren Troges und ermöglichen, dass sich zwischen den übereinander angeordneten Trögen Kanäle für den Durchgang der Gase bilden.
Die Tröge sind mit Eisen in Pulverform gefügt und einer auf den andern durch den ganzen Ofen hindurch gesetzt, wobei die Flanschen der untersten Trogreihe auf den Säulen 37 ruhen. Die übrigen Tröge werden auf dieser unteren Trogreihe aufgestapelt, wobei jede Reihe durch die Flanschen der unter ihr liegenden Reihe unterstützt wird. Die Schamotte- auskleidung an der rechten und linken Seite des Erzeugers ist mit senkrechten Reihen von Tragleisten 42 (Fig. 2) ausgestattet, welche von der Vorder-zur Rückseite des Ofens sich erstrecken und dazu bestimmt sind, die Enden der Trogreihen zu unterstützen.
Jede
Trogreihe ist gegen die folgende versetzt angeordnet ; die linken Tröge der untersten Reihe
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dicht an der Wand des Erzeugers an, während die rechten Tröge der untersten Reihe nicht ganz bis zur Wand auf der rechten Seite reichen (Fig. 2). Die rechten Enden der zweiten Trogreihe werden sodann von der rechten Tragleiste 42 unterstützt und liegen an dieser Seite dicht an der Wand an, während die linken Tröge dieser zweiten Reihe nicht ganz bis zur gegenüberliegenden Wand reichen. In dieser Weise geht die Anordnung weiter bis zur Decke und gestattet, dass die Tröge sich ausdehnen, sobald sie erhitzt worden. Di" Endtröge jeder Reihe, welche durch die Tragleisten 42 unterstützt werden, sind etwas anders geformt, als die übrigen.
Ihre Ausbildung ist aus Fig. 2 ersichtlich, welche einige dieser Tröge im Schnitt zeigt. Die Flanschen oder Lippen dieser Tröge sind entsprechend der gekrümmten Form der Unterstützungsleisten gekrümmt ; die Lippen 41a erstrecken sich von vorne nach hinten. Sind alle Trogreihen aufgestellt, so werden der Dampf-bezw. die Heiz-. oder Reduziergase, welche durch den Apparat geleitet worden, durch jede folgende Trogreihe an beiden Seiten des Ofens abwechselnd abgelenkt, so dass sie von der Oberseite der einen Trogreihe zur Oberseite der nächsten Reihe streichen und das Material derselben berühren.
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Hindurch wird eine grosse Menge der durch die Reaktion entwickelten Wärme aufgespeichert und für die Wassorsstoaerzeugung im weiteren Verlauf des Verfahrens nutzbar gemacht. Jede Trogreihe. ist ausserdem vorteilhaft etwas versetzt gegen die folgende angeordnet, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Das mit Absperrventil 45 versehene Rohr 44 dient zum Ableiten der Abgase, welche bei der Reduktion auftreten, sobald Generatoroder andere reduzierende Gase durch den Erzeuger geschickt werden, um das Eisenoxyd zu reduzieren.
Um das metallische Eisen in fein verteilter Form zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Tröge mit Eisenoxyd zu füllen, sie in den Ofen einzubringen und hierauf das Oxyd zu Metall zu reduzieren, indem man auf die erforderliche Temperatur erhitztes Generatoroder Wassergas durch den Ofen hindurchleitet. Sobald das Eisenoxyd zu Metall reduziert ist, werden die Ventile z und 45 und die Luftzuleitung 39 geöffnet, während das MannJoch sowie die übrigen Ventile geschlossen werden. Hierauf wird Wassergas oder ein anderes gasförmiges Brennmaterial bei hoher Temperatur in den Raum 38 eingeführt, wo es mit der Luft verbrennt ; die heissen Verbrennungsprodukte steigen durch die Trogreihen aufwärts, wobei sie letztere auf eine hohe Temperatur bringen und Wärme in dem Schamottematerial der Tröge und der Auskleidung aufspeichern.
Sobald das Innere des Erzeugers so auf hohe Temperatur gebracht worden ist, wird die Gaszuleitung 34 sowie die Luftzuleitung 39 und das Ventil 45 geschlossen, während man das Ventil 27 öffnet. Hierauf wird vorteilhaft überhitzter Dampf durch das Rohr 40 zugeführt. Dieser streicht um die Tröge herum, wodurch das Eisen oxydiert wird ; der sich entwickelnde Wasserstoff entweicht durch das Rohr 26.
Um das Eisen durch Reduktion zu regenerieren, wird das Ventil 27, die Zuleitung 34 und die Luftzuleitung 39 geschlossen und das Ventil 45 geöffnet. Hierauf wird durch das
Rohr 35 Generator-oder Wassergas zugeleitet, welches bei seinem Durchgang das Eisen- oxyd reduziert, während die Abgase nach einem Schornstein durch das Ventil 45 entweichen.
