DE2355477B2

DE2355477B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von reformiertem gas

Info

Publication number: DE2355477B2
Application number: DE19732355477
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Kawasaki; Sano Kazuo; Sasaguri Kyoji; Ishihara Kazuo; Hironaka Shunichi; Yokohama; Miyashita (Japan)
Original assignee: Nippon Kokan KX., Tokio
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-11-03
Publication date: 1976-07-08
Also published as: AU6207973A; JPS4967900A; GB1437993A; BE806982A; ATA934773A; BR7308654D0; DE2355477A1; LU68741A1; NL7315111A; NL163483B; JPS5315474B2; FR2205475A1; FR2205475B1; US4005986A; NL163483C; ZA738373B; AT352682B

Description

b) das an Kohlendioxid reiche Ausgangsgas wird für sich auf etwa 1000 bis MOO⁰C vorerhitzt,

c) die beiden vorerhitzten Gase werden danach in einem solchen Verhältnis, daß der Gehalt an CH4 im wesentlichen den gleichen Volumenanteil ausmacht wie der Gehalt an der Summe CCh + H2O, gesondert miteinander vermischt,

d) die Gasmischung wird sodann auf eine Temperatur von etwa 1000 bis 1300" C erhitzt und mit dieser Temperatur über das mindestens auf einer Temperatur von 1000° C gehaltene Katalysator-Bett geleitet.

2. Verfahren nach Anspruch. I, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasmischung während des Durchlaufens des Katalysator-Betts ein heißes Verbrennungsgas zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlendioxid reiches Ausgangsgas ein Hochofengas, ein Verbrennungsgas aus der Verbrennung von P'-roleuiti bzw. Öl-Brennstoffen oder eine Mischung dieser Gase und als an Methan reiches Ausgangsgas ein Kokereigas oder ein Erdgas verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen kontinuierlich arbeitenden Heizer (3), ein Paar intermittierend arbeitender Wärmeaustauscher (8, 28) mit wärmeübertragendem Packungsbett (9, 29), ein Paar separater zyklonartiger Gasmischkammern (5, 25) und ein Paar intermittierend arbeitender Reformieröfen (Ϊ4, 34), enthaltend ein mit dem Katalysator imprägniertes, wärmeübertragendes Packungsbett (15, 25).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch am Kopf der intermittierend arbeitenden Wärmeaustauscher (8, 28) und am Kopf der intermittierend arbeitenden Reformieröfcn (14, 34) angeordnete Heizbrenner mit Leitungen (51, 52), deren Abgasseite unmittelbar in die Wärmeaustauscher (8, 28) bzw. die Reformieröfen (14, 34) einmündet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Gasmischkammern (5, 25) mit einem Gaseinlaß in der Nähe des Kammer-Reformierte Gase sind Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Gasmischungen, die z. B. aus einer katalytischen Umsetzung einer Mischung aus einem niedrigen Kohlenwasserstoff (normalerweise Methan) und einem Reaktionsgas gebildet sind. Als Renktionsgas wird bei der sogenannten »Dampf-Reforr.iierung« Wasserdampf eingesetzt, es ist aber auch

bereits bekannt, als Reaktionsgas ein an Kohlendioxid reiches Gas zu verwenden. Beide Typen von reformierten Gasen, die entsprechend dem Reaktionsgas eine etwas unterschiedliche Zusammensetzung besitzen, haben in der Industrie vielfältige Anwendung gefunden, sie können beispielsweise in erhitztem Zustand ils Reduziergas in einen Hochofen eingeblasen werden oder in kaltem Zustand als Rohstoff zur Synthese von chemischen Düngestoffen oder Methylalkohol dienen.

Die Erfindung betrifft die Herstellung von reformiertem Gas aus einer Gasmischung aus einem an Methan reichen Ausgangsgas und einem an Kohlendioxid reichen, gegebenenfalls noch Wasser enthaltenden Ausgangsgas, indem die Ausgangsgase bei er-

höhter Temperatur in einem Katalysator-Bett, das einen Kupferoxid-Katalysator enthält, zu einem an Wasserstoff und Kohlenmonoxid reichen Gas umgesetzt werden.

