DE1567696A1 - Process for the production of hydrogen - Google Patents
Process for the production of hydrogenInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Rohgasen, die durch Vergasung fester oder flüssiger Brennstoffe mit Sauerstoff bzw. Luft und Wasserdampf oder durch oxydierende Spaltung von gasförmigen Kohlenwasserstöffen oder von Raffinerieabgasen in Gegenwart von Wasserdai,.pf erzeugt werden. Derartige Rohgase bestehen überwiegend aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff und enthalten außerdem wechselnde Mengen Kohlendioxyd und kleine Anteile Methan. Sie enthalten stets Schwefelwasserstoff und organische-Schwefelverbindungen, wenn nicht gerade der sehr seltene F:11 eines schwefelfreien Ausgangsbrennstoffes vorliegt.Process for producing hydrogen The invention relates to a Process for the production of hydrogen from raw gases, which are solidified by gasification or liquid fuels with oxygen or air and water vapor or by oxidizing Splitting of gaseous hydrocarbons or refinery exhaust gases in the presence by Wasserdai, .pf. Such raw gases mainly consist of carbon monoxide and hydrogen and also contain varying amounts of carbon dioxide and small Share of methane. They always contain hydrogen sulfide and organic sulfur compounds, if not the very rare F: 11 of a sulfur-free starting fuel is present.
Zur Herstellung von Wasserstoff aus solchen Rohgasen wird das darin
enthaltene Kohlenmonoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff Lund Kohlendioxyd umgesetzt.
Diese gewöhnlich als Konvertierung bezeichnete Umsetzung wird an geeigneten Katalysatoren,
z.B. Gemischen von Eisenoxyd und Chromoxyd (BraimoxydkatalysatoreA oder an 14olybdän
oder Wolfram und Kobalt oder Nickel in oxydischex oder sulfidischer Form auf einen
Trägermaterial enthaltenden
Praktich wird bei.dieser Art der Gaserzeugung im Röhrenofenspaltverfahren no verfahren, daß die Konvertierung in 2 8tuf*Ä vollzogen wird, In der ersten Stufe wird nach Zusatz-von Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 350o und 4500, wo die 'Reaktion an sich schon. @äsch verläuft, die Hauptmenge des- Kmhlenmonoxyds an den nor ,#iälerweise verwendeten schwefelunempfindlichen Katalyst'oren des Braunoxyds oder an Kobalt-Molybdän-Wider Kobalt-Wolfram-Katalysatoren zu Kohlendioxyd und Wasserstoff umgesetzt. Nach indirekter oder direkter Abkühlung des ,Reaktionsgemisches auf Temperaturen von 180 - 2000 Ard dann die Restmenge des Kohlenoxyds an dem bei tieferer Temperatur schon aktiven Kupferoxydkatalysator umgesetzt.In practice , in this type of gas generation in the tube furnace cracking process, the conversion into 2 8tuf * Ä is carried out. In the first stage, after the addition of steam at temperatures between 350o and 4500, the reaction itself is already. The main amount of the carbon monoxide is converted to carbon dioxide and hydrogen on the sulfur-insensitive brown oxide catalysts normally used or on cobalt-molybdenum-cobalt-tungsten catalysts. After indirect or direct cooling of the reaction mixture to temperatures of 180-2000 Ard, the remaining amount of the carbon oxide is then reacted on the copper oxide catalyst which is already active at a lower temperature.