Falls notwendig, wird der Ofen in der oben beschriebenen Weise vor Einleitung der Reduktionsgase erwärmt.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung eines hauptsächlich aus Methan bestehenden Gases für Leucht-und Heizzwecke durch Überleiten eines Gemisches von Kohlenoxyd und Wasserstoff über metallisches Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass das der Umsetzungsgleichung entsprechende Mengenverhältnis von Kohlenoxyd und Wasserstoff durch Zusatz von Wasserstoff zu Wassergas hergestellt wird.
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Process for producing a gas consisting mainly of methane for
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The invention relates to a method for generating a gas consisting mainly of methane for lighting and heating purposes by passing a mixture of carbon dioxide and hydrogen over metallic nickel; The invention also relates to a hydrogen generation apparatus used in carrying out this method.
Compared to the production of methane known from experiments in the laboratory by the action of pure mixtures of hydrogen and carbon oxide or carbon dioxide in certain proportions on finely divided nickel in heat, the essence of the invention consists in the use of a technically easy-to-produce mixture of water gas and hydrogen. As is well known, industrial water gas never forms a pure mixture of hydrogen and carbon dioxide, but also contains, besides carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sulphide and other components.
According to the present invention, the methane is generated in such a way that the ratio of carbon oxide and hydrogen corresponding to the conversion equation is produced by adding hydrogen to the water gas, whereupon the gas is passed over finely divided nickel at a conversion rate. temperature required.
The water gas or the mixture of water gas and hydrogen is advantageously obtained by the method described below. In general it is advantageous. proceed in the manner to be described, but the invention is not intended to be limited to this particular embodiment of the method.
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Mixture of carbon dioxide and hydrogen in almost equal amounts and a small amount of nitrogen and carbonic acid. For the purposes of this procedure are now
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prepared to obtain the above proportions in the composition of the water gas mixture. However, the hydrogen becomes advantageous through the reaction of
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the methane formation equation is going on.
The nickel evidently does not take part in this reaction, since it is unchanged at the end of the process and the whole reaction is apparently a so-called catalytic one: it is probable, however, that in one
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or another plank door or it can also be applied to the surface of porous material such as chunks of fireclay, pumice stone or asbestos fibers.
The finely divided nickel can also be brought into the form of curls of suitable shape by mixing it with a binder which also contains organic components such as sawdust, which easily disappear when fired and make the blocks porous. Likewise, the nickel can be in the form of
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been. The nickel is placed in retorts or chambers which can be heated to the required temperature of approximately 2500 C; the gases supplied to the chambers can also be heated prior to blowing.
Rather than heating the chamber itself, the gases can be heated to the required temperature prior to their introduction and it is advantageous to use this latter method, since it puts the reaction under more control by adding hotter or colder gas at any point during the reaction can be controlled, whereby the temperature is controlled. The reaction is highly exothermic and it is therefore necessary to regulate the temperature sufficiently, since as soon as the temperature should get too high, the carbon oxide would be converted into carbon and not into methane.
To regulate the temperature, a certain volume of steam or cold methane can also be fed into the nickel chamber at the appropriate time; a certain amount of water or cold air or another gas can also be passed through pipe coils in the chamber or through a housing surrounding the chamber or through the hollow supports on which the nickel rests.
The methane that forms in the chamber is collected in a gas container for use, having previously passed through a condenser in order to remove the vapor formed during the reaction.
An important and valuable embodiment of the invention is as follows: By properly measuring the period of gasification; H. the period of steam injection, a gas can be generated which has approximately the composition CO2 + CO + 3 1/2 and from which the carbon dioxide by any known method, preferably by passing the gas over a carbonic alkali or by passing through a solution of such a salt , can be removed.
After removing the carbon dioxide, the carbon dioxide and hydrogen are in the mixture in the
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It is advantageous to regenerate the nickel after a certain time, which can be achieved by passing highly heated air over the metal for the purpose of oxidation of the latter with subsequent reduction by hydrogen. Instead of this process, the nickel can also be converted into nickel carbonyl by passing CO over it at a lower temperature and passing the liquid nickel compound into another chamber or retort, where it is decomposed again by increasing the temperature, with the CO released again being converted Conversion of a further amount of nickel can be used.
In the drawing, FIG. 1 shows a device suitable for carrying out the method. Figure 2 is an enlarged side view of the hydrogen generator with some of the end troughs shown in section to show their location. FIG. 3 is a front view of the hydrogen generator, partly in section along line a-b of FIG. 2.