Ein solches Verfahren ist prinzipiell aus der französischen Patentschrift 9 83 347 bekannt, undzwar einsohließiich der Verwendung eines Kupferoxid-Katalysators. Weiterhin sind bereits Herstellungsanlagen, die nach eh.vin solchen Verfahren arbeiten, in der Literatur beschrieben, so z. B. die Onia-Gegi-Anlage (siehe Thomas E. Dunphy: »ONIA — GEGI Plant in Cork«, Inst. Gas Eng. Publication No. 615) und die Joklik-Küninger-Otto-Anlage siehe Schippers, J· »Otto cyclic reforming plant at the Rotterdam-Feijenoord Gasworks«,

IGU/B. 12-64 International Gas Conference, Schcveningen, 1964).

Die bekannten Verfahren sind noch nicht zufriedenstellend. Beispielsweise besitzen die bekannten Anlagen keine gesonderte Gasmischkammer zum

Vermischen der Ausgangsgase vor dem Beginn der katalytischen Umsetzung. Vielmehr ist jeweils nur am Kopf des Reformierofens ein ziemlich kleiner Mischraum vorgesehen, in dem sich die (zweckmäßig vorerhitzten) Ausgangsgase nur unvollkommen vermisehen können. Die Folge ist, daß die Ausgangsgase in mehr oder weniger stark ausgeprägten eigenen Slrömungskanälen durch das Katalysatorbett hindurchströmen, was die zuverlässige Einhaltung einer

vorbestimmten Zusammensetzung des reformierten Gases praktisch unmöglich macht. Ein weiterer Nachteil hat sich auch noch darin ergeben, daß sich in der Gasmischung sehr leicht Ruß ausbilden konnte, der an vielen Stellen der Anlage zu e-heblichen Störungen Anlaß gab. Die Reformier-Reaktion wurde bei den bekannten Anlagen durchweg bei einer Temperatur unterhalb von 900° C ausgeführt.

Mit der Erfindung sollen die bisher beobachteten Nachteile bei der Herstellung von reformiertem Gas vermieden werden, d. h. es soll erreicht werden, daß ein reformiertes Gas von zuverlässig gleichbleibender Zusammensetzung erzeugt wird, bei dem die Reformier-Reaktion möglichst weitgehend abgelaufen ist und somit keine größeren Mengen an Kohlendioxid und gegebenenfalls Wasser mehr in dem Gas enthalten sind. Weiterhin soll mit der Erfindung sichergestellt werden, daß sich während der Herstellung des reformierten Gases kein störender Ruß ausbilden kann.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von reformiertem Gas aus einer Gasmischung aus einem an Methan reichen Ausgangsgas und einem an Kohlendioxid reichen, gegebenenfalls noch Wasser enthaltenden Ausgangsgas, indem die Ausgangsgase bei erhöhter Temperatur in einem Katalysator-Bett, das einen Kupferoxid-Katalysator enthält, zu einem an Wasserstoff und Kohlenmonoxid reichen Gas umgesetzt werden, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) das an Methan reiche Ausgangsgas wird füi sich auf etwa 600 bis 800' C vorerhitzt,

b) das an Kohlendioxid reiche Ausgangsgas wird für sich auf etwa 1000 bis 1400° C vorerhitzt,

c) die beiden vorerhitzten Gase werden danach in einem solchen Verhältnis, daß der Gehalt an CHj im wesentlichen den gleichen Volumenanteil ausmacht wie der Gehalt an der Summe CO2 + H2O, gesondert miteinander vermischt,

d) die Gasmischung wird sodann auf eine Temperatur von etwa 1000 bis 1300° C erhitzt und mit dieser Temperatur über das mindestens auf einer Temperatur von 1000° C gehaltene Katalysator-Bett geleitet.

Als an Kohlendioxid reiches Ausgangsgas kann dabei z. B. Hochofengas verwendet werden, welches neben dem Kohlendioxid auch noch verhältnismäßig viel Kohlenmonoxid enthält, odei aber das Abgas aus der Verbrennung von Petroleum- uno Öl-Brennstoffen, welches neben dem Kohlendioxid auch noch Wasser enthält sowie Kohlenmonoxid enthalten kann. Als an Methan reiches Ausgangsgas kommen beispielsweise Kokereigas oder Erdgas (Naturgas) in Frage, die einen hohen Gehalt an Methan und Wasserstoff besitzen.

