DE1767751A1

DE1767751A1 - Method and device for the generation and processing of hydrogen-containing gas mixtures

Info

Publication number: DE1767751A1
Application number: DE19681767751
Authority: DE
Inventors: Christel Kobow; Heinz Martin; Ernst Roeper; Bodo Wolf
Original assignee: VVB ENERGIEVERSORGUNG WISSENSC
Current assignee: VVB ENERGIEVERSORGUNG WISSENSC
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1968-06-12
Publication date: 1971-10-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung und Aufbereitung von wasserstofihaltigen Gasgemischen.Method and device for the production and processing of hydrogen-containing Gas mixtures.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung und Aufbereitung von gereinigten oder ungereinigten wasserstoffhaltigen Gasgemischen, vorzugsweise von Synthese-oder Brenngasen, die aus zwei oder mehreren Komponenten bestehend Das Verfahren ist in unterschiedlichen Temperatur- und Druckbereichen anwendbare Bekannt sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung und Aufbereitung von Synthese-oder Brenngasen aus festen, flüssigen oder gasförmigen Einsatzstoffen, die aus zwei oder mehreren Komponenten bestehend Die bekannten Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung arbeiten meistens unabhängig voneinander, haben aber als gemeinsame Zielstellung die Sicherung einer Synthese- oder Brenngasqualität, die dem Verwendungszweck des jeweiligen Gases entspricht. Dabei ist die Höhe des Wasserstoffgehaltes von maßgebender Bedeutung, da dieser die Eigenschaften des Gasgemisches auf Grund seiner besonderen physikalischen und chemischen Stoffwerte entscheidend beeinflußt.The invention relates to a method and a device for generating and processing of cleaned or uncleaned hydrogen-containing gas mixtures, preferably of synthetic or fuel gases made up of two or more components The procedure is in different temperature and pressure ranges A large number of methods and devices for production are known which can be used and processing of synthetic or fuel gases from solid, liquid or gaseous Feedstocks consisting of two or more components The known processes for generation and processing work mostly independently of each other, but have the common goal is to ensure the quality of synthesis or fuel gas, which corresponds to the intended use of the respective gas. The height of the Hydrogen content is of decisive importance, as this affects the properties of the gas mixture decisive due to its special physical and chemical properties influenced.

Durch die Einstellung eines bestimmten Wasserstoffgehaltes im Gasgemisch werden neben den für die Verwendung für wsrmetechnische Prozesse wichtigen Kenngrößen, wie Zündwilligkeit, Brennverhalten, spezifisches Gewicht, Verbrennungswärme, Wobbezahl usw. auch die Verwendungsmöglichkeiten für die chemischen Synthesen entscheidend beeinflußt.By setting a certain hydrogen content in the gas mixture In addition to the parameters that are important for use in hot water processes, such as ignitability, burning behavior, specific weight, heat of combustion, Wobbe number etc. also the possible uses for chemical syntheses are decisive influenced.

Durch die Prozeßbedingungen in den Vorrichtungen zur Realisierut bekannter Verfahren zur Erzeugung von Synthese- oder Brenngasen wtrd deshalb im Rahmen des Möglichen der Wasserstoffgehalt im Gasgemisch beeinflußt. Das wird erreicht durch die Auswahl der Erzeugungstechnologie, der Sinsutzstoffe und Vergasungsmittel, durch die Betriebstemperaturen und Drücke, sowie durch die Höhe des Vergasungsmittelüberschusses und durch andere Maßnahmen.Known by the process conditions in the devices for the realization Process for the production of synthesis or fuel gases is therefore part of the Possible influence of the hydrogen content in the gas mixture. That is achieved through the selection of Production technology, the sinsubstances and gasifying agents, by the operating temperatures and pressures, as well as by the amount of excess gasifying agent and by other measures.

Die den Verfahren zur Erzeugung von wasserstoffhaltigen Gasgemischen nachgeschalteten bekannten Verfahren zur Aufbereitung der Gasgemische beeinflussen die Gaszusammensetzung durch chemische Bindung einzelner Gaskomponenten oder durch das Ausnutzen einiger physikalischer Eigenschaften der Gaskomponenten, insbesondere der Äggregatzustände bei verschiedenen Drücken und Temperaturen. Eine nachträgliche Erhöhung des H2-Gehaltes kann nur durch direkte Zumischung von fremderzeugtem reinen Wasserstoff oder eines wasserstoffreichen Gasgemisches erreicht werden.The process for generating hydrogen-containing gas mixtures influence downstream known processes for processing the gas mixtures the gas composition by chemical bonding of individual gas components or by taking advantage of some physical properties of the gas components, in particular the states of aggregation at different pressures and temperatures. A subsequent one An increase in the H2 content can only be achieved through direct admixture of externally produced pure Hydrogen or a hydrogen-rich gas mixture can be achieved.

