DE2054942B2 - Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid - Google Patents
Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und KohlendioxidInfo
- Publication number
- DE2054942B2 DE2054942B2 DE2054942A DE2054942A DE2054942B2 DE 2054942 B2 DE2054942 B2 DE 2054942B2 DE 2054942 A DE2054942 A DE 2054942A DE 2054942 A DE2054942 A DE 2054942A DE 2054942 B2 DE2054942 B2 DE 2054942B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- catalyst
- oxide
- hydrogenation
- hydrogen
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
- C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
- C10K3/04—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von Kohlenoxid
und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid aus Synthesegas.
Bekanntlich wird Wasserstoff in einem zweistufigen Verfahren nach den folgenden Gleichungen hergestellt:
C + H2O4=>CO + H2
CO + H2Oi=JCO2+ H2,
CO + H2Oi=JCO2+ H2,
wobei in der ersten Stufe Dampf mit einem leichten Kohlenwasserstoff bei Temperaturen von etwa 650 bis
87O0C oder mit einem schweren Kohlenwasserstoff, Kohle oder Koks bei Temperaturen bis zu etwa 1370°C
mit oder ohne Einspeisen von Sauerstoff oder Luft umgesetzt wird. Das erhaltene Synthesegas, nämlich
Kohlenoxid und Wasserstoff, wird in der zweiten Stufe mit Wasserdampf bei niederen Temperaturen in
Gegenwart eines geeigneten Katalysators umgesetzt, wobei die Verschiebung des Wassergasgleichgewichtes
nicht bis zu einer vollständigen Umwandlung von CO in CO2 möglich ist. Darüber hinaus hängt die CO-Konzentration
im Gleichgewichtszustand stark von der Temperatur ab, indem bei niederen Temperaturen das
Gleichgewicht nach rechts verschoben ist und größere Mengen Wasserstoff erzeugt werden. Demzufolge kann
man diese CO-Konvertierung dadurch erhöhen, daß man Kohlendioxid entfernt und wieder mit Dampf mit
dem Katalysator in der gleichen bzw. in einer weiteren Verfahrensstufe in Kontakt bringt. Derartige Verfahren
sind beispielsweise in der US-PS J7 56 934, 2147 780
und DE-PS 9 11 973 beschrieben, wobei geeignete, beliebig zusammengesetzte Katalysatoren verwendet
werden. Diese Verfahren sind v/egen des großen Dampfverbrauches und des apparativen Aufwandes
-i unwirtschaftlich.
Die CO-Konvertierung läßt sich ferner erhöhen, wenn man bei niedrigen Temperaturen, z. B. gemäß
DE-PS 8 68 596 und 7 62 320, mit Katalysatoren auf Basis von Kupfer, Kupferoxid oder Metalloxiden der 2.