Zweckmäßig kann es sein, der Gasmischung zur Beeinflussung ihrer Temperatur während des Durchlaufens des Katalysator-Betts noch ein heißes, am besten unmittelbar vorher erzeugtes Verbrennungsgas zuzumischen.

Weiterhin sieht die Erfindung auch eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens vor, die sich kennzeichnet durch einen kontinuierlich arbeitenden Heizer, ein Paar intermittierend arbeitender Wärmeaustauscher mit wärmeübertragendem Packungsbett, ein Paar separater zyklonartiger Gasmischkammern und ein Paar intermittierend arbeitender Reformieröfen, enthaltend ein mit dem Katalysator imprägniertes Packungsbett.

Wenn der Gasmischung noch ein heißes Verbrennungsgas zugemischt werden soll, ist am Kopf der intermittierend arbeitenden Wärmeaustauscher und am Kopf der intermittierend arbeitenden Reformieröfen jeweils ein Heizbrenner angeordnet, dessen Abgasseite unmittelbar in die Wärmeaustauscher bzw. die Reformieröfen einmündet.

Die Gasmischkammern sind vorzugsweise mit einem Gaseinlaß in der Nähe des Kammerkopfs und einem zweiten Gaseinlaß in der Nähe des Kammerbodens versehen, wobei die beiden Gaseinlässe tangential in die Gasmischkammern einmünden und so angeordnet sind, daß die zugeleiteten Gase innerhalb der Gasmischkammern in entgegengesetzten Richtungen kreisend sich verwirbeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfol-

ao gend zusammen mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Anlage näher erläutert. Diese Anlage ist dabei in Form eines schematischen Fließdiagramms in der Zeichnung dargestellt.

»5 In der nachfolgenden Erläuterung, die auch die Vorteile der Erfindung verdeutlicht, bedeuten alle sich auf die Zusammensetzung der Gase beziehenden Prozent-Angaben Volumprozente.

Über die Leitung 1 wird in die Anlage ein Kokereigas eingespeist, welches ein etwas geringeres spezifrJies Gewicht hat als ein Hochofengas. Dieses kokereigas, dessen Strömungsrate durch ein Ventil 2 gesteuert wird, wird in einem kontinuierlichen Heizer 3 auf eine Temperatur von 600 bis 800' C vorgeheizt und dann tangential über das Ventil 4 in den unteren Teil einer Gasmischkammer 5 vom Zyklontyp eingeführt. Das ebenfalls mit dem Auslaß des Heizers 3 in Verbindung stehende Ventil 24 ist dabei geschlossen. Der Heizer 3, in dem das strömende Kokereigas kontinuierlich erhitzt wird, kann ein üblicher Röhren-Wärmeaustauscher sein oder aber auch ein solcher, der mit Röhren- und Mantelheizung arbeitet.

Weiterhin wird der Anlage über die Leitung 6 auch noch ein Hochofengas zugespeist. Dieses strömt mit einer durch das Ventil 7 gesteuerten Strömungsrate zu einem intermittierenden Wärmeaustauscher 8, der mit einem Packungsbett 9 aus Gittersteinen, Kieseln od. dgl. versehen ist. Dieses Packungsbett 9 ist in einer Weise, die weiter unten noch genauer erläutert wird, durch Verbrennungsgase eines Petroleum- oder Öl-Brennstoffs auf eine so hohe Temperatur erhitzt worden, daß das durch das Packungsbett 9 hindurch strömende Hochofengas eine Temperatur von 1000 bis 1400" C annimmt. Danach wird das Hochofengas vom Kopf des Wärmeaustauschers 8 abgezogen und in den oberen Teil der Gasmischkammer 5 eingeführt. Das Hochofengas gelangt dabei wiederum tangential, aber in einer Richtung, die der Strömungsrichtung Jcs in den unteren Teil der Kammer 5 eingeführten Kokereigases entgegengesetzt ist, in die Kammer 5. Während dieses Vorgangs ist das Ventil 16a geöffnet, während die übrigen, mit dem Wärmeaustauscher S in Verbindung stehenden Ventile 10, 11, 12 und 16

geschlossen sind. Das Ventil 16 steuert dabei eine Umgehungsleitung, mit der ein Teil des Hochofengases oder auch das gesamte Hochofengas um den Wärmeaustauscher 8 herumgeführt werden kann,

wenn die Temperatur des Packungsbetts 9 so hoch sein sollte, daß das Hochofengas in dem Wärmeaustauscher 8 auf eine zu hohe Temperatur erhitzt werden WtIi-de.