Eine Verminderung des Wasserstoffgehaltes ist möglich durch die Zumischung eines wasserstoffarmen Gasgemisches oder durch spezielle chemische Reaktionen von Komponenten des Gasgemisches, insbesondere der 002 rund CO-Bestandteile mit Wasserstoff.A reduction in the hydrogen content is possible through the admixture a hydrogen-poor gas mixture or through special chemical reactions of Components of the gas mixture, especially the 002 around CO components with hydrogen.

Bekannt sind weiterhin Verfahren und Vorrichtungen, die unter Ausnutzung der Diffusionsgesetze unter besonderer Berücksichtigung solcher Faktoren wie Druckgefälle, Eeildrücke, emperaturen, Molekulargewicht, Moleküldurchmesser, mittlere freie Weglänge der Teilchen, Oberflächengestaltung und Porösität der Diffusionswände, Strömunæsgeschwindigkeiten usw. zur Sicherung von Meß- und Prüfverfahren, für wissenschaftliche Arbeiten verschiedenster Art in Laboratorien und in der Atomphysik. angewendet werden.Also known are methods and devices that are under use the laws of diffusion with special consideration of such factors as pressure gradient, Express pressures, temperatures, molecular weight, molecular diameter, mean free path of the particles, surface design and porosity of the diffusion walls, flow velocities etc. for securing measuring and testing procedures, for a wide variety of scientific work Kind in laboratories and in atomic physics. be applied.

Die bekannten Verfahren zur Erzeugung und Auibereitung von Synthese- oder Brenngasen bieten nur begrenzte Möglichkeiten zur Regulierung des Wasserstoffgehaltes. Bei der Umwandlung von festen, flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen in wasserstoffhaltigen Gasgemische durch Vergasung bestehen die Begulierungsmöglichkeiten beim Veriaiiren zur Erzeugung im wesentlichen nur in der Dosierung der Vergasungsmittel und der Auswahl der Druckstufe für den Prozeßablauf. Diese unzureichenden Möglichkeiten für die Regulierung des Wasserstoffgehaltes erfordern umfangreiche Verfahren zur Gasaufbereitung. Die dabei angewendeten Verfahren zur chemischen Bindung einzelner Gaskomponenten und zur Ausnutzung einiger physikalischer Eigenschaften der Gaskozponenten sind in ihrem Wirkungsgrad ebenfalls erheblich beschränkt, wobei im Bereich der Grenzwerte der Anwendungsbereiche teilweise unvertretbar hohe Verarbeitungskosten entstehen.The known processes for the production and preparation of synthesis or fuel gases offer only limited possibilities for regulating the hydrogen content. When converting solid, liquid and gaseous hydrocarbons into Gas mixtures containing hydrogen through gasification have the possibility of taxation when veriaiiren for production essentially only in the dosage of the gasification agent and the selection of the pressure level for the process sequence. These inadequate opportunities for the regulation of the hydrogen content require extensive procedures for Gas processing. The methods used to chemically bond individual Gas components and to take advantage of some physical properties of the Gas instructors are also considerably limited in their efficiency, although in the range of Limit values of the application areas partly unacceptably high processing costs develop.

Werden diese nach den bekannten Verfahren zur Erzeugung und AuSbereitung gewonnenen wasserstoffhaltigen Gasgemische für chemische Synthesen oder für den Austausch gegen natürliches Erdgas benötigt, so sind oft zusätzliche Verfahren, die durch gezielte chemische Reaktionen von Komponenten des Gasgemisches, insbesondere der CO2- und CO-Bestandteile mit Wasserstoff gekennzeichnet sind, notwendig. Diese Verfahren der Gasaufbereitung haben im chemischen Sinne gegenüber den vorher praktizierten Verfahren zur Erzeugung einen genau entgegengesetzten Reaktionsablauf, d.h., die während der Realisierung des Verfahrens zur Erzeugung aufgebrachten Energiemengen werden zum Teil wieder frei, können aber gröBtenteils nicht mehr energetisch genutzt werden. Außerdem haben diese Verfahren einen hohen Wasserstoffverbrauch und damit eine Verschiebung der Zusammensetzung des Gasgemisches in eine reaktionsbedingte richtung zur Folge. Ein mögliches Verfahren zur partiellen Oxydation des Wasserstoffes würde ebenfalls zwangsläufig eine Verschlechterung des energetischen Wirkungsgrades des Prozesses und die OzJdation anderer Gaskomponenten mit sich bringen.Are these according to the known methods of generation and processing obtained hydrogen-containing gas mixtures for chemical syntheses or for the Replacement for natural gas is required, additional procedures are often required, through targeted chemical reactions of components of the gas mixture, in particular the CO2 and CO components are labeled with hydrogen. These Processes of gas processing have in the chemical sense compared to those previously practiced Process for generating an exactly opposite reaction sequence, i.e., the Amounts of energy applied during the implementation of the method for generating are partly released again, but can for the most part no longer be used energetically will. In addition, these processes have a high consumption of hydrogen and thus a shift in the composition of the gas mixture into a reaction-related one direction result. One possible method for the partial oxidation of hydrogen would also inevitably lead to a deterioration in the energy efficiency the process and the oxidation of other gas components.

Zur Erzeugung und Aufbereitung wasserstoffhaltiger Gasgemische sind deshalb gegenwärtig Verfahren notwendig, die aus einer großen Anzahl miteinander kombinierter chemischer und physikalischer Verarbeitungsstufen bestehen. Die große Anzahl der notwendigen Verarbeitungsstufen gestatten aus technisch und ökonomischen Gründen nur solche Kombinationen, die im wesentlichen die Produktion von wasserstoffhaltigen Gasgemischen mit nur geringen Abweichungen von einer durchschnittlichen Gaszusammensetzung ermöglichen.For the generation and processing of hydrogen-containing gas mixtures are Therefore, at present, procedures are necessary which consist of a large number of one another combined chemical and physical processing stages exist. The size Number of necessary processing stages allow from technical and economic Establish only those combinations that essentially reduce the production of hydrogen Gas mixtures with only minor deviations from an average gas composition enable.

Damit wird also eindeutig festgelegt, ob die angewendeten Verfahren zur Erzeugung und Aufbereitung von wasserstoffhaltigen Gasgemischen Synthesegas- oder Brenngas produzieren und z,B. welche Einsatzstoffe und VergasunDsmittel verwender werden.This clearly defines whether the procedures used for the generation and processing of hydrogen-containing gas mixtures synthesis gas or produce fuel gas and e.g. which input materials and gasification agents are used will.

Eine indirekte Regulierung des Wasserstoffgehaltes durch Zumischen eines wasserstoffreichen oder wasserstoffarmen Gasgemisches ist ebenfalls nur in beschrdnktem Umfang möglich, da dadurch die sonstige ZusaLLmensetzung des Gaszemisches verändert wird, was zur Verletzung anderer Qualitätsforderungen führen kann.An indirect regulation of the hydrogen content by mixing a hydrogen-rich or hydrogen-poor gas mixture is also only in A limited scope is possible, as this reduces the other composition of the gas mixture changes will lead to the violation of other quality requirements can lead.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, den prozeßbedingten Wasserstoffgehalt eines aus festen, flüssigen oder gasförmigen Einsatzstoffen erzeugten Gasgemisches, vorzugsweise von Synthese- oder Brenngas, auf wirtschaftliche Weise während des Prozeßablaufes des Aufbereitungsverfahrens so zu regulieren, daß der absolute Gehalt an anderen Komponenten des betreffenden Gasgemisches wenig oder gar nicht verändert wird, und daß mit den Vorrichtungen zur Reslisierung der bekannten Verfahren gleichzeitig zwei oder mehrere Gase unterschiedlicher Zusammensetzung, z.B. Synthesegas, Stadt-und Reichgas produzielt werden können. Durch die Erfindung soll die Einstellung eines gewünschten Wasserstoffgehaltes des Gasgemisches im Sinne der Qualitätsmerkmale ohne Verlust an chemisch gebundener Energie erreicht werden.The purpose of the invention is the process-related hydrogen content a gas mixture generated from solid, liquid or gaseous starting materials, preferably of synthesis or fuel gas, in an economical manner during the To regulate the process sequence of the preparation process so that the absolute content little or no changes in other components of the gas mixture concerned is, and that with the devices for Reslisierung the known methods at the same time two or more gases of different composition, e.g. synthesis gas, urban and Rich gas can be produzielt. The invention aims to set a Desired hydrogen content of the gas mixture in terms of the quality characteristics can be achieved without loss of chemically bound energy.

