DE1444969A1 - Process for removing carbon oxide from low-carbon gases, in particular town or light gas - Google Patents
Process for removing carbon oxide from low-carbon gases, in particular town or light gasInfo
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"Verfahren zum Entfernen von Kohlenoxyd aas kohlenoxydarmen Gasen, insbesondere Stadt- bzw. Leuchtgas""Process for removing carbon oxide from gases low in carbon oxide, in particular town gas or luminous gas"
Zum Entfernen von Kohlenoxyd aus kohlenoxydarmen technischen Gasen, insbesondere zum Entgiften von Stadtbzw. Leuchtgas, dessen Kohlenoxydgehalt zumeist unter 10$ liegt, ist es bekannt, das iiohlenoxyd durch katalytische Oxydation in Gegenwart von Wasserdampf zu Kohlensäure umzuwandeln bzw. zu konvertieren. Auch ist es nicht mehr neu, das Kohlenoxyd durch Kupferlaugenwäsche oder auf biologischem Wege aus dem Leuchtgas zu entfernen. Da diese Verfahren aber recht unwirtschaftlich sind, konnten sie sich bisher nur in geringem Umfang in der Praxis durchsetzen.For removing carbon oxide from low-carbon technical gases, especially for detoxifying city or Coarse gas, the carbon content of which is mostly less than $ 10 it is known to convert the iiohlenoxide by catalytic oxidation in the presence of steam to carbonic acid or to convert. Also it is no longer new, the carbon dioxide by washing copper lye or on biological Ways to remove the illuminating gas. However, since these procedures are quite uneconomical, they could not be used until now enforce only to a limited extent in practice.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenoxyd aus kohlenoxydarmen Gasen, insbesondere aus Stadtgas, zu entwickeln, das wesentlich kostensparender durchzuführen ist und zugleich eine wirtschaftliche Verwertung des daraus entfernten Kohlenoxyds ermöglicht. Zu diesem Zweck sieht die ErfindungThe invention is based on the object of a method for removing carbon oxide from carbon oxide poor To develop gases, especially from town gas, which can be carried out significantly more cost-effectively and at the same time allows the carbon oxide removed from it to be used economically. To this end the invention provides
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vor, daß das Stadtgas in einem Reaktor in Gegenwart von Schwefelwasserstoff oder Schwefeldampf so hoch erhitzt wird, daß sich das Kohlenoxyd in Kohlenoxysulfid umwandelt, das anschließend mit Ammoniak, Aminen oder anderen Stoffen mit reaktionsfähigem Wasserstoff zu Harnstoff bzw. entsprechenden chemischen viertstoffen umgesetzt und in dieser Form aus dem Stadtgas entfernt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet die Bildung von Kohlenoxysulfid aus Kohlenoxyd und Schwefelwasserstoff bzw. Schwefeldampf zwischen 20O0O und 12000C statt, bei Verweilzeiten von 0,01 bis 100 3ek. Dabei gelten die kurzen Verweilzeiten für die hohen fieaktionstemperaturen, die langen Verweilzeiten für die niedrigen Temperaturen. Bei derartigen Versuchsbedingungen finden die Bildung von Schwefelwasserstoff und die Spaltung des Kokerei-Ammoniaks nur in untergeordnet tem Maße statt. Diese Reaktionsbedingun^en sind kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren. suggest that the town gas in a reactor in the presence of hydrogen sulfide or sulfur vapor is heated to such an extent that the carbon oxide is converted into carbon oxysulfide, which is then reacted with ammonia, amines or other substances with reactive hydrogen to form urea or corresponding chemical substances and in this Form from which town gas is removed. In the process according to the invention, the formation of carbon oxysulfide from carbon oxide and hydrogen sulfide or sulfur vapor takes place between 20O 0 O and 1200 0 C, with residence times of 0.01 to 100 3 sec. The short residence times apply to the high reaction temperatures, the long residence times to the low temperatures. Under such test conditions, the formation of hydrogen sulfide and the cleavage of the coking ammonia take place only to a subordinate degree. These reaction conditions are characteristic of the process according to the invention.