Das in der Gasmischkammer 5 erzeugte Gasgemisch wird über die Leitung 13 dem oberen Einlaß eines intermittierenden Reformierofens 14 zugeführt. Dieser Reformieroien enthält ein Packungsbett 15 aus Gittersteinen, Kieseln od. dgl., die vorzugsweise aus Aluminiumoxid bestehen und einen Reformier-Katalysator tragen. Solange die Gasmischung über die Leitung 13 in den Reformierofen 14 strömt, sind die damit in Verbindung stehenden Ventile 17, 18 und 19 geschlossen. Das Packungsbett 15 in d<;m Reformierofen 14 wird in einer Weise, die weiter unten noch genauer erläutert wird, durch die Verbrennungswärme eines Petroleum- oder Öl-Brennstoffs auf eine Temperatur erhitzt, die höher liegt als die Temperatur der über die Leitung 13 ankommenden Gasmischung. Während des Durch?trömens des Packungsbetts 15 wird die Temperatur der Gasmischung durch den Wärmeaustausch mit dem Packungsbett auf einen Wert oberhalb 1000° C erhöht, wodurch sich eine rasche Reformier-Reaktion einstellt und auch die Ausbildung von Ruß innerhalb des Ofens 14 verhindert wird.

Der in dem Packungsbett 15 des Reformierofens 14 enthaltene Reformier-Katalysator besteht aus Kupferoxid, welches durch Kalzinieren einer wäßrigen Lösung von Kupfernitrat, mit der das Trägermaterial (z. B. Aluminiumoxid) des Packungsbetts imprägniert ist, gebildet wurde.

Aus dem unteren Teil des Reformierofens 14 wird über ein Ventil 20 ein reformiertes Gas abgezogen, welches über die Leitung 21 die Anlage verläßt. Solange das Ventil 20 geöffnet ist, ist das ebenfalls mit der Leitung 21 in Verbindung stehende Ventil 40 geschlossen.

Die in dem Packungsbett 15 gespeicherte Wärme nimmt im Verlaufe des Betriebs des Reformierofens

14 graduell ab, und zwar nicht nur dadurch, daß die Wärme von der strömenden Gasmischung mit fortgetragen wird, sondern auch wegen der Tatsache, daß die Reformier-Reaktion eine endotherme Reaktion ist, wie sich aus den folgenden Gleichungen ergibt:

CH4 + CO₂ = 2K2 + 2CO — 59,1 Kcal {1)

CH4 + H2O = 3H2+ CO-49,0 Kcal (2)

Dementsprechend muß Vorsorge getroffen werden, um das Packungsbett 15 von Zeit zu Zeit wieder auf die erforderliche hohe Temperatur aufzuheizen, da mit die das Packungsbett 15 rrömende Gasanscfaung keine zu niedrige Temperator annimmt.

Um ein regelmäßiges Aufheizen des Packungsbetts

15 und, von Zeit zu Zeit, natürlich auch des PakkungsbeUs 9 durchführen za können, ist die gesamte Anlage »doppelt« vorhanden, d. ia. alle vorangehend beschriebenen Bestandteile der Airtage sind noch einmal vorhanden. Es ist daher möglich, die Gasströme abwechselnd deren den ersten oder den zweiten TeS der Anlage zu leiten und in dem jeweils anderen Teil derweil die Packusgsbetten 15 bzw. 9 wieder aufzuheizen. Der zweite TeS der Anlage ist in der zeich- rischen Darstellung genau spiegelbildlich zum ersten, vorangehend beschriebenen Teil der Anlage ei gezeichnet wobei die SpJegetefeeae durdi die Leitungen 1 und 21 verläuft. Da äße Bestandteile im zwei ten Teil der Anlage funktionsmäßig und auch im Aufbau den entsprechenden Bestandteilen im ersten Teil der Anlage entsprechen, wird der zweite Teil der Anlage hier nicht noch einmal in Einzelheilen erläutert.

Erwähnt sei jedoch, daß alle einander entsprechenden Teile in der Gesamt-Anlage mit Bezugszeichen versehen sind, die sich genau um die Differenz »20« unterscheiden.

Wenn das über den ersten Teil der Anlage und

ίο damit über das Packungsbett 15 gelaufene Gasgemisch, weiches aus der Leitung 21 austritt, eine Temperatur von z.B. etwa 1000' C erreicht hat, werden die Ventile 4, 7 und 20 geschlossen, während die entsprechenden Ventile 24, 27 und 40 geöffnet werden, so daß der Gasstrom über den zweiten Teil der Anlage zur Leitung 21 verläuft. Während dieser "Zeit werden die Ventile 17 und 18 am Kopf des Reformierofens 14 und die Ventile 10 und 11 am Kopf des Wärmeaustauschers 8 so geöffnet, daß in den

ao richtigen Mengen über die Leitungen 51 ein Petroleum- oder Öl-Brennstoff und über die Leitung 52 Luft in den Heizbrenner eintreten kann, die sich im Kopf des Wärmeaustauschers 8 bzw. des Reformierofens 14 befinden. Das sich dabei bildende Gemisch

as aus Brennstoff und Luft entzündet sich, und die entstehenden heißen Verbrennungsgase strömen die Packungsbetten 9 bzw. 15 abwärts, wodurch sich die Packungsbetlen wieder auf die vorgeschriebene hohe Temperatur aufheizen. Während dieses Aufheizens der Packungsbetten sind die am Boden des Wärmeaustauschers 8 bzw. des Reformierofens 14 angeordneten Auslaßventile 12 und 19 geöffnet, so daß die Verbrennungsgase über die Leitungen 22 bzw. 23 entweichen können. Natürlich sind während dieses Vorgangs die der normalen Gasführung dienenden Ventile 16, 16a und 20 geschlossen. Die über die Leitungen 22 und 23 abgeführten Verbrennungsgase können zweckmäßig in dem kontinuierlichen Heizer 3 noch zum Aufheizen des einströmenden Kokereigases nutzbar gemacht werden, so daß noch ein weiterer Teil der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärmeenergie wieder gewonnen werden kann. Die dafür notwendigen Leitungen sind jedoch zui Vereinfachung in der zeichnerischen Darstellung nicht mit eingezeichnet.

In der bisherigen Beschreibung ist angenommen, daß ein Hochofengas, welches verhältnismäßig reich an Kohlendioxid ist, verwendet wird. Es ist jedoch auch möglich, ein Petroleum- oder Öl-Verbrennungsgas zu verwenden, welches ebenfalls reich an Kohlendioxid ist. Auch damit ergibt sich nach dem gleicher Verfahren in der gleichen Aprur eia hochtempe ratur-reformiertes Gas, mit dem einzigen Unterschied daß dann die weiter obea erwähntes diemischen Ress aktionen gemäß dea Gleichungen (1) und (2) gleich zeitig und gemeinsam ablaufen, im FaBe der Verwendung eines Hochofengases, welches keine neu nenswerten Mengen an Wasser enthält, entfällt d« Reaktion gemäß der Gleichnag (2) wefcgehencL

Für die Durdiiöhrung des erosdungsgemäßei Verfahrens ist es wichtig, daß die

an Kohlendioxid reichen Gases aod des aa Methan reichen Gases so gewählt werden, daß die Menge aj Methan in der Gasmisag etwa dea gleichen Vote menanteil besitzt wie die Menge der Sararae an Kofc tendioxid und Wasser. 3e nach der Temperatur am der Zusammensetzung der zur Verfügung stehende! Ausgangsgase Hegt das VotraaeaverhSferas (·ΑζΒ·)

in denen die Ausgangsgase miteinander gemischt werden, z. B. für eine Mischung aus Kokcreigas (»Λ«) und Hochofengas (»/?«) in der Praxis etwa im Bereich von 0,48 bis 0,63.

Um eine Explosion der auf hohe Temperatur erhitzten Gase beim Start bzw. beim Umschalten der beiden Teile der Anlage zu vermeiden, ist es notwendig, die Mischung der Gase dadurch zu bewirken, daß zunächst das an Kohlendioxid reiche Gas und erst dann das an Methan reiche Gas in die Gasmischkamnier 5 eingespeist wird. Entsprechend muß beim Abschalten des betreffenden Teils der Anlage zunächst die Zufuhr an dem an Methan reichen Gas gestoppt werden, bevor die Zufuhr an dem an Kohlendioxid reichen Gas abgeschaltet wird.