Die Erfindung hat die Aufgabe, bei eine oder mehrstufigen Verfahren zur Erzeugung von wasserstoffhaltigen Gasgmischen während oder nach dem Prozeßablauf mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, die die Ausnutzung bekannter physikalischer Gesetze ermöglicht, den Wasserstoffgehalt zu vermindern oder zu erhöhen.The invention has the object in one or more stage processes for generating hydrogen-containing gas mixtures during or after the process with the help of a suitable device that takes advantage of known physical Laws enable the hydrogen content to be reduced or increased.

Durch die Erhöhung oder Verminderung des Wasserstoffgehaltes soll in Polge der Veränderung der Wasserstoffkonzentration während der Proze!3führung in bekannten Erzeugungsverfahren die chemische Reaktion in ihrer Richtung und Geschwindigkeit entsprechend dem Massenwirkungsgesetz beeinflußt werden. Damit soll das dem Verfahren zur Erzeugung folgende und der Regulierung des H2-Gehaltes dienende Verfahren zur Aufbereitung von wasserstoffhaltigen Gasgemischen vereinfacht, in seinem Wirkungsbereich erweitert oder ersetzt werden.By increasing or decreasing the hydrogen content in relation to the change in the hydrogen concentration during the process the chemical reaction in its direction and speed in known production processes can be influenced according to the law of mass action. This is to the process for the production and the regulation of the H2 content serving process for Processing of hydrogen-containing gas mixtures simplified, in its area of action be expanded or replaced.

Erfindungsgemäß wird der Wasserstoffgehalt eines durch Vergasung fester, flüssiger und gasförmiger Einsatzstoffe gewonnenen Gasgemisches, vorzugsweise Synthese-oder Brenngas, während oder nach dem Vergasungsprozea durch die Ausnutzung der Sonderstellung des Wasserstoffes innerhalb der technisch gebräuchlichen Gase in bezug auf sein hohes Diffusionsvermögen geregelt.According to the invention, the hydrogen content of a gasification becomes more solid, Gas mixture obtained from liquid and gaseous starting materials, preferably synthetic or Fuel gas, during or after the gasification process by taking advantage of the special position of hydrogen within the technically common gases with respect to high diffusivity regulated.

Im praktischen Betrieb wird das erreicht, indem die in einem Vergasungsproze# vom Beginn des Verfahrens zur Erzeugung bis zum Abschluß des Verfahrens zur Aufbereitung verwendeten Einsatzstoffe, dampf- und gasförmigen Hilfsstoffe oder Nebenprodukte des Proze#ablaufes als Trägergas benutzt werden und vom erzeugten wasserstoffhaltigen Gasgemisch durch poröse wasserstoffdurchlässige Wande getrennt aneinander vorbeigeführt werden.In practical operation this is achieved by the fact that the gas in a gasification process from the beginning of the production process to the completion of the treatment process used input materials, steam and gaseous auxiliary materials or by-products of the process are used as a carrier gas and the hydrogen-containing Gas mixture passed by one another separated by porous hydrogen-permeable walls will.

Der unterschiedliche Wasserstoff-Partialdruck im Einsatzstoff oder in den dampf- und gasförmigen Hilfsstoffen oder in den Nebenprodukten gegenüber dem im erzeugten Gasgemisch führe, unterstützt z. B. durch die unterschiedlichen Drücke und Temperiren der verwendeten Medien, zur Diffusion des Wasserstoffes.The different hydrogen partial pressure in the feedstock or in the vapor and gaseous auxiliaries or in the by-products lead in the gas mixture generated, supports z. B. by the different Pressures and tempering of the media used to diffuse the hydrogen.