κι bis 7. Gruppe des periodischen Systems arbeitet. Zwar ist die CO-Konvertierung bei niedrigen Temperaturen
von beispielsweise 150 bis 370 und vorzugsweise 204 bis 3160C ergiebiger und es werden auch umständliche und
kostspielige Arbeitsverfahren vermieden, jedoch werden die Katalysatoren, z. B. auf Zinkoxid niedergeschlagenes
Kupfer, bereits bei Spuren von Schwefel im Einsatzprodukt unbrauchbar. Da die zur Wasserstofferzeugung
eingesetzten Kohle- und Koksprodukte und schwere Kohlenwasserstoffe beispielsweise 5 bis 10
Gew.-% Schwefel enthalten, der zu Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdisulfid und Carbonylsuffid umgewandelt
wird, sind bei diesen Einsatzprodukten derartige Katalysatoren ungeeignet, so daß man doch bei höheren
Tempera türen von 343 bis 5100C und mit schwefelbeständigen
Katalysatoren wie Fe2O3, der mit Cr2O3
angeregt ist, arbeiten muß. Es ist zwar bekannt, K2CO3
auf aktivierter Kohle als Niedrigtemperaturkatalysator zu verwenden, wie es in »Erdöl und Kohle«, 6,195 (1953)
und 9,19 (1956) beschrieben worden ist, jedoch sind die
jo Ausbeuten nicht befriedigend.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bisherigen Verfahren zu beseitigen und
ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem man auch bei Schwefel enthaltenden Ausgangsprodukten auf einfaehe
und wirtschaftliche Weise eine hervorragende CO-Konvertierung erhält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher, ausgehend von einem Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung
von Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid mittels Katalysatoren, die Elemente der
V., VI. oder VIII. Nebengruppe des periodischen Systems und gegebenenfalls Alkaliverbindungen enthalten,
bei dein das Gasgemisch in der ersten Stufe bei Temperaturen zwischen 315 und 5400C behandelt wird,
ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das aus der ersten Stufe erhaltene
Gasgemisch mit einem zweiten Katalysator in Berührung bringt, der aus mindestens einer Alkaliverbindung
einer Säure mit einer Ionisationskonstante von weniger als 1 · 10~3 und einer Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
aus mindestens einem Element der V, VI. bzw. VIII. Nebengruppe des periodischen Systems der
Elemente besteht, wobei die Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente in Mengen von 0,01 bis 5 Gewichtsteilen,
bezogen auf die Alkaliverbindung, vorliegt.
Weitere bevorzugte Verfahrensweisen sind in den Unteransprüchen erwähnt.
Bei diesem Verfahren, bei dem erfindungsgemäß Synthesegas und Dampf mit einem ersten Katalysator,
M) nämlich einem üblichen Hochtemperatur-Wasser/Gas-Verschiebungskatalysator,
z. B. einem mit Chromoxid angeregten Eisenoxid, in Kontakt gebracht werden und anschließend das an H2 angereicherte und wenig CO
enthaltende Gasgemisch mit einem zweiten Katalysator mit einem Gehalt an einer Alkaliverbindung einer Säure
mit einer Ionisierungskonstante unter 1 · 10~3 und einer
Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente in Kontakt gebracht wird, ermöglicht überraschenderweise, eine im
wesentlichen vollständige Umwandlung von Kohlenoxid in Kohlendioxid durchzuführen, ohne daß eine
COi-Entfernung bei niedrigen Temperaturen eingeschaltet werden muß, was bislang bei Gegenwart von
Schwefel unmöglich war.
Es werden also gemäß der Erfindung die erwünschten Hochtemperatureigenschaften eines üblichen Hochtemperaturkatalysators
ausgenutzt, wobei das Gesamtverfahren mit einem sehr viel geringeren Dampfverbrauoh
durchgeführt wird, als es sonst bei Verwendung eines Hochtemperuurkatalysators allein der Fall sein würde.
Die Verwendung dieser Katalysatoren zusammen mit Alkalisalzen ermöglicht eine vollständigere Umwandlung
von Kohlenoxid in Kohlendioxid, und zwar auch in Gegenwart von Schwefel, so daß die bislang umständliche
und kostspielige Entfernung von Kohlendioxid vermieden wird.
Es wird angenommen, daß das vorhandene Alkali in Gegenwart von Wasserdampf in flüssiger Phase in
Kontakt mit der Oberfläche der Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
vorliegt unci daß diese wäßrige Alkaliphase das Kohlenoxid in Format umwandelt und
daß der Hydrierungs/Dehydrierungs-Katalysator an seiner Oberfläche das Format in CO2 und H2 umwandelt,
so daß durch das Zusammenwirken dieser beiden verschiedenen Katalysatoren ein außerordentlich synergistischer
Effekt bezüglich der katalytischen Wirksamkeit erreicht wird.
Der Kontakt mit dem ersten und/oder zweiten Katalysator kann in einer oder mehreren Stufen
erfolgen.