Die Temperaturen, auf die die beiden Ausgangsgase vor der Einspeisung in die Gasmischkanimer 5 erhitzt werden, bestimmen sich nach praktischen Erwägungen. Wenn beispielsweise das an Methan reiche Gas vor der Gasmischkammer 5 auf eine Temperatur von mehr als SOO ' C erhitzt wird, kann sich in der Gasmischkammer 5 in Folge einer thetmischen Zersetzung des Methans Ruß ausbilden. Eine entsprechende Gefahr besteht bei dem an Kohlendioxid reichen Gas nicht, so daß dieses Gas ohne weiteres auf Temperaturen von 1000 bis 1400" C vorgeheizt werden kann. Auch noch höhere Temperaturen wären theoretisch möglich, würden aber in der praktischen Durchführung zu Schwierigkeiten führen.

Das erfnidungsgemäße Verfahren läßt sich in einer Variante auch noch dahingehend abwandeln, daß während des Betriebs des Reformierofens 14 zusätzlich zu der über die Leitung 13 kommenden Gasmischung auch noch über die Leitungen 51 und 52 und die zugehörigen Ventile 18 und 17 geringe Mengen an Brennstoff und Luft mit in den Kopf des Reformierofens eingespeist werden. Dadurch ergibt sich in dem Reformierofen noch zusätzlich ein entsprechendes Ausmaß an einer Verbrennung, wobei sich die heißen Verbrennungsgase mit dem über die Leitung 13 rügeführten Gasgemisch mischen und gemeinsam mit diesem Gasgemisch reformiert werden. Diese Verbrennungsgase führen dabei eine gewisse zusätzliche Wärme in den Reformierofen ein, wodurch dem Temperaturabfall des in dem Packungsbett 15 des Reformierofens 14 erzeugten reformierten Gases entgegengewirkt werden kann.

Wie sich aus der zeichnerischen Darstellung ergibt, verläuft der Wärmeaustausch im Packungsbett 9 des intermittierenden Wärmeaustauschers 8 im Gegenstrom zum Temperaturprofil, welches sich beim Aufheizen des Packungsbetts 9 einstellt. Dieser Gegenstrom-Wärmeaustausch findet längs des gesamten Packungsbetts 9 effektiv in einem ziemlich gleichförmigen Ausmaß statt, weil die Temperaturdifferenz zwischen dem Bett und dem strömenden Gas über die Länge des Betts verhältnismäßig gleichmäßig ist. Im Gegensatz dazu verläuft der Wärmeaustausch in dem Katalysator-Packungsbett 15 des Reformierofens J4 im Gleichstrom zum Temperaturprofil des Packungsbetts. Bei einem Gleichstrom-Wärmeaustausch ist die Temperaturdifferenz zwischen dem Pakkungsbett und dem Gas am Kopf des Reformierofens 14 größer als an dessen Boden, so daß die Reformier-Reaktion weitgehend fan Bereich des Kopfs des Reformierofens 14 abläuft, während zum Boden des Refonmerofees am nor nodi Reste des Gasgemisches aasreagiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines konkreten Zahlenbeispiels in noch weiteren Einzelheiten erläutert.

Es wurden in die zeichnerisch dargestellte Anlage als Ausgangsgase ein Kokereigas und ein Hochofengas eingespeist, wobei diese beiden Gase die in der Tabelle niedergelegte Zusammensetzung hatten:

Tabelle: Zusammensetzung der Wusgangsgase

Kokeieigas
(Volumprozent)

Hochofengas
(Volumprozent)

H₂ CH₄ CO C₂H

N, .