Die durch Diffusion abzutrennenden oder aufzunehmenden Wasserstoffmengen können erfindungsgemäß durch die Anwendung des Verfahrens nach Prozeßstufen mit hohen Verfahrens temperaturen und durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten bei turbulenter Strömungsführung beeinflußt werden.The amounts of hydrogen to be separated or absorbed by diffusion can according to the invention by using the method according to process stages high process temperatures and high flow velocities with turbulent Flow guidance can be influenced.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens ist nach dem Prinzip der bekannten Wärmetauscher aufgebaut.The inventive device for realizing the proposed The process is based on the principle of known heat exchangers.

Der Mantel dieser Vorrichtung ist gasdicht und gegebenenfalls für hohe Drücke und Temperaturen ausgelegt. In den durch den Mantel umgebenen Raum der Vorrichtung ist ein Rohrsystem eingebaut. Das Rohrsystem ist gasdicht und für einen Druck, der der Druckdifferenz zwischen Außen- und Innenseite der Rohrwand entspricht, sowie gegebenenfalls für hohe Temperaturen ausgelegt.The jacket of this device is gas-tight and, if necessary, for designed for high pressures and temperatures. In the space surrounded by the coat of the A pipe system is built into the device. The pipe system is gas-tight and for one Pressure that corresponds to the pressure difference between the outside and inside of the pipe wall, and, if necessary, designed for high temperatures.

Die für das Rohrsystem verwendeten Rohre bestehen z. B. aus großporigem keramischen Material. Die äußere Oberfläche der Rohre ist' durch eine dünne wasserstoffdurchlässige Metallschicht überzogen.The pipes used for the pipe system are z. B. from large pore ceramic material. The outer surface of the pipes is' permeable by a thin layer of hydrogen Metal layer coated.

Bei Verwendung der Vorrichtung z.B. bei höheren Druckdifferenzen der strömenden Medien werden die keramischen Rohre an ihren Enden mit Metallstutzen versehen. Abhängig von den beabsichtigten Betriebstemperaturen können diese Metallstutzen z.B. an den Enden der keramischen Rohre aufgeklebt oder durch starkes Galvanisieren der Verbindungsstellen angebracht werden. Dadurch wird es möglich, die Rohre in die Böden des Rohrsystems einzukleben, einzuschweißen oder einzuwalzen.When using the device, e.g. at higher pressure differences of the flowing media are the ceramic tubes at their ends with metal nozzles Mistake. Depending on the intended operating temperatures, these can be metal nozzles e.g. glued to the ends of the ceramic tubes or through strong Electroplating the connection points are attached. This makes it possible gluing, welding or rolling the pipes into the bottoms of the pipe system.

Die Anzahl der zu verwendenden Vorrichtungen, deren Anordnung sowie die Anzahl der Rohre und deren Durohmesser werden unter Berücksichtigung einer turbulenten Strömungsführung bestimmt durch die Fertigungsmöglichkeiten, die zu transportierenden Gasmengen, die physikalischen Eigneschaften der Medien, durch die absoluten Drücke und Temperaturen, durch den Wasserstotipartialdruck und die Wasserstoffdurchlässigkeit des verwendeten Materials. Innerhalb des Rohrsystems, also um die Rohre herum, strömt das Gasgemisch mit dem höheren Wasserstoffpartialdruck.The number of devices to be used, their arrangement and the number of tubes and their Durohmesser are taking into account a turbulent Flow guidance determined by the manufacturing capabilities that are to be transported Gas quantities, the physical properties of the media, through the absolute pressures and temperatures, by the partial water pressure and the hydrogen permeability of the material used. Flows within the pipe system, i.e. around the pipes the gas mixture with the higher hydrogen partial pressure.

Durch die Rohre strömt das Gas- oder ämpfegemisch mit dem niedrigeren Wasserstoffpartialdruck, also das Trägergas.The gas or vapor mixture flows through the pipes with the lower one Hydrogen partial pressure, i.e. the carrier gas.

Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht es, den Wasserstoffgehalt eines nach bekannten Verfahren erzeugten Gasgemisches, unabhängig von dem durch Druck, Temperatur, Einsatzstoff, Vergasungsmittel und Hilfsstoffe sowie Gaserzeugungstechnologie bedingten Wasserstoffgehalt zu korrigieren.The proposed invention makes it possible to reduce the hydrogen content a gas mixture generated by known methods, regardless of the by Pressure, temperature, input material, gasification agent and auxiliary materials as well as gas generation technology to correct the conditional hydrogen content.

Der auf diese Weise dem Gasgemisch entzogene Wasserstoff kann buf verschiedene Weise nutzbar gemacht werden. Bei Anwendung deg erfindungsgemä#en Verfahrens wird es möglich, ohne Beeinflussung der anderen Gaskomponenten den Wasserstoffgehalt auf einfache und wirtschaftliche Weise so zu regulieren, daß keine unetwünschte Beeinflussung der Eigenschaften des Gasgemisches auftreten.The hydrogen withdrawn from the gas mixture in this way can buf can be harnessed in different ways. When using the method according to the invention it becomes possible without influencing the other gas components the hydrogen content to regulate in a simple and economical way so that no undesired Influencing the properties of the gas mixture occur.

Die Erfindung soll an den folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: Beispiel 1: In einer Sauerstoff-Druckvergasungs-Anlage zur Erzeugung von Stadtgas aus Braunkohle wird ein Reingas folgender Zusammensetzung erzeugt: C°2 5,1 Vol.-CnHm 0,1 O2 0,2 Vol.-% CO 13,5 H2 62,0 " CH4 16,5 " N2 2,6 Verbrennungswärme 3893 kcal/m3i.N.The invention is to be explained in more detail using the following exemplary embodiments are: Example 1: In an oxygen pressure gasification plant for the production of Town gas from lignite produces a clean gas with the following composition: C ° 2 5.1 cnHm by volume 0.1 O2 0.2 vol% CO 13.5 H2 62.0 "CH4 16.5" N2 2.6 Heat of combustion 3893 kcal / m3i.N.

Dichteverhältnis 0,37 Wobbezahl 6400 -Gasmenge 1000 m3i.N.Density ratio 0.37 Wobbe number 6400 -Gas amount 1000 m3i.N.

Durch Reduzierung des Wasserstoffgehaltes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren um 20,0 s auf 42,0 ergibt sich nach Umrechnung auf 100 % folgende Beschaffenheit: G02 6,4 Vol.-% CnHm 0,1 " O2 0,2 CO 16,9 H2 52,5 CH4 20,6 N2 3,3 Verbrennungswärme 4094 kcal/m3i.N.By reducing the hydrogen content according to the invention When moving from 20.0 s to 42.0, the following characteristics result after conversion to 100%: G02 6.4 Vol .-% CnHm 0.1 "O2 0.2 CO 16.9 H2 52.5 CH4 20.6 N2 3.3 Heat of combustion 4094 kcal / m3i.N.

Dichteverhältnis 0,45 Wobbezahl 6100 Gasmenge 800 m3i.N.Density ratio 0.45 Wobbe number 6100 Amount of gas 800 m3i.N.

Gefordert wird bei Einhaltung einer Verbrennungswärme von minimal 3800 kcal/m3i.N. eine Wobbezahl von 5500 +2004 Durch zusätzliche Zumischung von Stickstoff läßt sich die folgende qualitätsgerechte Gaszumischung herstellen : CO2 6,0 Vol.-% CnHm 0,1 O2 0,2 CO 15,9 H2 49,5 n CH4 19,5 N2 8,8 Verbrennungswärme 3866 kcal/m3i.N.A minimum heat of combustion is required if the temperature is adhered to 3800 kcal / m3i.N. a Wobbe number of 5500 +2004 by adding The following high-quality gas admixture can be produced with nitrogen: CO2 6.0% by volume CnHm 0.1 O2 0.2 CO 15.9 H2 49.5 n CH4 19.5 N2 8.8 Heat of combustion 3866 kcal / m3i.N.

Dichteverhältnis 0,48 Wobbezahl 5580 Gasmenge 848 m3i.N.Density ratio 0.48 Wobbe number 5580 Amount of gas 848 m3i.N.

Beispiel 2: Bei der im Beispiel 1 dargestellten Redusierung des Wasserstoffgehaltes eines Gasgemisches wird als Trägergas C02 verwendet. Entsprechend der Verminderung des Wasserstoffgehaltes um 20,0 % können durch anschließende Auswaschung des CO2 200 m3i.N. eines technisch reinen Wasserstoffes gewonnen werden.Example 2: In the case of the reduction in the hydrogen content shown in Example 1 a gas mixture is used as the carrier gas C02. According to the reduction of the hydrogen content by 20.0% can be reduced by subsequent washing out of the CO2 200 m3i.N. a technically pure hydrogen can be obtained.

Beispiel 3: Im Unterschied zu Beispiel 2 wird als Trägergas ein Generstorgas verwendet, welches nach einem üblichen Prozeß unter Niederdruck mit Luft und Wasserdampf als Vergasungsmittel mit folgender Zusammensetzung hergestellt wurde : CO2 8,4 Vol.-% CnHm 0,2 CO 22,6 " CH4 2,0 " 112 11,6 N2 55,2 Verbrennungswärme 1267 kcal/m3i.N.Example 3: In contrast to example 2, a generator gas is used as the carrier gas used, which by a conventional process under low pressure with air and water vapor as a gasification agent with the following composition: CO2 8.4 vol .-% CnHm 0.2 CO 22.6 "CH4 2.0" 112 11.6 N2 55.2 Heat of combustion 1267 kcal / m3i.N.

Dichteverhältnis 0,90 Wobbezahl 1335 Gasmenge 1000 m3i.N.Density ratio 0.90 Wobbe number 1335 Amount of gas 1000 m3i.N.

Durch Anreicherung dieses Schwachgases mit dem freiwerdenden Wasserstoff wird die Zusammensetzung wie folgt verändert: CO2 7,0 Vol.-% CnHm 0,2 CO 18,8 CH4 1,7 H2 26,3 N2 46,0 Verbrennungswärme 1571 kcal/m3i.N.By enriching this lean gas with the released hydrogen the composition is changed as follows: CO2 7.0% by volume CnHm 0.2 CO 18.8 CH4 1.7 H2 26.3 N2 46.0 Heat of combustion 1571 kcal / m3i.N.

Dichteverhälünis 0,76 Wobbezahl 1805 Gasmenge 1200 m3i.N.Density ratio 0.76 Wobbe number 1805 Amount of gas 1200 m3i.N.

Auch in diesem Falle wird der freiwerdende Wasserstoff voll genutzt und gleichzeitig die Brenneigenschaften des Schwachgases verbessert.In this case, too, the released hydrogen is fully used and at the same time the burning properties of the lean gas are improved.

Beispiel 4: Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einer mehrstufig arbeitenden thermisch-katalytischen Vergasungsanlage für Benzin zur Erzeugung von Stadtgas eine wesentliche Vereinfachung des Prozeßablaufes erreicht werden.Example 4: By using the method according to the invention and the device according to the invention can be used in a multi-stage thermal-catalytic Gasification plant for gasoline for the production of town gas a substantial simplification of the process sequence can be achieved.

Vorentschwefelung des Einsatzstoffes: Bei einem Systemdruck für die Vorentschwefelungsanlage von 11 - 15 at und einem Stadtgasdruck von 20 ab mit einem Wssserstoffpartialdruck von 8,5 at kann durch Diffusion so viel Wasserstoff in die Benzindämpfe überführt werden, daß ohne Kreislauf-oder Rücklaufgas eine Vorentschwefelung von 500 auf 20-30 ppm möglich ist. Damit ersetzt die erfindungsgemä#e Vorrichtung alle Vorrichtungen für den Transport und die Aufbereitung, wie z.B.Pre-desulfurization of the feedstock: At a system pressure for the Pre-desulphurization system from 11 - 15 at and a town gas pressure of 20 from with one Hydrogen partial pressure of 8.5 at can by diffusion as much hydrogen into the Gasoline vapors are transferred that a pre-desulphurization without circulation or return gas from 500 to 20-30 ppm is possible. This replaces the device according to the invention all devices for transport and processing, such as

Tieftemperaturkonvertierung, Kohlendioxydwäsche und Gas trocknung des Rücklauf- und Kreislaufgases.Low temperature conversion, carbon dioxide scrubbing and gas drying of the return and recycle gas.

Peinentachwefelung des Einsatzstoffes: Bei einem Systemdruck für die einentschwefelungsanlage von 28 at und einem Reichgasdruck von 26 at mit einem Wasserstoffpartialdruck von 3 at, kann durch direktes Nachschalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Reichgasreaktor den Benzindämpfen soviel Wasserstoff durch Diffusion zugeführt werden, daß eine Peinentschwefelung bis 0,2 ppm Schwefel im Einsatzstoff möglich wird. Die dadurch erreichte Absenkung des Wasserstoffpartialdruckes im Reich6as führt; zur Verschiebung des Reaktionsgleichgewichtes zugunsten der Wasserstoffbildung im nachfolgenden autotherm arbeitenden Reaktor zur Vergasung des Reichgases.Penetration of the feedstock: With a system pressure for the a desulphurisation system of 28 at and a rich gas pressure of 26 at with a hydrogen partial pressure of 3 at, can by directly connecting the device according to the invention after the rich gas reactor supplied as much hydrogen to the gasoline vapors by diffusion that a fine desulphurisation of up to 0.2 ppm sulfur in the feedstock is possible will. The resultant lowering of the hydrogen partial pressure in the Reich6as leads; to shift the reaction equilibrium in favor of hydrogen formation in the following autothermal reactor for gasification of the Rich gas.

Sowohl bei der Vor- als bei der Zeinentschwefelung des Einsatzstoffes werden der Einsatzstoff im Rohrsystem der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die wasserstoffhaltigen Gase um die Rohre der Vorrichtung gefahren.Both in the pre-desulphurisation and the zein desulphurisation of the feedstock the feedstock in the pipe system of the device according to the invention and the hydrogen-containing gases driven around the tubes of the device.

Beispiel 5 : Aus einem durch Vergasung von festen, flüssigen oder gasförmigen Einsatzstoffen erzeugten wasserstoffhaltigen Schwachgas und einem bis zu 50 Vol.-% mit Inertgas beladenen Erdgas kann ein normgerechtes Stadtgas durch die Anwendung des erfindungssemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt werden. Durch Komprimieren des SchwachSases wird der Wasserstoffpartialdruck so erhöht, daß bei entsprechend vorgegebenem Stadtgasdruck das mit Inertgas beladene Erdgas mindestens mit 40 Vol.-S Wasserstoff die erfindungsgemäBe Vorrichtung verläßt.Example 5: From a gasification of solid, liquid or gaseous feedstocks generated hydrogen-containing lean gas and one to A standard-compliant town gas can pass through natural gas that is charged to 50% by volume with inert gas the application of the method according to the invention and the device according to the invention be generated. By compressing the weak gas, the hydrogen partial pressure becomes so increased that with a correspondingly predetermined town gas pressure the one loaded with inert gas Natural gas leaves the device according to the invention with at least 40% by volume of hydrogen.

Dabei wird das wasserstoffhaltige Schwachgas um die Rohre und das ErdGas in den Rohren des Rohrsystems der erSindungsgemäßen VorrichtunO gefahren.The hydrogen-containing lean gas is around the pipes and the Natural gas in the pipes of the pipe system of the device according to the invention.

Claims

Patent claims 1. Method for the production and processing of after known processes, purified or unpurified hydrogen-containing substances produced on an industrial scale Gas mixtures, preferably of synthetic or fuel gases, consisting of two or more Components exist, taking advantage of the. Laws of gas diffusion, characterized in that that the hydrogen content of a gas mixture is lowered or increased by a flowing hydrogen-containing gas mixture part of its hydrogen content through a hydrogen-permeable wall into a lower-hydrogen one that is also flowing or emits hydrogen-free carrier gas without affecting the absolute amount of the process other gas components involved is changed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the in a gasification process from the first generation stage to the last processing stage used input materials, steam and gaseous auxiliary materials or by-products of the process sequence, used as a carrier gas and vcin generated hydrogen-containing Gas mixture separated by porous hydrogen-permeable walls, led past them will.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that by high flow velocities a maximum hydrogen concentration gradient between the surfaces of the porous partition is reached.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that by increased temperatures up to 800 ° C, the diffusion speed and thus the throughput is increased.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that by large differences between gas mixture and carrier gas with regard to the hydrogen content high throughput rates can be achieved0

6. The method according to claim 1 to 5, characterized characterized in that the pressure of the hydrogen-rich gas is kept higher than the pressure of the hydrogen-poor or hydrogen-free gas.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that as Carrier gas is a physically easily separable gas, e.g.

Water vapor or carbon dioxide is used.

8. Device for I) urchfübrung the method according to claim 1 to 7, characterized in that in one by an optionally pressure and temperature-resistant The space surrounding the jacket is covered with a hydrogen-permeable metal layer Ceramic pipes existing pipe system is installed and in which the hydrogen-rich Gas mixture passed around the pipes and the hydrogen-poorer gas mixture in the pipes will.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the. in the Pipe system used with a thin hydrogen permeable metal layer; The ceramic pipes provided are pressure and temperature resistant, with metal nozzles at the ends own and glued, welded or rolled into the bottoms of the tube ems will.