Geeignete Alkaliverbindungen für den zweiten Katalysator sind Bicarbonate, Biphosphate, Sulfide,
Hydrosulfide, Silikate, Bisulfite, Aluminate, Hydroxide, Acetate, Wolframate des Natriums, Kaliums, Lithiums,
Rubidiums und Cäsiums. Ferner können auch Alkalisalze organischer Säuren, wie Acetate oder jeder anderen
Säure, verwendet werden, deren Ionisationskonstante weniger als 1 · ΙΟ-3 ist, wobei jedoch Kalium- und
Cäsiumsalze bevorzugt werden.
Die Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente des Katalysators besteht aus ein oder mehreren Elementen
der V., VI. oder VIII. Nebengruppe des periodischen Systems der Elemente, wobei Vanadium, Chrom,
Molybdän, Wolfram, Eisen, Nickel oder Kobalt alleine verwendet werden können, wenngleich Mischungen aus
Eisen, Nickel oder Kobalt mit Vanadium, Chrom, Molybdän oder Wolfram besonders geeignet sind.
Wenn diese Metalle mit schwefelhaltigen Einsatzprodukten verwendet werden, so können sie als Oxid oder
als andere leicht zu sulfidierende Verbindung eingesetzt werden. Diese Verbindungen werden dann in situ
sulfidiert, wenn das schwefelhaltige Einsatzprodukt mit dem Katalysator in Verbindung gelangt. Cäsiur.i- oder
Kaliumcarbonat oder -acetat in Kombination mit Kobalt/Molybdän ist ein besonders geeigneter Katalysator.
Gegebenenfalls können ein oder mehrere der Sulfide, Eisen, Kobalt, Nickel (Gruppe VIII), Vanadium
(Gruppe V B), Chrom, Molybdän und Wolframsulfid (Gruppe VI B) zusammen mit der Alkaliverbindung
verwendet werden. Diese Katalysatoren werden im folgenden nur als Metalle erwähnt, und zwar ohne
Rücksicht auf ihre Kombination, da die tatsächlichE: Zusammensetzung vor der Konvertierung beispielsweise
einem Kobaltoxid/Molybdänoxid/Aluminiumoxid entspricht, während unter den Reaktionsbedingungen
der Katalysator gewöhnlich in teilweise reduzierter und sulfidierter Form vorliegt, die sich stöchiometrisch
kaum definieren läßt, so daß besser die Bezugnahme auf die aktiven metallischen Elemente erfolgu
Die katalytisch aktiven Metallkomponenten können entweder mit oder ohne Träger verwendet werden;
geeignete Träger sind Aluminiumoxid, wie y-Tonerde und «-Tonerde, Kieselsäure, Kieselsäure/Tonerde, Zeolithe,
wie Faujasit oder Erionit, aktivierter Kohlenstoff, Kokosnußkohle, Aktivkohle oder Columbia-Kohlw,
Magnesiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid und Siliciumcarbid.
Die Katalysatorkomponenten können auf beliebige Weise in den Träger eingebaut werden. Vorzugsweise
werden die Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponenten zuerst auf den Träger aufgebracht, beispielsweise durch
Imprägnieren des Trägers mit einer Lösung der betreffenden Metallsalze und anschließendem Calcinieren
bei beispielsweise 538 bis 65O0C, damit die Metallsalze in die stabilen Oxide umgewandelt werden
können. Anschließend werden die Alkaliverbindungen, wie beispielsweise Cäsium- oder Kaliumcarbonat, zum
imprägnieren des Trägers verwendet, der dann anschließend getrocknet wird. Im allgemeinen wird der
Träger mit einer Lösung der betreffenden Verbindungen imprägniert. Der fertige Katalysator wird dann
vorzugsweise auf bekannte Weise sulfidiert, indem man beispielsweise über den Katalysator eine Mischung aus
Wasserstoff und Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdisulfid oder Butylmercaptan leitet. Der Katalysator kann
jedoch auch in situ, wie oben beschrieben, sulfidiert
jo werden.
Wahlweise können die verschiedenen Komponenten auch mechanisch, beispielsweise durch trockenes
Vermischen, gemischt werden. Gute Katalysatoren kann man durch feines Vermählen eines Kobalt/Molyb-
3i dän-Katalysators erhalten, der auf einem Tonerdeträger
aufgezogen ist, wonach man das erhaltene Pulver mit einer pulverisierten Alkaliverbindung, wie Cäsiumcarbonat,
vermischt. Die Alkaliverbindung kann ebenfalls auf einen Träger aufgezogen sein. Das erhaltene
Gemisch wird nach Zugabe eines Schmiermittels, wie Stearinsäure oder Graphit, zu Tabletten verpreßt und
dann calciniert und sulfidiert.
Bei Verwendung eines Trägers kann dieser in beliebiger Menge, beispielsweise in einer Menge von 0
bis 99,5 Gew.-% des gesamten Katalysators aus Alkaliverbindung, Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
und Träger bestehen. Das Verhältnis von Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente zur Alkaliverbindung
bleibt das gleiche, nämlich etwa 0,001 bis 10 Gew.-°/o der Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
je Gewichtsteil Alkaliverbindung, und zwar unabhängig davon, ob ein Träger verwendet wird oder nicht.
Besonders geeignete Hydrierungs/Dehydrierungs-Katalysatoren
enthalten Kobaltoxid und Molybdän auf y-Aluminiumoxid vor dem Sulfidieren, und zwar
0,1 bis 10 Gew.-% Kobaltoxid und 1 bis etwa 25 Gew.-% Molybdänoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht aus
Kobaltoxid, Molybdänoxid und Träger. Eesonders geeignete Katalysatoren enthalten 1 bis 5 Gew.-°/o
Kobaltoxid und 5 bis 15 Gew.-% Molybdänoxid. Dieser aus CoO und MOO3 und Träger bestehende Katalysator
kann dann mit der Alakaliverbindung imprägniert und anschließend zum fertigen Katalysator sulfidiert werden.
Wahlweise kann auch die Alkaliverbindung,
t)5 unabhängig von der Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente,
auf einen Träger aufgezogen werden, wobei dann beide Katalysatoren miteinander vermischt und
dann sulfidiert werden und die endgültige Katalysator-
mischung ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Die Durchsatzgeschwindigkeit
an Gas kann erheblich schwanken und liegt etwa zwischen 300 bis 30 000 Volumenteile Einsatzmaterial je
Volumenteil des auf einem Träger aufgezogenen Katalysators je Stunde, bezogen auf Trockengas unter
Standardbedingungen. Das Verfahren kann auch mit höheren Durchsatzgeschwindigkeiten durchgeführt
werden.
Im folgenden soll die Erfindung im Zusammenhang mit dem Fließbild näher erläutert werden.
Das heiße Synthesegas, das Kohlenoxid, Wasserstoff, Dampf und etwa 0,1 bis 1,5% Schwefelwasserstoff
enthält, wird kontinuierlich durch die Leitung 10 über einen Dampf erzeugenden Wärmeaustauscher 11 und
einen Abschreckbehälter 12, in den über die Leitung 12a Kühlwasser eingeleitet wird, zugeführt. Das gekühlte
Gas wird dann über zwei Wärmeaustauscher 13 und 14 und eine Leitung 15 in den ersten Konverter 16
eingeleitet, der einen üblichen Hochtemperaturkatalysator, wie beispielsweise mit Chromoxid angeregtes
Eisenoxid, enthält. Die Temperatur des Synthesegasgemisches in der Leitung 15 liegt zwischen 316 und 538°C,
beispielsweise bei 355° C. Die in dem ersten Konverter 16 erfolgende Reaktion ist extotherm so daß ein
Temperaturanstieg von etwa 355°C bis auf 482 bis 5100C erfolgt. Das aus dem Konverter 16 ausströmende
Gas wird über die Leitung 17 in einen Wärmeaustauscher 14 geführt und dann mit weiterem, über die
Leitung 18 zugeführten Dampf vermischt und über eine Leitung 20 in den zweiten Konverter 21 eingeführt.
