DE1091546B - Verfahren und Anordnung zur Konvertierung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd - Google Patents

Description

• Verfahren und Anordnung zur Konvertierung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd Bei der katalytischen Konvertierung von C O mit H20 zu H2 und C02 wird das Gas-Wasserdampf-Gemisch in Wärmetauschern auf die Arbeitstemperatur des Katalysators erhitzt. Dabei führt man im allgemeinen den C O-haltigen Gasen den Wasserdampf zum größten "feil in Sättigern durch Berieseln mit heißem Wasser zu. Das Bestreben geht stets dahin, das Frischgas soweit als möglich mit Wasserdampf zu sättigen. Das den Sättiger verlassendeFrischgas-Dampf-Gemisch befindet sich folglich in der Nähe des Sättigungspunktes. Durch diesen Zustand des Frischgas-Dampf-Gemisches bedingt, zeigt es sich, daß am Eingang des nachfolgenden Wärmetauschers starke Korrosion auftritt, insbesondere an jenen Stellen der Leitungen und Wege, an denen aus dem Frischgas-Dampf-Gemisch Wasser ausgeschieden wird. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen kann der Korrosionsangriff am Eingang des Wärmetauschers so stark werden, daß bereits nach einer Betriebszeit der Anlage von nur wenigen Monaten Störungen durch Undichtigkeiten auftreten und eine Auswechselung oder Reparatur des Wärmetauschers erforderlich ist. Es ist zwar möglich, die Korrosionsgefahr durch gute Isolierung der Rohrleitung zwischen dem Sättiger und dem ersten Wärmetauscher sowie durch die Verwendung von überhitztem Dampf zu verringern, die Korrosionen treten jedoch dann wieder in stärkerem Maße auf, wenn eine Konvertierungsanlage durch wohlüberlegte Ausnutzung der systemeigenen, im Reaktionsofen frei werdenden Wärme mit einem geringeren Verbrauch an von systemfremder Seite zuzuführendem Frischdampf auskommt. [in allgemeinen werden Kolbenpumpen zur Verdichtung des Gases verwendet. Dabei ist in den Leitungen eine im Rhythmus der Pumpe wechselnde Verdichtung und Entspannung unvermeidbar, die Nebelbildungen auslösen kann und dadurch ebenfalls die Korrosionsgefahr steigert, sofern sich das Gas-Dampf-Gemisch in der Nähe des Sättigungspunktes befindet.
• Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeidet. wenn man das beim Verlassen des Sättigers etwa am Sättigungspunkt befindliche Frischgas-Dampf-Gemisch vor dem Eintreten in den Urärmetauscher um wenige Grade erwärmt, und zwar durch Wärme vom Temperaturniveau des den Katalysator enthaltenden Reaktionsofens. Dabei wird nur die den Sättiger mit dem Wärmetauscher verbindende Leitung aus korrosionsbeständigem Werkstoff hergestellt und im Zuge dieser Leitung dem Frischgas-Dampf-Gemisch entweder ein kleiner Teil der heißen Gase des Katalysatorofens direkt mit einem Injektor oder in indirektem Wärmetausch zugeführt. Hierzu wird ein Wärmetauscher mit wesentlich kleineren wärmetauschenden Flächen benutzt, in dem vergleichsweise sehr große Temperaturdifferenzen herrschen. Auf diese Weise vermeidet man die gleiche Korrosionsgefahr für den vorgeschalteten kleinen Wärmetauscher. Da eine Überhitzung von wenigen Graden, z. B. von 2 bis höchstens 6° C, ausreicht, ist die an dieser Stelle benötigte Wärme so gering, daß sie aus der im Katalysatorofen anfallenden Reaktionswärme abgezweigt werden kann, ohne daß damit das Erreichen der erforderlichen Katalysatortemperatur gefährdet wird.
• Am Beispiel einer unter Normaldruck arbeitenden, in den Abbildungen schematisch wiedergegebenen Konvertierungsanlage sei die Erfindung näher beschrieben Nach Abb. 1 tritt das bei E in den Sättiger S eingeführte Kohlenoxyd nach der Berieselung mit Wasser in die Leitung L bereits weitgehend gesättigt ein. Bei Z wird dem Gas Sattdampf zugegeben, wobei sich an dieser Stelle eine Temperatur des Gas-Dampf-Gemisches von etwa ä5° C einstellt. Das Gas-Dampf-Gemisch befindet sich nahe beim Taupunkt und soll um 2° C überhitzt werden, um den Wärmetauscher, insbesondere dessen korrosionsgefährdete Eingangsseite, trocken zu halten. Zu diesem Zweck ist in der Leitung L vom Sättiger S zum Wärmetauscher W1 eine Heiztasche in Form einer Ummantelung U angebracht, die von einem kleinen Teil des Ausgangsgases der ersten Katalysatorschicht K1 des Reaktionsofens R im Gleichstrom zum Frischgas-Dampf-Gemisch durchströmt wird. Dadurch wird eine Korrosion der als kleiner Wärmetauscher wirkenden Vorrichtung U an der Eingangsseite sicher verhindert. Aus der großen Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeabgebenden Gas und dem zu erwärmenden Gas-Dampf-Gemisch ergibt sich, daß die benötigte wärmeübertragende Fläche sehr klein bemessen werden kann. Eine Fläche von weniger als 1 % der wärmeübertragenden Flächen des Wärmetauschers TV, reicht im allgemeinen aus.
• Um diese Anordnung noch weiter zu verbessern, kann man zusätzlich in der Rohrleitung L in der Nähe des Sättigers einen oder mehrere Abstreifringe A für abgeschiedene Flüssigkeitsteilchen anbringen.
• Derartige Abstreifringe A sind z. B. konisch ausgeführt und in die Rohrleitung L eingeschweißt. Das abgestreifte Wasser kann durch einen am unteren Teil der Leitung angebrachten Ablauf unter Benutzung bekannter Wasserablaufvorrichtungen aus der Rohrleitung entfernt werden Die Abb.2 zeigt schematisch die gleiche Konvertierungsanlage. Zur Überhitzung des Frischgas-Dampf-Gemisches um etwa 2° C wird zunächst ein Teil des Gemisches aus der Verbindungsleitung L zwischen dem Sättiger S und dem Wärmetauscher W, abgezweigt und durch eine verhältnismäßig kurze, im wärmsten Abschnitt des Reaktionsofens R angeordnete Heizschlange H geleitet und dann vor dem Wärmetauscher Wi wieder in die Leitung L zurückgeführt. Sofern es die räumliche Anordnung des Sättigers S, des Reaktionsofens R und des Wärmetauschers Wi zu- läßt, kann statt der Abzweigung eines Teilstromes auch das gesamte Frischgas-Dampf-Gemisch durch eine kurze, im Reaktionsofen R angeordnete Heizschlange geführt werden, d. h., die Leitung L durchsetzt praktisch vorzugsweise die heißeste Stelle des Reaktionsofens.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Konvertierung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd, wobei dem Kohlenoxyd-Frischgas der Wasserdampf in Sättigern beigegeben wird und bei dem zum anschließenden Erwärmen des Frischgas-Dampf-Gemisches auf die Arbeitstemperatui des Katalysators ein oder mehrere Wärmetauscher verwendet werden. dadurch gekennzeichnet, daß man das den Sättiger verlassende, Wassertröpfchen enthaltende Frischgas-Dampf-Gemisch vor dem Eintreten in den ersten an seinen wärmetauschenden Flächen eine bestimmte Temperaturdifferenz aufweisenden Wärmetauscher entweder in einem diesem vorgeschalteten Wärmetauscher mit wesentlich kleineren wärmetauschenden Flächen und wesentlich größerer Temperaturdifferenz an diesen Flächen in indirektem Wärmetausch oder auf direktem Wege mittels eines Injektors durch Gase vom Temperaturniveau des den Katalysator enthaltenden Ofens um wenige Grade vorerwärmt.
2. 2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um eine Rohrleitung (L) zwischen Sättiger (S) und dem Wärmetauscher (IITi) eine Rohrschlange oder eine Ummantelung (U) gelegt ist, die von einem Teilstrom der heißen Katalysatorofengase im Gleichstrom durchströmt wird, wobei die Rohrleitung (L) aus hochkorrosionsfestem Werkstoff besteht.
3. 3. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrschlange (H) in den Reaktionsofen (R) gelegt ist, in der mindestens ein Teilstrom der dem Wärmetauscher ([F,) zuzuführenden Gase sich vorübergehend im Wärmeaustausch mit den Gasen vom Temperaturniveau der Reaktion befindet.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch ein oder mehrere vor dem Wärmetauscher (W1) in die Rohrleitung (L) zusätzlich eingebaute Abstreifringe (A) und gegebenenfalls einen Flüssigkeitsabscheider. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 895 893.