Es sei nier bemerkt, daß es bei der Herstellung von Harnstoff aus'Kohienoxyd und Ammoniak bereits bekannt ist, das Kohlenoxyd in Gegenv/art von Schwefeldampf zunächst in Kohlenoxysulfid zu überführen. Dabei wird aber von praktisch wasserstofffreien Gasen mit hohen Kohienoxydgehalten, insbesondere von Hochofen-Gichtgas ausgegangen. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim Stadt- bzw. Leuchtgas um ein verhältnismäßig kohlenoxydarmes Gas, das überwiegend 'It should be noted that it is during manufacture of urea from carbon dioxide and ammonia already known is the carbon monoxide in opposition to sulfur vapor initially to convert into carbon oxysulphide. But it becomes practical hydrogen-free gases with high carbon dioxide contents, in particular assumed blast furnace furnace gas. In contrast to this, city or illuminating gas is a gas that is relatively low in carbon dioxide and is predominantly '
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Wasserstoff enthält. Zahlreiche Untersuchungen haben aber gezeigt, daß unter Einhaltung obiger Reaktionsbedingungen und bei Anwendung geeigneter reaktionsbeschleunigender Kontaktstoffe das im Stadtgas enthaltene Kohlenoxyd überraschenderweise auch in Gegenwart von Wasserstoff quantitativ in Kohlenoxysulfid verwandelt werden kann.Contains hydrogen. Numerous investigations have, however shown that if the above reaction conditions are observed and suitable reaction-accelerating contact substances are used the carbon oxide contained in the town gas surprisingly quantitatively even in the presence of hydrogen can be converted into carbon oxysulphide.
... Das zu entgiftende Stadt- bzw. Leuchtgas wird also erfindungsgemäß zunächst in einem Reaktor so hoch erhitzt, daß sich der im Gas vorhandene Schwefelwasserstoff mit dem Kohlenoxyd zu Kohlenoxysulfid unter Abgabe von Wasserstoff verbindet. #enn der im Gas vorhandene Schwefelwasserstoff dazu nicht ausreicht, muß dem Gas zusätzlich Schwefelwasserstoff oder Schwefeldampf zugesetzt werden Anschließend wird dann in einem zweiten Reaktor das gebildete Kohlenoxysulfid mit Ammoniak oder anderen Stoffen mit einem reaktionsfähigen Wasserstoffatom umgesetzt. Dafür gibt es grundsätzlich drei Möglichkeiten» Eine erste besteht darin, daß das Kohlenoxysulfid mit einem Lösungsmittel aus dem Reaktionsgas herausgewaschen wird, wonach die Umsetzung des Kohlenoxysulfids in diesem Lösungsmittel mit dem reaktionsfähigen Wasserstoff enthaltenden Stoff stattfindet. Zum anderen kann die Reaktion zwischen Kohlenoxysulfid und Ammoniak in Gegenwart geeigneter Kontakte und bei geeigneten Reaktionsbedingungen auch unmittelbar in der Gasphase an kapillaraktiven Stoffen, beispielsweise an Aktivkohle, durch-... According to the invention, the town gas or luminous gas to be detoxified is first heated in a reactor to such an extent that that the hydrogen sulfide present in the gas reacts with the carbon oxide to carbon oxysulfide with the release of hydrogen connects. #if the hydrogen sulphide present in the gas is not sufficient, the gas must also have hydrogen sulphide or sulfur vapor are added. The carbon oxysulfide formed is then added in a second reactor reacted with ammonia or other substances with a reactive hydrogen atom. Therefore there is basically three possibilities »A first is that the carbon oxysulphide with a solvent from the Reaction gas is washed out, after which the reaction of the carbon oxysulfide in this solvent with the reactive Hydrogen-containing substance takes place. On the other hand, the reaction between carbon oxysulphide and ammonia in the presence of suitable contacts and under suitable reaction conditions also directly in the gas phase capillary-active substances, for example on activated carbon,
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geführt, werden.. Schließlich-kann das .Reaktionsgas mit· oder· ohne Anwendung von Druck tiefgekühlt, werden,: was ohnehin" · zwecks Abscheidung yon Naphthalin-und der schweren, Kohlen-", Wasserstoffe usw.. erwünscht ist,, wobei sich dann als1 eine·' ■ Fraktion das Kohlenoxysulfid mitabscheidet,, das dann 'in ■--." der.oben beschriebenen Weise weiter verarbeitet werden"kann.Finally, the reaction gas can be deep-frozen with or without the application of pressure, which is desirable anyway "for the purpose of separating out naphthalene and the heavy, carbon", hydrogen, etc., where The carbon oxysulphide then co-separates as 1 a fraction, which can then be further processed in the manner described above.
'' Der'im"zweiten Reaktor freiwerdende Schwefelwasserstoff kann dem ersten Reaktor, in dem sich das Kohlenoxysulfid bildet,. wieder .zugeführt-werden. .Da-:das<im Stadtbzw, Leuchtgas, enthaltene Ammoniak zur.Umsetzung des gesamten Kohlenoxysulfids nicht ausreicht, müssen der·zweiten·~ ■ 'stufe zusätzlich. Ammoniak.oder^andere Stoffe.mit.reaktionsfähigem Wasserstoff atom zugeführt werden. Es .kann abervauchv zweckmäßig sein, in dem zweiten Reaktor!nur das im-Gas vorhandene Ammoniak fur die .Umsatzreaktion zu verwenden und den Rest des.Kohlenoxysulfids in einem dritten Reaktor mit. Aminen oder anderen Stoffen mit reaktionsfähigem Wasserstoffatom umzusetzen. Insbesondere lassen sich auch, die . aus der Phosgenchemie bekannten Reaktionen auf. das. Kohlenoxysulfid nach Modifizierung der Reaktionsbedingungen,anwenden und so.das Kohlenoxyd über das Kohlenoxysulfid aus dem Gas entfernen. ' , ... , . , .The hydrogen sulphide released in the second reactor can be fed back to the first reactor in which the carbon oxysulphide is formed. Because the ammonia contained in the city or luminous gas is not sufficient to convert all of the carbon oxysulphide , have the second · · ~ ■ 'stage further. Ammoniak.oder ^ other Stoffe.mit.reaktionsfähigem hydrogen are fed atom. It .can abervauchv appropriately be in the second reactor! only present in the gas ammonia for the .Umsatzreaktion and to react the remainder of the carbon oxysulfide in a third reactor with amines or other substances with a reactive hydrogen atom Remove carbon oxide from the gas via the carbon oxysulphide. ', ...,.,.
. Die Reaktion zur Bildung des Köhlenoxysulfids ■■■·-■ wird.durch ^Kontaktstoffe mit großer innerer Oberfläche f ■ wie-z.B,. ,Aluminiumoxyd, Silikagel,-.Bimsstein'od*dgl.., be-. The reaction to form the Köhlenoxysulfids ■■■ · - ■ wird.durch ^ Contact materials with high surface areas f ■ as-eg ,. , Aluminum oxide, silica gel, -. Pumice stone'od * the like .., be
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schleunigt. Weiterhin wird der Umsatz verbessert, wenn die vorerwähnten Kontaktstoffe mit einem Überzug aus Metalloxyden der Gruppe VI des periodischen Systems versehen sind, insbesondere mit Wolfram- und/oder Molybdänoxyden. Eine weitere Verbesserung ergibt sich bei Belegung dieser Kontakte mit geringen Mengen an Metallen der Gruppe VIII. Die Kontakte werden vor ihrer Verwendung zweckmäßigerweise in Sulfide überführt.accelerates. Furthermore, the conversion is improved if the aforementioned contact substances with a coating of metal oxides of group VI of the periodic table are provided, in particular with tungsten and / or molybdenum oxides. One further improvement results when these contacts are occupied with small amounts of metals of group VIII Contacts are expediently converted into sulfides before they are used.
In der zweiten Stufe werden die zur Umwandlung des Kohlenoxysulfids erforderlichen reaktionsfähigen Wasserstoff enthaltenden Stoffe, sofern sie sehr großes Reaktionsvermögen besitzen, am besten in Lösungsmitteln umgesetzt. Bei Stoffen mit weniger großem Reaktionsvermögen erfolgt der Umsatz am besten an Aktivkohle.In the second stage, the reactive hydrogen required to convert the carbon oxysulfide is generated containing substances, if they have a very high reactivity, are best implemented in solvents. In the case of substances with less reactivity, the conversion takes place best on activated carbon.
Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt nicht nur eine rationelle Entgiftung des Stadt- bzw. Kokereigases, sondern ist auch in bezug auf die weitere Verwertung des entfernten Kohlenoxyds zu Harnstoff od.dgl. von großem wirtschaftlichem Vorteil. Zwar sollte man zunächst erwarten, daß infolge der geringen Kohlenoxydkonzentration des Stadtgases die Anwendung dieser Verfahrensweise zur Harnstoffherstellung teurer wird, als wenn man dafür Gas mit höherem Kohlenoxydgehalt, z.B. Gichtgas, verwendet. Überraschenderweise wird aber.durch die Kombination in der Aufgabenstellung die Kostensteigerung durch den .sirlös aus den gewönne-The method according to the invention not only allows an efficient detoxification of the city or coke oven gas, but is also with respect to the further utilization of the removed carbon oxide to urea or the like. of great economic Advantage. It is true that one should initially expect that as a result of the low concentration of carbon dioxide in the town gas the use of this procedure for urea production is more expensive than if you use gas with a higher Carbon oxide content, e.g. furnace gas, is used. Surprisingly, however, due to the combination in the task the increase in costs due to the.
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nen Erzeugnissen und die Ersparnisse gegenüber der herkömmlichen Stadtgas-Entgiftung mehr als ausgeglichen, so daß das Verfahren nach der Erfindung insgesamt wirtschaftlicher und billiger arbeitet.nen products and the savings compared to conventional town gas detoxification more than offset, so that the method according to the invention works more economically and cheaper overall.
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