Dieser zweite Konverter enthält ebenfalls einen üblichen Hochtemperaturkatalysator, wie beispielsweise
ein mit Chromoxid angeregtes Eisenoxid. Die in dem zweiten Konverter 21 erfolgende Reaktion ist ebenfalls
exotherm, und die Temperatur steigt von beispielsweise 355°C auf etwa 482°C an. Das aus dem zweiten
Konverter austretende Gas wird über die Leitung 22, den Wärmeaustauscher 13, die Leitung 23. den
dampferzeugenden Wärmeaustauscher 24 über die Leitung 25 in den dritten Konverter 26 geleitet. Die
Temperatur in der Zuführungsleitung 25 für den dritten Konverter liegt allgemein zwischen 150 und 370°C.
Dieser dritte Konverter enthält den zweiten Katalysator, welcher eine Alkaliverbindung einer Säure mit einer Ionisationskonstante von weniger als 1 · 10~3und ferner etwa 0,001 bis etwa 10 Gewichtsteile, bezogen auf das Gewicht der Alkaliverbindung, einer Hydrierungs/
Dieser dritte Konverter enthält den zweiten Katalysator, welcher eine Alkaliverbindung einer Säure mit einer Ionisationskonstante von weniger als 1 · 10~3und ferner etwa 0,001 bis etwa 10 Gewichtsteile, bezogen auf das Gewicht der Alkaliverbindung, einer Hydrierungs/
ίο Dehydrierungs-Komponente, nämlich mindestens ein
Element der V., VI. bzw. VIII. Nebengruppe des periodischen Systems der Elemente enthält. Das im
Gleichgewicht verschobene Synthesegas wird aus dem Konverter 26 über die Leitung 27 abgeleitet; es ist an
Wasserstoff angereichert und enthält nur Spuren Kohlenoxid. Das Kohlendioxid und der Dampf in
diesem im Gleichgewicht verschobenen Synthesegas können auf übliche Weise entfernt werden.
Der bei dem Verfahren erforderliche Dampf wird
2(i über die Leitung 18 zugeführt und stammt von der
Verteilerleitung 28, die wiederum über die Leitungen 29 und 30 mit Dampf versorgt wird. Der Dampf aus der
Leitung 29 wird aus dem Wasser erzeugt, das sich in dem dampferzeugenden Wärmeaustauscher 11 befindet,
während der Dampf aus der Leitung 30 aus dem dampferzeugenden Wärmeaustauscher 24 erzeugt wird.
Die Menge des zum Kühlen des Synthesegases erforderlichen Dampfes im Wärmeaustauscher 11 und
im Wärmeaustauscher 24 ist größer als die Menge des
3d über die Leitung 18 zugegebenen Dampfes, so daß aus
der Leitung 28 noch überschüssiger Dampf über die Leitung 31 abgezogen und auf andere Weise verwertet
werden kann.
Bei einer bevorzugten Arbeitsweise gemäß Erfindung
3"i erfolgt die CO-Konvertierung gemäß heiligendem
Fließbild, wobei die Gaszusammensetzung, bezogen aul 100 Mol trockenes, als Einsatzprodukt über die Leitung
15 eingeführtes Synthesegas, und ferner die entsprechenden Temperaturen in der folgenden Tabelle II mil
■4(1 den Bezugszeichen aus dem Fließbild angegeben sind.
