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Verfahren und Einrichtung zur Vervollkommnung der Wasserstofferzeugung nach dem
Eisenkontaktverfahren.
Bei der Wasserstofferzeugung nach dem Eisenkontaktverfahren mit Kontaktmassen in festem Aggregatzustand gehen bei der bisher üblichen Durchführung des Verfahrens ausserordentlich grosse Wärmemengen unausgenutzt verloren ; ferner werden sehr grosse Wassermengen zur Kühlung des erzeugten Wasserstoffes gebraucht, und schliesslich wird der Wasserstoff durch beträchtliche Luftmengen verunreinigt, wie später noch näher dargelegt wird.
Diese Nachteile treten einerseits während der Oxydationsperiode auf, zumal mit grossen überschüssigen Dampfmengen gearbeitet werden muss, um auf nennenswerte Leistungen zu kommen. Der erzeugte Wasserstoff und überschüssige unzersetzte Dampf, die den Kontaktraum hoch erhitzt verlassen, werden zwar durch Wärmespeicher geführt, an die sie einen Teil ihrer Eigenwärme zum Vorwärmen des während der Reduktionsperiode gebrauchten Gases abgeben ; auch wurde bereits vorgeschlagen, sie zur weiteren Ausnutzung ihrer Abwärme zum Überhitzen des während der Oxydationsperiode gebrauchten Dampfes oder zum Vorwärmen von Speisewasser usw. zu verwenden.
Anderseits stehen noch beträchtliche Wärmemengen in den Abgasen zur Verfügung, u. zw. sowohl in der auf die Oxydationsperiode folgenden Reduktions-und Spülperiode als auch in der zum Aufheizen der Kontaktmasse nötigen Heizungsperiode und der zum Reinigen der Masse angewandten Lüftungsperiode, die je nach der Durchführung des Verfahrens ständig oder nur nach längerer Betriebszeit zu den lauptarbeitsperioden hinzukommen. Auch die Ausnutzung dieser Abgase zur Dampferzeugung uw. ist an sich bereits vorgeschlagen worden.
Nach der Erfindung soll im Gegensatz zu den bisherigen Vorschlägen sowohl die während der Oxydationsperiode zur Verfügung stehende Abwärme als auch die während der Reduktion-, Spül-, Heiz-und Lüftungsperiode in den Abgasen noch enthaltenen Wärmemengen gemeinsam in Wärmeaustauschern nutzbar gemacht werden, um eine vollkommene Ausnutzung der gesamten Abwärme zu ermöglichen. Gleichzeitig soll durch die Abwärmeausnutzung die Verunreinigung des Wasserstoffes durch Luftaufnahme verhütet werden.
Es wird so nicht nur ein Teil des für die Wasserstofferzeugung erforderlichen Dampfes sondern auch die Wärme zur Erhitzung des Dampfkesselspeisewassers und des Berieselungswassers für die Kühlerwäseher gewonnen, u. zw. zwecks Entlüftung ; denn durch starke Erwärmung wird die im Speisewasser enthaltene Luft völlig ausgetrieben, so dass sie aus der Wärmeaustauschvorrichtung an geeigneter Stelle entfernt werden kann. Der Dampf für die Wasserstofferzeugung ist mithin luftfrei, eine Verunreinigung des Wasserstoffes durch Aufnahme von Luftstickstoff während der Oxydationsperiode kann also nicht stattfinden.
Da ferner der überschüssige Wasserdampf seine letzte Wärme durch die Austauschvorrichtung an das Speisewasser abgibt und dabei kondensiert, genügt es, dass dem Kühlerwäscher die verhältnismässig sehr geringen Berieselungswassermengen zugeführt werden, die für das Waschen des Wasserstoffes und für seine Restkühlung notwendig sind. Das bedingt eine grosse Ersparnis an Wasser bei der Wasserstofferzeugung. Vor allem wird gleichzeitig erreicht, dass der Reinheitsgrad des Wasserstoffes entsprechend dem bedeutend geringeren Verbrauch an Berieselungswasser verbessert wird, da das Wasser stets mehr oder weniger Luft enthält, die sonst im Kühlerwäscher den Wasserstoff verunreinigt.