Die Vorteile dieser neuen Arbeitsweise sind so groß, daß man sie auch auf Gase anzuwenden versucht hat, die infolge ihrer Herkunft aus schwefelhalegen festen oder flüssigen Brennstoffen Schwefelwasserstoff und organische Schwefelverbindungen enthalten. Während diese Gase nach der bisherigen Arbeitsweise aufbereitet werden konnten, bei welcher der Schwefelwasserstoff vor der Konvertierung nach enem der hinreichend bekannten Entschwefelungsverfahren ausgewaschen wurde und der in der Konvertierung durch hydrolytische und hydrierende Spaltung der organisehen Schwefelverbindungen gebildete_Schwefelwasserstoff zusammen mit dem Kohlendioxyd in einer nachfolgenden.-Wäsche ausgewaschen wird, ist diese Arbeitsweise für die Anwendung der zweistufigen Konvertierung nicht mehrgeeignet. Für diese kann das in der ersten Stufe gebildete Kohlendioxyd im Gas belassen-werden, ohne daß die Umsetzung des restlichen Kohlenmonoxyds gestört wird, während der Schwefelwasserstoff vorher völlig entfernt werden muß.The advantages of this new way of working are so great that you can also use them has tried to apply to gases which, as a result of their origin, are sulfur-containing solid or liquid fuels hydrogen sulfide and organic sulfur compounds contain. While these gases are processed according to the previous working method could, in which the hydrogen sulfide before the conversion to enem the well known desulfurization process was washed out and in the Conversion through hydrolytic and hydrative cleavage of the organic sulfur compounds formed_sulphurous hydrogen together with the carbon dioxide in a subsequent wash is washed out, this way of working is for the two-step conversion application no longer suitable. The carbon dioxide formed in the first stage can be used for this in the Gas can be left without disturbing the conversion of the remaining carbon monoxide while the hydrogen sulfide must be completely removed beforehand.
Für diese erschwerten Bedingungen bestand bisher keine technisch brauchbare wirtschaftliche Lösung. Um die restliche Konvertierung an dem schwefelempfindlichen Kupferoxydkflntakt durchzuführen, musste das aus der ersten Konvertierungsstufe austretende Gas von der Temperatur der ersten Konvertierungsstufe auf Temperaturen unter 100-o abgekühlt werden, um nach einem der üblichen Entschwefelungsverfahren entschwefelt zu werden. Hierbei wurde der größte Teil des Wasserdampfes kondensiert, so daß nach Aufheizen des entschwefelten Gases auf die Temperatur der zweiten Konvertierungsstufe der erneut notwendige Reaktionswasserdampf zugesetzt werden musste.Up to now there was no technically useful one for these difficult conditions economical solution. The rest of the conversion on the sulfur-sensitive To carry out copper oxide contact, that had to be done from the first conversion stage exiting gas from the temperature of the first conversion stage to temperatures below 100-o can be cooled to after one of the usual desulphurisation processes to be desulfurized. Here, most of the water vapor was condensed, so that after the desulfurized gas has been heated to the temperature of the second conversion stage the steam of reaction that was required again had to be added.
Zwar hat man diese unwirtschaftliche Arbeitsweise dadurch zu umgehen versucht, daß man den in der 1. Konvertierungsstufe gebildeten Schwefelwasserstoff nach Abkühlung des Gases auf die Temperatur der 2. Konvertierungsstufe durch Überleiten des Gases über Zinkoxydmassen an :diesen gebunden hat. Diese besitzen allerdings nur eine beschränkte Aufnahmefähigkeit für Schwefel und .sind in der Praxis nicht regenererbar, so daß sie oft ausgewechselt werden müssen.Attempts have been made to circumvent this uneconomical mode of operation by binding the hydrogen sulfide formed in the 1st conversion stage to this after cooling the gas to the temperature of the 2nd conversion stage by passing the gas over zinc oxide masses. However, these have only a limited capacity for sulfur and are in practice not regenerable, so that they often have to be replaced.
Nach dem Verfahren der Erfindung gelingt die Auswaschung des in der
ersten Konvertierungsstufe aus den organischen Schwefel-.
Die abgezweigte Lösung kann durch Eindampfen und Abkühlenn zur Kristallisation gebracht werden.The branched off solution can crystallize by evaporation and cooling to be brought.