Tabelle II | 15 | 17 | 18 | 20 | 22 | 25 | 27 |
44,2 | 62,2 | 62,2 | 81,6 | 81,6 | 90,2 | ||
H2 | 48,7 | 30,7 | — | 30,7 | 11,3 | 11,3 | 2,7 |
CO | 5,2 | 23,2 | — | 23,2 | 42,6 | 42,6 | 51,2 |
CO? | 1,9 | 1,9 | — | 1,9 | 1,9 | 1,9 | 1,9 |
N2 + CH4 + H2S | 33,3 | 15,3 | 65,1 | 80,4 | 52,4 | 52,4 | 52,4 |
H2O | 133,3 | 133,3 | 65,1 | 198,4 | 198,4 | 198,4 | 198,4 |
Insgesamt | 357 | 510 | 357 | 468 | 232 | 282 | |
Temperatur in °C | |||||||
Gesättigter Dampf wird mit einem Druck von 35 bis 42 atü über die Leitung 18 zugeführt.
Ein bevorzugter Katalysator für den Konverter 26 in der dritten Stufe enthält 13,8 Gew.-% K2CO3, 3,0
Gew.-°/o CoO, 10,8 Gew.-% MoO3 und 72,4 Gew.-% j'-Aluminiumoxid als Träger mit einer Oberfläche von
etwa 250 m2/g. Eine andere Katalysatormischung mit etwa gleicher Wirksamkeit enthält 10,0Gew.-% K2CO3,
1,4 Gew.-% CoO, 6,2 Gew.-% MoO3 und 82,4 Gcw.-%
«-Aluminiumoxid mit einer Oberfläche von 5 m2/g. Die
üblichen Eisen-Chrom-Katalysatoren für den ersten und
zweiten Konverter enthalten gewöhnlich 13 Gew.-% Cr2O3, während der Rest Fe2O3 ist, obgleich auch anders
Eisen-Chrom-Mischungen verwendet werden können.
Die Gesamtdampfmenge bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren, d. h. die Mengen, die bei der Zufuhrlei
tung 15 vom Synthesegas und bei der Dampfleitung 11 anfallen, liegen in einem Bereich von 0,5 bis K
Volumenteilen Dampf je Volumenteil Kohlenoxid. De Druck liegt vorzugsweise in einem Bereich von 14 bi:
105 atü, kann aber von Normaldruck bis zu 210 atü ode mehr reichen. Die genauen Druck- und Temperaturbc
dingungen müssen über dem Kondensationspunkt de: Dampfes in der Mischung liegen. Das Verfahren is
besonders wirksam in Verwendung mit schwefelhaltigen Einsatzprodukten, wobei in vielen Fällen die
Anwesenheit von Schwefel im Einsatzprodukt tatsächlich die Umwandlung erhöht. Gegebenenfalls kann der
Katalysator durch Oxydation und nochmalige Sulfidierung regeneriert werden.
Der Kohlenoxidgehalt des im Gleichgewicht verschobenen Synthesegases kann durch geeignete Auswahl
der Dampfmengen und der Arbeitsbedingungen eingestellt werden. Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem
ermöglicht es, ohne übermäßigen Dampfverbrauch im Endprodukt einen äußerst geringen CO-Gehalt
vorzusehen.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auf vielfältige Weise abgewandelt werden. Die
angegebenen Werte bezüglich der Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente sind auf Grundlage der entspre-
chenden Metalloxide und die Alkalikomponenten auf Grundlage der entsprechenden Carbonate berechnet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine hohe Umwandlung in Wasserstoff bei erheblich
niedrigerem Dampfverbrauch erreicht im Vergleich mit Verfahren, die mit den üblichen Hochtemperaturkatalysatoren
arbeiten. Anders ausgedrückt ist die erreichbare Umwandlung bei einem vorgegebenen Dampfverbrauch
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erheblich besser als bei Verwendung üblicher Hochtemperaturkatalysatoren.