Ausserdem wird die Luft aus den geringen Mengen des noch erforderlichen
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Berieselungswassers mit Hilfe des Verfahrens in der einfachsten Weise, ohne besonderen Energieaufwand, ausgetrieben, indem auch das Berieselungswasser, ähnlich wie das Speisewasser, in derselben oder in einer besonderen Wärmeaustauschvorrichtung erhitzt und dadurch die in ihm enthaltene Luft entfernt wird. Man lässt das Wasser unter Vermeidung neuer Luftaufnahme erkalten und verwendet es erst dann zur Berieselung des Wasserstoffes.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig. 1 der Zeichnung in senkrecht m Schnitt dargestellt,
Während der Oxydationsperiode strömt der Wasserstoff und überschüssige Dampf von der Erzeugungsanlage durch das Rohr 26 und den Schieber 27, die Kammer 28, das Röhrenbündel29 und die
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und verlassen diesen durch die offene Klappe 36. Es wird hiemit daueind Wälme an das, das Röhren- bündel umspülende Wasser zu dessen Erwärmung oder Verdampfung abgegeben.
Durch die Leitung 37 und den Hahn 3S kann das Wasser in den Wärmeaustauscher geführt und erhitzt oder in Dampfform durch die Leitung 39 und den Hahn 40 nach der Verwendungsstelle des Wasserstoffgaswerks abgeführt werden. Da die Abgase, namentlich die Spülgase, noch zum Teil verbrennbar find, kann durch die Leitung 41 und den Schieber 42 Luft zu ihrer vollständigen Verbrennung in die Kammer 28 eingeführt werden.
Die Abgase können auch durch ein besonderes Röhrenbündel geleitet werden, das von dem zur Wärmeabgabe des Wasserstoffes und überschüssigen Dampfes dienenden Röhrenbündel völlig getrennt ist und unmittelbar mit der Aussenluft (Schornstein) in Verbindung steht. Auch bei dieser Ausführung- form der Wärmeaustauschvorrichtung wird eine ständige Wärmeabgabe an die zu erhitzende und zu verdampfende Flüssigkeit erzielt.
Statt eines besonderen zweiten Röhrenbündels kann auch der äussere Mantel des Austauschers zur Übertragung der Wärme der Abgase an die Flüssigkeit verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung ist in Fig 2 in senkrechtem Längsschnitt veranschaulicht.
Der Wasserstoff und der überschüssige Dampf gehen hier von der Erzeugungsanlage durch das Rohr 43, den Schieber 44, die Kammer 45, das Röhrenbündel 46, die Kammer 47 des Wärmeaustauschers 48 und zieht durch den Schieber 49 und das Rohr 50 nach einem zweiten Wärmeaustauscher oder nach dem Kühler und Wäscher ab.
Die durch das Rohr 51 von der Wasserstofferzeugungsanlage kommenden Abgase treten durch die Klappe 52 in die Kammer 53, umstreichen den äusseren Mantel des Wärme-
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für den Wasserstoff und den überschüssigen Dampf bzw. für die Abgase hat den Vorteil, dass an einen Wärmeaustauscher mehrere Wasserstofferzeuger angeschlossen werden können, deren Arbeitsperioden so gelegt werden, dass durch beide Räume des Wärmeaustauschers ständig Wasserstoff und überschüssiger Dampf bzw. Abgase geführt werden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung kann für diesen Zweck, wie mit gestrichelten Linien angedeutet ist, das Rohr 43 mit einer der Zahl der anzuschliessenden Erzeuger entsprechenden Anzahl von absperrbaren Zweigleitungen 57, 58, 59 verbunden sein, während neben der
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in wärmetechnischer Hinsicht eine vollkommene Ausnutzung des Wärmeaustauschers erreicht und sowohl die Wärme des Wasserstoffes und des überschüssigen Dampfes als auch die Wärme der Abgase, trotz intermittierenden Betriebes der Wasserstofferzeuger ununterbrochen ausgenutzt.
Erwähnt sei noch, dass auch die Abgase fremder Wärmequellen zusammen mit den Abgasen der Wasserstofferzeuger zur Erhöhung der Wirkung einer Wärmeaustauschvorrichtung benutzt werden können.
Die Wärmeaustauschvorrichtungen können auch in anderer für die Durchführung des Verfahrens geeigneter Weise gebaut sein, als in den Ausführungsbeispielen der Zeichnung dargestellt ist.
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