1 is the water gas generator, which can have one of the usual designs. 2 is the steam inlet in them and 3 is the blower which feeds air through the passage 4. When the water gas leaves the generator 1, it passes through a condenser J, with a regulating valve 6 connected in between regulating the flow of the gas. 7 is a pipe extending from the condenser and 8 is a blower which draws the gases into the condenser and presses them through the other parts of the device;
is a three-way valve through which the gas either through the pipe 7 ″ into the carbon dioxide absorption apparatus 9 or through the pipe 10 directly to the pipe 24
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To remove mixture or not.
The absorber is cylindrical in shape with domed ends; at its lower end it is provided with a perforated false bottom or grate 11, on which a sufficiently thick layer 12 of smashed firebricks, coke or the like.
is stored.-M is a shower connected to the pipe 15, which is used to dispense a solution of potassium carbonate over the in the absorption apparatus
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Solution of the potassium bicarbonate, which arises from the potassium carbonate solution by absorption of carbonic acid, to be sucked off from the bottom of the absorption apparatus 9 and passed through pipe 21, coil 17 and pipe 18 into the heated boiler 19, where the carbon dioxide is expelled;
from the top of the kettle the carbonic acid is directed through a pipe 23 into a suitable gas container or other device for use. The recovered potassium carbonate solution passes from the top of the boiler through the pipe 20 and the casing of the heat exchange device 16, where it heats the potassium bicarbonate solution flowing through the coil 17, while it is itself cooled by the latter and flows through the pipe 15 to the absorber 9, where it is atomized by means of the shower 14 over the layer of coke or firebrick.
In this way, a solution of potassium carbonate is constantly fed into the absorption apparatus, which hits the gas mixture here and absorbs the carbon dioxide from it, whereupon the resulting potassium bicarbonate solution flows through the heat exchange device into the boiler, so that the carbon dioxide is recovered and the heat is advantageously used.
25 is an apparatus for producing hydrogen by applying steam to metallic iron. A pipe 26 leads the hydrogen from the upper part of the same to the mixing chamber 27 ', into which the pipe 24 also opens. In the pipe 26, a regulating valve 27 is switched on in order to be able to regulate the flow of hydrogen, so that the same is in the mixture in the required proportions, or in order to be able to shut off the hydrogen, if the same is not the case with the one to nickel or
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The mixing chamber 37 * is connected to a coil 24a arranged in a superheater 28, the former being heated by gaseous or solid fuel and having devices to be able to regulate the temperature.
When passing through this coil, the gas mixture is heated to the appropriate temperature to the desired
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which air is forced through by means of a pump 32 so that the temperature in that chamber can be regulated. The nickel, which is used in any form, is carried by inserts 33 arranged one above the other in the chamber, so that the mixture can sweep in turns over each insert from the bottom to the top of the chamber and comes into intimate contact with the nickel Methane formed 30 escapes from the upper part at 33% from where it can be passed through a condenser, not shown, to a gas container.
Let us assume that a water gas is to be produced which consists essentially of carbon dioxide, carbon dioxide and hydrogen and in which the carbon dioxide and the hydrogen are contained in such a ratio that after the carbon dioxide has been separated out, the carbon dioxide and the hydrogen remain in a sufficient ratio. to allow conversion to methane and water in the nickel chamber, as previously discussed; the operation of the device will then be as follows:
The water gas is produced in the generator, the valve 6 is opened and the three-way valve 13 is adjusted so that it guides the gases into the absorption device 9 while the regulating valve 27 is closed and the fan 8 and the centrifugal pump 22 are in operation. The mixture of hydrogen, carbon dioxide and carbon dioxide is sucked through the condenser 5 and pressed into the absorption apparatus 9, in which the carbon dioxide is absorbed. The remaining gases then go through the coil into the superheater? S, the temperature of which is regulated in such a way that it brings the gases to the appropriate reaction temperature of 2500 C.
The gases then flow through the nickel chamber 30, where they are converted into methane and steam, whereupon this mixture of methane and steam is passed through a condenser, from which the methane flows to the gas container. Should the temperature in the nickel chamber become too high, the same is regulated by passing air through the housing 31 or water is atomized in that housing.
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In another case, the water gas, which consists essentially of carbon oxide and hydrogen, is mixed with hydrogen in order to transfer the hydrogen to the
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Sator passes directly to the pipe 24, while the regulating valve 27 is set so that it conducts dop hydrogen to the mixing chamber 27- in the appropriate ratio. The fan 8 is then put into action, while the centrifugal pump 22 of course
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to the nickel chamber 30, where the carbon dioxide and hydrogen are converted into methane and water. The resulting gas mixture then flows through a condenser to the gas container.
Of course, the hydrogen can in any case be passed through the regulating valve 27 to the mixing chamber 27. as required, in order to bring the hydrogen content in the gas mixture to the ratio required for the reaction.
The hydrogen generator has a rectangular shape, is made of Schamüttematerial, which is enclosed by an outer metallic housing and has a vaulted ceiling. In the lower part of the furnace is an inlet 34 (Fig. 1) for gaseous fuel or for the supply of hot air and the like. Like. Provided. A second inlet 35 serves to supply generator or water gas in order to reduce the iron oxide formed when the hydrogen is produced. Both supply lines are equipped with suitable valves 34'1, 350 (FIG. 1) so that they can be shut off.
Of course, a single feed line would suffice, but in many cases it can be advantageous to have separate feed lines for the gaseous fuel (or the hot air) and the reducing gas. On the floor 36 of the furnace, a suitable number of equally spaced columns 37 (Figs. 2 and 3) are arranged both in the longitudinal and in the transverse direction, which support the ends of the iron-receiving troughs when these are in the later to be described Placed one above the other. This forms a combustion chamber 38 in the lower part of the furnace. An air supply line 39 provided with a valve leads from the side into the combustion chamber 3S, while a pipe 40 (FIG. 1) serves for the introduction of steam.
A manhole 40 provided with a cover is provided for cleaning the furnace.
The troughs 41 intended to receive the iron are made of fireclay and have a square shape in plan view, while they are H-shaped in cross section (FIG. 3), i.e. H. they are provided with flanges or lips which extend a short distance above and below the horizontal part of the trough. They serve as supports for the flanges of the next higher trough and enable channels for the gases to pass through between the troughs arranged one above the other.
The troughs are joined with iron in powder form and placed one on top of the other through the entire furnace, the flanges of the lowest row of troughs resting on the pillars 37. The remaining troughs are stacked on this lower row of troughs, each row being supported by the flanges of the row below it. The fireclay lining on the right and left sides of the generator is provided with vertical rows of support strips 42 (Fig. 2) which extend from the front to the rear of the furnace and are designed to support the ends of the rows of troughs.
Each
The row of troughs is offset from the following; the left troughs of the bottom row
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close to the wall of the producer, while the right-hand troughs in the bottom row do not quite reach the wall on the right-hand side (Fig. 2). The right-hand ends of the second row of troughs are then supported by the right-hand support strip 42 and lie tightly against the wall on this side, while the left-hand troughs of this second row do not quite extend to the opposite wall. In this way the arrangement continues to the ceiling and allows the troughs to expand once heated. The end troughs of each row, which are supported by the support strips 42, are shaped somewhat differently than the others.
Their formation can be seen from Fig. 2, which shows some of these troughs in section. The flanges or lips of these troughs are curved according to the curved shape of the support strips; lips 41a extend front to back. If all trough rows are set up, the steam or the heating. or reducing gases which have been passed through the apparatus are alternately deflected by each successive row of troughs on either side of the furnace so that they sweep from the top of one row of troughs to the top of the next row and contact the material thereof.
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As a result, a large amount of the heat developed by the reaction is stored and made usable for the generation of Wasserstoa in the further course of the process. Every row of troughs. is also advantageously arranged somewhat offset from the following, as can be seen from FIG. The pipe 44 provided with a shut-off valve 45 is used to discharge the exhaust gases which occur during the reduction as soon as generator or other reducing gases are sent through the generator in order to reduce the iron oxide.
In order to obtain the metallic iron in finely divided form, it is advantageous to fill the troughs with iron oxide, place them in the furnace and then reduce the oxide to metal by passing through the furnace a generator or water gas heated to the required temperature. As soon as the iron oxide has been reduced to metal, the valves z and 45 and the air supply line 39 are opened, while the man's yoke and the other valves are closed. Then water gas or another gaseous fuel is introduced at high temperature into the space 38, where it burns with the air; the hot combustion products rise up through the rows of troughs, bringing the latter to a high temperature and storing heat in the fireclay material of the troughs and the lining.
As soon as the inside of the generator has been brought to a high temperature in this way, the gas supply line 34 as well as the air supply line 39 and the valve 45 are closed while the valve 27 is opened. Superheated steam is then advantageously supplied through pipe 40. This brushes around the troughs, whereby the iron is oxidized; the evolving hydrogen escapes through tube 26.
In order to regenerate the iron by reduction, the valve 27, the supply line 34 and the air supply line 39 are closed and the valve 45 is opened. The
Pipe 35 is supplied with generator or water gas, which reduces the iron oxide as it passes through, while the exhaust gases escape through valve 45 after a chimney.
If necessary, the furnace is heated in the manner described above before the introduction of the reducing gases.
PATENT CLAIMS: 1. Process for generating a gas consisting mainly of methane for lighting and heating purposes by passing a mixture of carbon oxide and hydrogen over metallic nickel, characterized in that the ratio of carbon oxide and hydrogen corresponding to the conversion equation is added by adding hydrogen Water gas is produced.