Gleichzeitig nutzt das erfindungsgemäße Verfahren die ausgezeichnete Hochtemperaturstabilität
der üblichen Hochtemperaturkatalysatoren aus, indem ein derartiger Katalysator mindestens in der
ersten Umwandlungsstufe eingesetzt wird, wo gewöhnlich ein größerer Temperaturanstieg erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 516/115
Claims (4)
1. Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von
Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid mittels Katalysatoren, die Elemente
der V., VI. oder VIII, Nebengruppe des periodischen Systems und gegebenenfalls Alkaliverbindungen
enthalten, bei dem das Gasgemisch in der ersten Stufe bei Temperaturen zwischen 315 und 540° C
behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus der ersten Stufe erhaltene
Gasgemisch mit einem zweiten Katalysator in Berührung bringt, der aus mindestens einer Alkaliverbindung
einer Säure mit einer Ionisationskonstante von weniger als 1 · 10-3 und einer Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
aus mindestens einem Element der V., VI. bzw. VII. Nebengruppe
des periodischen Systems der Elemente besteht, wobei die Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente
in Mengen von 0,01 bis 5 Gewichtsteiien, bezogen
auf die Alkaliverbindung, vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente in Mengen von 0,1 bis 3 Gewichtsteilen,
bezogen auf die Alkaliverbindung, vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man im zweiten Katalysator als
Alkaliverbindung ein Cäsium- oder Kaliumsalz und als Hydrierungs/Dehydrierungs-Komponente Kobalt/Molybdän
verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Katalysator vor
seiner Verwendung sulfidiert wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US87524369A | 1969-11-10 | 1969-11-10 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2054942A1 DE2054942A1 (de) | 1971-05-19 |
DE2054942B2 true DE2054942B2 (de) | 1978-04-20 |
DE2054942C3 DE2054942C3 (de) | 1978-12-14 |
Family
ID=25365443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2054942A Expired DE2054942C3 (de) | 1969-11-10 | 1970-11-07 | Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS508038B1 (de) |
BE (1) | BE758676A (de) |
CA (1) | CA946157A (de) |
DE (1) | DE2054942C3 (de) |
DK (1) | DK134593B (de) |
ES (1) | ES385354A1 (de) |
FR (1) | FR2069188A5 (de) |
GB (1) | GB1325172A (de) |
NL (1) | NL172317C (de) |
NO (1) | NO131589C (de) |
SE (1) | SE361651B (de) |
ZA (1) | ZA707415B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19719997A1 (de) * | 1997-05-13 | 1998-05-28 | Daimler Benz Ag | Reformierungsreaktoranlage und Betriebsverfahren hierfür |
DE10324082A1 (de) * | 2003-05-27 | 2004-12-23 | Zechbauer, Michael | Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhybriden und von Wasserstoff |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5241726U (de) * | 1975-09-19 | 1977-03-24 | ||
DE10057420A1 (de) * | 2000-11-20 | 2002-06-06 | Emitec Emissionstechnologie | Mehrstufiger Shiftreaktor und Reformeranlage |
NL1016848C2 (nl) * | 2000-12-11 | 2002-06-13 | Continental Engineering B V | Werkwijze en inrichting voor de bereiding van ammoniak. |
JP5495749B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2014-05-21 | 三菱重工業株式会社 | 水素製造設備および発電プラント |
JPWO2014103074A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2017-01-12 | 三菱重工業株式会社 | Coシフト触媒、coシフト反応装置及びガス化ガスの精製方法 |
-
0
- BE BE758676D patent/BE758676A/xx unknown
-
1970
- 1970-10-30 GB GB5170570A patent/GB1325172A/en not_active Expired
- 1970-11-02 ZA ZA707415A patent/ZA707415B/xx unknown
- 1970-11-06 NL NLAANVRAGE7016296,A patent/NL172317C/xx not_active IP Right Cessation
- 1970-11-06 NO NO4246/70A patent/NO131589C/no unknown