51

32

CO₂
CO

H₂
CH₄

N,

ίο Das Kokereigas wurde mit einer Rate von 300 NmVh in einen Röhren-Heizer 3 eingespeist und darin auf etwa 700° C erhitzt. Danach wurde es in die Zyklon-Gasmischkammer 5 geleitet, welche ein inneres Volumen von 0,65 m³ hatte. Das Hochofengas wurde mit einer Rate von 175 Nm-Vh in den Wärmeaustauscher 8 eingespeist, darin auf etwa 1300^c C erhitzt und dann ebenfalls in die Gasmischkammer 5 weitergeführt. Das Einspeisen der beiden Gase in die Gasmischkammer 5 erfolgte an den Stellen und in

3c der Weise, wie das vorangehend schon erläutert wurde. Der Wärmeaustauscher 8 besaß ein Packungsbett aus Gittersteinen, welches ein scheinbares Volumen von 1,5 m·¹ besaß und auf 1400° C vorgeheizt worden war.

Die in der Gasmischkammer 5 innig vermischte Gasmischung wurde mit einer Temperatur von etwa 1200" C in den Reformierofen 14 weitergeleitet. Der Reformierofen 14 enthielt ein Katalysator-Paekungsbett, welches aus Aluminiumoxid-Steinen, die mit dem Kupferoxid-Katalysator imprägniert waren, bestand und zuvor auf etwa 1500° C vorgeheizt war. Das scheinbare Volumen des Betts betrug 1,65 m-\ Die Temperatur des über die Leitung 21 abgezogenen reformierten Gases sank im Laufe des Betriebs des Reformierofens 14 graduell von etwa 1200⁰C innerhalb etwa V2 h auf etwa 1100^cC. In dem Augenblick wurde der Gasstrom auf den parallelen zweiten Teil der Anlage umgeschaltet. Diesel Umschaltvorgang wurde ständig jede V2 h wiederholt.

Auf diese Weise wurde kontinuierlich in einer Rate von 570 Nm-Vh ein reformiertes Gas erzeugt, desser Temperatur höher lag als 1000° C, und dessen Zusammensetzung den durchschnittlichen Wert

36*/« CO, 2,5% CO2, 38»/o H₂, G,5«/o CH*, 1% H2O und 22«/o N2

hatte.

Zum Zwecke des Vergleichs wurde die Herstellu™ eines hochtemperatur-reformierten Gases unter prak tisch den gleichen Bedingungen ausgeführt, wie vor angehend beschrieben, mit der Ausnahme Jedoch daß die gesonderte Gasmischkanimer 5 foitgelassei wurde. Bei einer derartigen Verfahrensweise zeigt* sich der NachteiL daß der CO?-Gehait des reformier ten Gases auf 5,5% anstieg. Aaßerdem entstand π zahlreichen Teilen des gasführenden Systems RuS der die Reformierungs-Vorrichtuag veiuiueiiagti und auch zu Verstopfungen führte, so daß der Refor

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mier-Vorgang nicht allzu lange aufrechterhalten werden konnte.

In einem weiteren Vergleichsversuch wurde die Herstellung des reformierten Gases wiederum in der vorangehend als erfindungsgemäß beschriebenen Weise durchgeführt, jedoch diesmal mit der Ausnahme, daß ein Reformierofen verwendet wurde, der eine kleine einfache Gasmischkammer enthielt. Bei

10

dieser Variante der Verfahrensführung (raten ähnliche Nachteile auf wie bei dem ersten Vergleichsversuch. Der CCh-Gehalt des reformierten Gases stieg auf einen Wert von 5,0% an, und außerdem zeigte sich Ruß im Katalysator-Bett, der zu einem starken Druckabfall über dem Bett und damit zu einer sehr viel kürzeren Lebensdauer des Betts führte, verglichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Verfahren zur Herstellung von reformiertem Gas aus einer Gasmischung aus einem an Methan reichen Ausgangsgas und einem an Kohlendioxid reichen, gegebenenfalls noch Wasser enthaltenden Ausgangsgas, indem die Ausgangsgase bei erhöhter Temperatur in einem Katalysator-Bett, das einen Kupferoxid-Katalysator enthält, zu einem an Wasserstoff und Kohlenmonoxid reichen Gas umgesetzt werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte.·

a) das an Methan reiche Ausgangsgas wird für sich auf etwa 600 bis 800° C vorerhitzt,

kopfs und einem zweiten Gaseinlaß in der Nähe des Kammerbodens, wobei die beiden Gaseinlässe tangential in die Gasmischkammern einmünden und so angeordnet sind, daß die zugeleiteten Gase innerhalb der Gasmischkammern in entgegengesetzten Richtungen kreisend sich verwirbeln.