Die nach Abtrennen der Kristalle verbleibende Mutterlauge kann bei der Zubereitung Fischer Lösung mitverwendet oder in den Kreislauf durch Absorption und Oxydation zurückgeführt werden. Die abgezweigte, Sulfat und bzw. oder Thimulfat -enthaltende Lösung kann auch durch Ionenaustausch.oder Elektrodialyse regeneriert und in den Waschkreislauf zurückgeführt werden.The mother liquor remaining after the crystals have been separated off can be used in Fischer solution is used in the preparation or in the circulation by absorption and oxidation can be returned. The branched off, sulfate and / or thimulfate -containing solution can also be regenerated by ion exchange or electrodialysis and fed back into the washing cycle.
In der Zeichnung ist das Fließschema einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt. Die Anlage besteht im wesentlichen aus zwei Konvertierungsreaktoren 1 und 2 zur Umwandlung von Kohlenmonoxyd mit rlasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd und einem zweitEaigen Waschturm 3, der durch einen Zwischenboden 4 mit Standrohr 5 in zwei Abschnitte 6 und 7 mit selbständigen Flüssigkeitskreisläufen unterteilt ist. Dem unteren Abschnitt 6 ist ein Sauerstoffsättiger 8 zugeordnet.The drawing shows the flow diagram of a system for the execution of the Method according to the invention shown for example. The attachment consists essentially of two conversion reactors 1 and 2 for conversion from carbon monoxide with steam to hydrogen and carbon dioxide and a second line Washing tower 3, which is divided by an intermediate floor 4 with a standpipe 5 into two sections 6 and 7 is divided with independent fluid circuits. The lower section 6 is assigned an oxygen saturator 8.
Die Anlagenteile zur Erzeugung und Vorreinigung des Rohgases und zur Reinigung des wasserstoffreichen-Gases nach der Kohlenmonoxydkonvertierung sind nicht dargestellt.The plant components for the generation and pre-cleaning of the raw gas and for Purification of the hydrogen-rich gas after the carbon monoxide conversion not shown.
Der Reaktor 1 enthält als Kontaktmasse beispielsweise einen aus Eizenoxyd-Chromoxyd oder aus Kobalt-rIolybdänorjd bestehenden Katalysator, der außer der Konvertierung des Kohlenmonoxyds auch die hydrierende Spaltung der organischen Schwefelverbindungen unter Bildung von Schwefelwasserstoff bewirkt.The reactor 1 contains, for example, one made of iron oxide-chromium oxide as a contact mass or a catalyst consisting of cobalt-molybdenum oxide, which apart from the conversion of carbon monoxide also the hydrotreating cleavage of the organic sulfur compounds with the formation of hydrogen sulfide.
Zum Reaktor 1 gehört ein an sich bekanntes und deshalb nicht dargestelltes Sättiger-Kühlersystem mit einem Wasserkreislauf. Der Reaktor 1 wird bei Temperaturen zwischen etwa 350o und ¢50o C betrieben.The reactor 1 includes something which is known per se and is therefore not shown Saturator cooling system with a water circuit. The reactor 1 is at temperatures operated between about 350o and ¢ 50o C.
Der Reaktor 2 enthält einen Kupferoxyd-Katalysator und wird bei Temperaturen
zwischen etwa 160 und 220°C betrieben.
Im unteren Turmabschnitt 6 wird eine der den Schwefelwasserstoff oxydierend absorbierenden Lösungen, die oben bereits genannt sind, mittels der Pumpe 17 durch die Leitungen 18,19 und 20 im Kreislauf vom Sumpf des Turmabschnittes 6 zu einer Verteilervorrichtung 21 im Kopf desselben umgewälzt. Mittels des Ventils 22 wird ein Teilstrom durch die Leitung 23 auf den Kopf eines Begasungsturmes-8 geführt, der als Sauerstoffsättiger dient, Der aus einer Verteilervorrichtung 25 über eine Füllkörperschicht 26 hinabrieselenden Flüssigkeit wird ein sauerstoffhaltiges Gas, das durch die Leitung 27 in das Unterteil des Turmes eingeleitet wird, entgegen geführt.In the lower tower section 6 one of the hydrogen sulfide is oxidizing absorbent solutions, which are already mentioned above, by means of the pump 17 the lines 18, 19 and 20 in the circuit from the sump of the tower section 6 to one Distribution device 21 circulated in the head of the same. By means of the valve 22 is a partial flow passed through the line 23 to the head of a gassing tower-8, which serves as an oxygen saturator, The from a distribution device 25 via a Packing layer 26 trickling down liquid is an oxygen-containing gas, which is introduced through the line 27 in the lower part of the tower, contrary guided.
Die mit Sauerstc-ff angereicherte Lösung kehrt aus dem Sumpf des Begasungsturmes durch die Leitungen 28 und 20 in den Flüssigkeitskreislauf durch den unteren-Turmabschnitt 6 zurück. Der Begasungsturm 8 ist am Kopf mit einer durch den Kühler 29 führenden Gasableitung 30 versehen. Wird zur Begasung technischer Sauerstoff verwendet, der z.B. von der Druckvergasung des .Ausgangsbrennstoffes her verfügbar ist, dann genügt es, den Begasungsturm unter einem ausreichenden Sauerstoffdruck zu halten und das sich mit Stickstoff langsam anreichernde Restgas zeitweilig abzulassen. Wird der Sauerstoff als Luft in den Begasungsturm eingeführt, dann wird aus der,Gasableitung 30 zweckmäßig kontinuierlich-ein Restgasstrom ableitet.The solution enriched with oxygen returns from the sump of the gassing tower through lines 28 and 20 into the liquid circuit through the lower tower section 6 back. The gassing tower 8 is at the head with a leading through the cooler 29 Gas discharge 30 is provided. Is used for gassing technical oxygen, the e.g. is available from the pressurized gasification of the output fuel, then it is sufficient keeping the gas tower under sufficient oxygen pressure and that residual gas slowly enriching itself with nitrogen temporarily let off. If the oxygen is introduced into the gas tower as air, then the gas discharge becomes 30 expediently continuously a residual gas stream is discharged.
Um den Gehalt der durch den unteren Absorptionsturmabschntt ' umgewälzte Lösung an Alkalisulfat und bzw. oder Alkalithiosulfat nach oben zu begrenzen, wird durcYydie Zeitung 31 zeitweise oder kontinuierlich ein Teilstrom zur Aufarbeitung abgezweigt. Ein entsprechender Anteil frischer Lösung wird dafür durch die Leitung 32 in- den Kreislauf eingeführt.To the content of the circulated through the lower absorption tower section Limit the solution to alkali sulfate and / or alkali thiosulfate upwards durcYydie Zeitung 31 temporarily or continuously a partial flow for processing branched off. A corresponding proportion of fresh solution is provided by the management 32 introduced into the cycle.
Durch den oberen Abschnitt 7 des Abeorptionsturmes wird mittels der Pumpe 33 und die Zeitung 34 Wasser oder eine schwach saure wässrige Lösung beispielsweise einer. wenig flüchtigen Säure wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure aus dem Su4ipf zu einer Verteilervorrichtung 35 im Turmkopf im Kreislauf umgewälzt, um das Gas vor der zweiten Konvertierungsstufe von letzten Spuren von Katalysatorgiften zu reinigen, insbesondere von Sprühnebeln der im unteren Turmabschnitt verwendeten alkalischen und schwefelhaltigen Absorptionslösung.By means of the upper section 7 of the absorption tower Pump 33 and newspaper 34 water or a weakly acidic aqueous solution for example one. little volatile acid like sulfuric acid or phosphoric acid from the Su4ipf circulated to a distributor device 35 in the tower head to the gas before the second conversion stage of the last traces of catalyst poisons to clean, especially from the spray mist used in the lower tower section alkaline and sulfur-containing absorption solution.
Inder Zeitung 16 strömt das Gas zum Reaktor 2, Aus diesem gelangt
das nunmehr überwiegend aus Wasserstoff und Kohlendioxyd bestehende Gas in der Zeitung
36 zu einer nicht mehr dargestellten Gaswaschanlage, in welcher das Kohlendioxyd
in bekannter Meise alis;evra chen wird.
3. Beispiel -. 3rd example -.
35 Nm3 eines Gases, das durch Vergasung von Kohle mit Wasserdampf
unter 21 atü hergestellt und auf Normaltemperatur abgekühlt worden war, wurden mit
Hilfe einer Alkaliarsenitwäsche von Schwefelwasserstoff bis unter 1 ppm befrei to
So dann wurde es nach Zusatz einer entsprechenden Menge Wasserdampf in eine Konvertierung
mit Eisenoxyd-als-Katalysator (Reaktor 1) gleitet, in welcher bei ¢02o der größte
Teil des Kohlenmonoxyds zu Kohlendioxyd und. Wasserdampf umgesetzt wurde. Danach
hatte das Gas folgende Zusammensetzung:
Anschließend wurde das restliche Kohlenmonoxyd des Gases in einer zweiten Konvertierungsstufe (Reaktor 2) an einem Kupferoxydkatalysator bei 205°C bis auf einen Gehalt von 0,28 Vol. CO umgesetzt.Then the remaining carbon monoxide of the gas was in a second conversion stage (reactor 2) on a copper oxide catalyst at 205 ° C implemented to a content of 0.28 vol. CO.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise, durch welche der in der ersten Konvertierungsstufe aus den organischen Schwefelverbindungen gebildete Schwefelwasserstoff vor der zweiten Konvertierungsstufe bei den vor dieser gegebenen Zustandsbedingungen bezüglich Temperatur, Druck und Wasserdampfgehalt aus dem Gas entfernt wird, fügt sich dem zweistufigen Konvertierungsverfahren harmonisch ein; weil sie in dem zwischen den beiden Konvertierungsstufen ohnehin gegebenen Temperaturgefälle angeordnet ist.The inventive method by which the in the first Conversion stage hydrogen sulfide formed from the organic sulfur compounds before the second conversion stage with the state conditions given before this is removed from the gas with regard to temperature, pressure and water vapor content, adds harmoniously adopt the two-stage conversion process; because they are in the between the two conversion stages is arranged anyway given temperature gradient.
Durch diese Arbeitsweise wird die Schwefelkonzentration vor der mit dem schwefelempfindlichen Kupferoxydkatalysator betriebenen zweiten Konvertierungsstufe auf weniger als 0,5 pxT herabgesetzt, wodurch eine lange Betriebsdauer des Katalysators gesichert ist.This way of working, the sulfur concentration before the with the sulfur-sensitive copper oxide catalyst operated second conversion stage reduced to less than 0.5 pxT, thereby increasing the life of the catalyst is secured.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM0068377 | 1966-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1567696A1 true DE1567696A1 (en) | 1970-07-09 |
Family
ID=7312576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661567696 Pending DE1567696A1 (en) | 1966-02-12 | 1966-02-12 | Process for the production of hydrogen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1567696A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2330641A1 (en) * | 1975-11-04 | 1977-06-03 | Ici Ltd | CATALYTIC PROCESS FOR CARBON OXIDE TRANSPOSITION |
EP0016631A1 (en) * | 1979-03-19 | 1980-10-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Removal of hydrogen sulphide and carbonyl sulphide from gas stream |
-
1966
- 1966-02-12 DE DE19661567696 patent/DE1567696A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2330641A1 (en) * | 1975-11-04 | 1977-06-03 | Ici Ltd | CATALYTIC PROCESS FOR CARBON OXIDE TRANSPOSITION |
EP0016631A1 (en) * | 1979-03-19 | 1980-10-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Removal of hydrogen sulphide and carbonyl sulphide from gas stream |
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