- 1970-11-07 DE DE2054942A patent/DE2054942C3/de not_active Expired
- 1970-11-09 CA CA097,729A patent/CA946157A/en not_active Expired
- 1970-11-09 SE SE15113/70A patent/SE361651B/xx unknown
- 1970-11-09 ES ES385354A patent/ES385354A1/es not_active Expired
- 1970-11-09 FR FR7040242A patent/FR2069188A5/fr not_active Expired
- 1970-11-10 DK DK569970AA patent/DK134593B/da unknown
- 1970-11-10 JP JP45099023A patent/JPS508038B1/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19719997A1 (de) * | 1997-05-13 | 1998-05-28 | Daimler Benz Ag | Reformierungsreaktoranlage und Betriebsverfahren hierfür |
DE10324082A1 (de) * | 2003-05-27 | 2004-12-23 | Zechbauer, Michael | Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhybriden und von Wasserstoff |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK134593C (de) | 1977-05-09 |
CA946157A (en) | 1974-04-30 |
NO131589B (de) | 1975-03-17 |
BE758676A (fr) | 1971-05-10 |
NL172317C (nl) | 1983-08-16 |
ES385354A1 (es) | 1973-04-16 |
FR2069188A5 (de) | 1971-09-03 |
DK134593B (da) | 1976-12-06 |
NO131589C (de) | 1975-06-25 |
JPS508038B1 (de) | 1975-04-01 |
NL172317B (nl) | 1983-03-16 |
DE2054942C3 (de) | 1978-12-14 |
DE2054942A1 (de) | 1971-05-19 |
GB1325172A (en) | 1973-08-01 |
NL7016296A (de) | 1971-05-12 |
SE361651B (de) | 1973-11-12 |
ZA707415B (en) | 1971-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1568864C3 (de) | Verfahren zur Synthese von Methanol | |
DE3405217C2 (de) | ||
DE2750007C2 (de) | ||
DE1958290A1 (de) | Oxydehydrierungskatalysator und seine Verwendung zur Umwandlung von Isoamylenen,Methylbutanolen und Gemischen hiervon in Isopren | |
EP0140045B1 (de) | Verfahren zur Entschwefelung von H 2 S-haltigen Gasen | |
DE4422227A1 (de) | Katalysator zur Reduktion von Kohlendioxid | |
DE1952781C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Carbonylverbindungen | |
DE2054942C3 (de) | Verfahren zur mehrstufigen Umwandlung von Kohlenoxid und Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid | |
DE1241429B (de) | Verfahren zur Herstellung von Methanol | |
DE1250792B (de) | Verfahren zur katalytischen Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd | |
DE1928389C3 (de) | Verfahren zur Umwandlung von Kohlenmonoxid und Wasserdampf in schwefelhaltigen Gasgemischen in Wasserstoff und Kohlendioxid | |
DE2054869B2 (de) | Verfahren zur Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid | |
DE2447303C2 (de) | ||
DE2229844C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Alkyltetralinen oder Tetralin | |
EP0049888B1 (de) | Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe | |
DE4423975A1 (de) | Katalysator und Verfahren für die katalytische oxidative Dehydrierung von Alkylaromaten und Paraffinen | |
DE1467118C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen. Ausscheidung aus: 1417798 | |
AT143658B (de) | Verfahren zur katalytischen Behandlung von kohlenstoffhaltigen Materialien. | |
DE1213397B (de) | Verfahren zur Herstellung von AEthylmerkaptan und Diaethylsulfid | |
DE2752168A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,4- dicyanobuten durch katalytische dimerisierung von acrylnitril | |
AT370723B (de) | Verfahren zur herstellung von methacrylnitril | |
AT116601B (de) | Verfahren zur Darstellung von Methanol und anderen sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen. | |
DE2422257C3 (de) | Katalysator und dessen Verwendung zur Herstellung ungesättigter Karbon /!verbindungen | |
DE1911530C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff | |
DE1246707B (de) | Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxydation von 1, 2, 4, 5-substituierten Dimethyldiisopropyl- und Trimethylisopropylbenzolen und Durol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |