DE1467103C - Verfahren zur Konversion von Kohlen oxyd oder dieses enthaltenden Gasen - Google Patents

Description

ses (Konvertgas genannt) von Schwefelwasser- ¹⁰ verbindungen die erfahrungsgemäß im Kontaktofen stoff öd/ j_{ast rest}i_{os in} Schwefelwasserstoff umgewandelt wer-

3. den Verbrauch an Katalysatoren bzw. Kontakt- den. Das Konvertgas das in der Regel auch schwefelstoffen ^^{rei sein mu}ß> ^wir(l daher in einer sogenannten Nach

Zu Punkt 1. Die für die Konvertierung im Kon- 15 freit. Die vorerwähnten beiden Entschwefelungstaktofen aufzuwendende Dampfmenge ist bedingt anlagen für das Frisch- und Konvertgas belasten die

gesamten Bau- und Betriebskosten der Konvertierungsanlagen erheblich.

Es ist auch bekannt, im Rahmen einer mehrstufigen ao Konvertierung das Gas-Dampf-Gemisch zwischen zwei Konvertierungsstufen durch einen Absorber zu leiten, um hier durch eine heiße wäßrige Absorptionslösung das gebildete Kohlendioxyd aus dem Gemisch zu entfernen, wobei das Gas gleichzeitig Wasserdampf aufnimmt, der der katalytischen Behandlung des Gases in der nächsten Konvertierungsstufe zugute kommt.

Es ist ferner bekannt, daß das zwischen einem Sättiger vor und einem Kühler hinter einem Kpntakt-

durch den Dampf, der für die chemische Umsetzung nach der Formel

CO + H₂O -> CO₂ + H₂ +10,05 kcal

verbraucht wird, und den Dampf, der zur Einstellung des temperaturbedingten Gasgleichgewichts nach der Gleichung

. CO H₂O

CO, · H„

weshalb zur Verhinderung der Korrosion teils legierte Stähle als BaustoJf verwendet, teils Schutzauskleidungen in den gefährdeten Apparaten angebracht sowie

erforderlich ist. Der letztgenannte Dampfanteil verläßt den Kontaktofen wieder im Gemisch mit dem

Konvertgas mit einer Temperatur von 400 bis 430° C. _o

Die Abwärme dieses Gemisches wird bekanntlich 30 ofeniimlaufende Wasser aus dem Gas CO^uIS H..S außer zur Erhitzung des Gases vor seinem Eintritt in aufnimmt und dadurch sauer und korrodierend wjrd, den Kontaktofen auch zur Sättigung des Frischgases
mit Wasserdampf ausgenutzt, um für die Konvertierung möglichst wenig zusätzlichen Dampf aufwenden

zu müssen. . 35 alkalische Zusätze im Kreislaufwasser benutzt wer-

Zu diesem Zweck wird in einem Kühler-Sättiger- den. Hierdurch wird jedoch nicht eine Freihaltung Kreislauf umlaufendes Wasser in dem Kühler von des Katalysators von Schwefel erreicht; vielmehr wird dem Konvertgas-Dampf-Gemisch erhitzt, worauf das ausdrücklich festgestellt, daß der Schwefelwasserstoffheiße Wasser in dem Sättiger Wärme an das Frisch- gehalt im Gas zu einer gewissen Einlagerung von gas abgibt, das sich dabei der Temperatur entspre- 40 Schwefel im Katalysator führt, der man durch einen chend mit Wasserdampf sättigt. Der damit verbun- , großen Dampfüberschuß zu begegnen sucht,
dene Wasserverbrauch im Sättiger wird durch im Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ge-

Kühler aus dem Konvertgas anfallendes Kondens- schilderten Nachteile zu vermeiden und den Schwefelwasser mehr als wettgemacht, so daß im allgemeinen wasserstoff auf verhältnismäßig einfache und billige aus dem Kreislauf noch Wasser abgezogen werden 45 Weise aus dem Gas zu entfernen,
muß. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur

Um diese Aufsättigung mit Wasser so hoch wie Konversion von Kohlenoxyd oder dieses enthaltenden möglich zu treiben, wird Vielfach ein zweifacher Gasen in Wasserstoff und Kohlendioxyd ,mittels Kühler-Sättiger-Kreislauf angewendet, derart, daß Wasserdampf in einem Kontaktofen, bei dem /.der das Frischgas in einer ersten Sättigerstufe mit weni- 50 Wärme- und Dampfgehalt des den Kontaktofen verger heißem Wasser aus einer zweiten Kühlerstufe lassenden Konvertgases dazu ausgenutzt ψΐά, das und anschließend in einer zweiten Sättigerstufe mit Frischgas vor seinem Eintritt in den Kontaktofen mit heißerem Wasser aus einer ersten Kühlerstufe in Be- Wasserdampf zu sättigen, indem im Kreislauf zwirührung kommt und andererseits das Konvertgas sehen einem zweistufigen Kühler und einem zweiseine Wärme bei höherer Temperatur an das Wasser 55 stufigen Sättiger umlaufendes Wasser im Kühler aus in der ersten Kühlerstufe und bei niedrigerer Tempe- dem Konvertgas Wärme und Wasserdampfkondensat

aufnimmt und im. Sättiger Wasserdampf an das Frischgas abgibt, wobei die erste Stufe des Sättigers mit der zweiten Stufe des Kühlers einerseits, die zweite Stufe des Sättigers mit der ersten Stufe des Kühlers andererseits je einen geschlossenen Wasserkreislauf bilden. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der ersten Sättigerstufe und der zweiten Kühlerstufe ge-

Salzen im Zusatzdampf. Die daher sich ergebende 65 bildeten Kreislauf eine für die Absorption von sauren Schädigung des Katalysators durch Schwefelwasser- Gasbestandteilen, wie H₂S und CO₂ geeignete wäßrige stoff zwingt zu höheren Temperaturen überzugehen, Salzlösung zum Umlauf gebracht wird. Als Salzlösung woraus durch Verschiebung des Gasgleichgewichtes kann irgendeine der bekannten alkalischen Wasch-

ratur an das Wasser in der zweiten Kühlerstufe abgibt. Auf diese Weise können 80 bis 85° C des Gleichgewichtsdampfes für die Aufsättigung des Frischgases rückgewonnen werden.

Zu Punkt 2 und 3. Die für die Konvertierung verwendeten Kontaktstoffe sind alle mehr oder weniger empfindlich gegen Schwefel, insbesondere gegen Schwefelwasserstoff im Frischgas und Spuren von

laugen mit oder ohne Zusatz von Aktivatoren verwendet werden, wie sie beispielsweise als aktivierte Pottaschelauge bei dem Giammarco-Vetrocoke-Verfahren zum Auswaschen von H₂S dient.

Auf diese Weise wird die Befreiung des Frischgases und des Konvertgases von Schwefelwasserstoff und anderen sauren Bestandteilen in den Apparaten der eigentlichen Konvertierungsanlage und im gleichen Arbeitsgang wie die Kohvertierungsbehandlung durchgeführt, so daß eine besondere Vor- und Nachbehandlung zur Entfernung von Schwefelwasserstoff oder anderen sauren Bestandteilen entfällt. Außerdem wird der Wärmebedarf für die Erwärmung der Waschlauge auf einfache Weise aus der Abhitze der Konvertierung gedeckt. 'Infolgedessen werden die Bau-, Betriebs- und Bedienungskosten erheblich herabgesetzt.

Im übrigen wird in der ersten Sättigerstufe aus dem Frischgas Schwefelwasserstoff od. dgl. ausgewaschen und in der zweiten Sättigerstufe das Gas von etwa aus der ersten Sättigerstufe mitgerissenen Laugebestand- ao teilen befreit, die sonst den Katalysator im Kontaktofen schädigen könnten. Andererseits wird in der ersten Kühlerstufe das Konvertgas durch das Umlaufwasser zunächst vorgekühlt und von mitgeführtem Kontaktstaub befreit, der in der zweiten Kühlerstufe, in der die Waschlauge umläuft, zu unerwünschten Reaktionen führen könnte. In der zweiten Stufe wird bei niedrigerer Temperatur das Konvertgas einer erneuten Auswaschung durch die Lauge unterzogen, die dabei erwärmt wird. .

Die schematische Zeichnung zeigt an einem Beispiel das Prinzip des Verfahrens. -

Das zu konvertierende CO-haltige Frischgas tritt durch das Rohr 1 in die Stufe I des zweiteiligen Sättigers 2 ein, in der es zur Vorsättigung mit Wasserdampf und zur Befreiung von Schwefelwasserstoff mit alkalischer, etwa 100° C warmer Lauge berieselt wird. In der Stufe II des Sättigers 2 wird das nach oben strömende Frischgas mit Heißwasser berieselt, wodurch es den temperaturbedingten Endzustand der Sättigung erreicht. Gleichzeitig werden vom Frischgas mitgerissene Laugenreste ausgewaschen. Das so vorbehandelte Gas gelangt nach weiterer Dampfzugabe bei 3 durch das Rohr 4 und einen Wärmeaustauscher 5 zum Kontaktofen 6, in dem die CO-Umwandlung mittels Wasserdampf in H₂ und CO₂ erfolgt. Das heiße Konvertgas gemischt mit unzersetztem Wasserdampf verläßt den Kontaktofen 6 mit einer Temperatur von 400 bis 430⁰C durch das Rohr 7 und gelangt über den Wärmeaustauscher 5 und den Wassererhitzer 9 durch den Gaseintritt 10 in den zweistufigen Kühler 8. In der Stufe I des Kühlers wird das Konvertgas mit Warmwasser aus der Stufe II des Sättigers 2 berieselt und vorgekühlt. In der Stufe II des Kühlers erfolgt die weitere Kühlung des Konvertgases und ferner die Befreiung desselben von H₂S-Resten mit der Lauge aus der Stufe I des Sättigers. Das Gas verläßt den Kühler 8 durch das Rohr 11.

Die Pumpen 12 und 13 mit den anschließenden Rohrleitungen bewirken den Wasserkreislauf zwischen Sättiger 2 Stufe II, und Kühler 8 Stufe I. Die Pumpen 14 und 15 dienen dem Laugekreislauf zwischen Sättiger 2 Stufe I und Kühler 8 Stufe II.

Im Sättiger wird dem Umlaufwasser sowie der umlaufenden Lauge durch die Sättigung des Frischgases Wasser und damit Wärme entzogen. Im Kühler werden die beiden in Umlauf gehaltenen Flüssigkeiten wieder erhitzt und ihr Wasserverlust durch Dampfkondensation ersetzt.

Zur Regeneration der Lauge mittels · Luft oder Wärme dient die Einrichtung 16, die durch Rohrleitungen 17, 18 mit Absperrvorrichtungen mit dem Laugekreislauf verbunden ist.

Da die CO-Konvertierungen heute fast stets unter erhöhtem Druck erfolgen, sind die Lauge- und Wassertemperaturen von dem jeweiligen Druck abhängig. Je höher der Druck ist, desto höher sind die Flüssigkeitstemperaturen, um eine hohe Sättigung des Frischgases zu erreichen. Auf jeden Fall ist es mit dem neuen Verfahren möglich, durch richtige Wahl der Laugekonzentration und der umlaufenden Flüssigkeitsmengen die jeweils dem Druck entsprechenden günstigsten Temperaturen einzustellen, um eine hohe Sättigung des Frischgases bei gleichzeitige**'Entfernung von sauren Bestandteilen aus dem^Frisch- und Konvertgas zu erreichen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Konversion von Kohlenoxyd oder dieses enthaltenden Gasen in Wasserstoff und Kohlendioxyd mittels Wasserdampf in einem Kontakt^ ofen, bei dem der Wärme- und Dampfgehalt des den Kontaktofen verlassenden Konvertgases dazu' ausgenutzt wird, das Frischgas vor seinem Eintritt in den Kontaktofen mit Wasserdampf zu sättigen,, in dem im Kreislauf zwischen einem zweistufigen Kühler und einem zweistufigen Sättiger umlaufendes Wasser im Kühler aus dem Konvertgas Wärme und Kondenswasser aufnimmt und im Sättiger Wasserdampf an das Frischgas abgibt, wobei die erste Stufe des Sättigers mit der zweitenStufe des Kühlers einerseits, die zweite Stufe des Sättigers mit der ersten Stufe des Kühlers andererseits je einen geschlossenen Wasserkreislauf bilderi, dadurch geke η η zeichnet, daß in dem von der ersten Sättigerstufe und der zweiten Kühlerstufe gebildeten Kreislauf eine für die Absorption von sauren Gasbestandteileri wie H₂S und CO₂ geeignete wäßrige Salzlösung zum Umlauf gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen