DE2409762A1 - Verfahren zur gewinnung von wasserstoff - Google Patents
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Description
Wesseling, den 28. Februar 1974 VP/Dr.Sch.-B./Fu
Unser Zeichen: UK 288
Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus
Wasser in einem mehrstufigen Kreislaufprozeß.
Im Hinblick auf die erhöhten Anforderungen zur Bereitstellung v/on
Energie sind in letzter Zeit Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff untersucht worden, bei denen in mehrstufigen Kreislaufprozessen aus
Wasser unter Umsetzungen mit insbesondere anorganischen Metallsalzen, z.B. Eisen- oder Kupferverbindungen, Wasserstoff erzeugt wird. Durch
die Anwendung derartiger Hilfsstoffe bei der Durchführung der Kreislaufprozesss
haftet allen diesen Prozessen der schwerwiegende Nachteil an, daß zu ihrer Durchführung je Gewichtsteil Wasserstoff sehr
große Gewichtsmengen der anorganischen Metallsalze in Umlauf gehalten
werden müssen.
Ein solcher Nachteil kann in einfacher Weise vermieden werden, wann
man chemische Umsetzungon wählt, an denen nur Gase und Flüssigkeiten,
jedoch keine anorganischen Salze teilnehmen. Es wurde jetzt eire solche
Umsetzungsfolgc gefunden. Dementsprechend wird erfindungsgsmäß ein.
Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser' in einem mehrstufigen
Kreislaufprozeß vorgeschlagen, in dem man Kohlenoxid mit
Wasserdampf katalytisch zu Kohlendioxid und Wasserstoff umsetzt, das Kohlendioxid mit Wasser und Schwefeldioxid bei erhöhten Temperaturen
und Drücken zu Schwefelsäure und Kohlenoxid umsetzt, die Schwefelsäure über die Zwischenstufe Schwefeltrioxid in Schwefeldioxid, Sauerstoff
und Wasser spaltet, gewonnenes Kohlenoxid und Schwefeldioxid im Kreislauf in die entsprechenden Reaktionsstufen zurückführt und den
Wasserstoff und den Sauerstoff als Endprodukte aus dom Prozeß entfernt.
509841/0398
Die katalytische Umsetzung von Kohlenoxid mit Wasserdampf, die sogenannte
Konvertierungsreaktion, wird bereits großtechnisch durchgeführt.
Man arbeitet z.B. bei Temperaturen von 300 - 500°C drucklos oder unter erhöhtem Druck und in Gegenwart von z.B. Eisenkatalysatoren. Die Abtrennung
des Kohlendioxids aus dem Konvertgas wird ebenfalls schon in großem Maßstab durchgeführt, z.B. mit Hilfe einer Wasserwäsche oder
einer Wäsche mit organischen Lösungsmitteln, wobei man das Waschmittel im allgemeinen nach Regeneration erneut zum Einsatz bringt. Die Umsetzung
des gewonnenen Kohlendioxids mit Wasser und Schwefeldioxid erfolgt zweckmäßig ebenfalls bei erhöhten Drücken, z.B. 20 - 400 at,
sowie erhöhten Temperaturen, z.B. 100 - 500° C oder mehr, gegebenenfalls
in Gegenwart von Katalysatoren. Das dabei anfallende Kohlenoxid kann z.B. durch Entspannen von der Schwefelsäure abgetrennt werden
die dann durch Eindampfen,z.B. unter vermindertem Druck, in bekanntur
Weise aufkonzentriert wird. Anschließend wird sie durch Erhitzen auf hohe Temperaturen, z.B. 450° C, in Schwefeltrioxid und Wasserdampf
zerlegt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Schwefeltrioxid in Schwefeldioxid und Sauerstoff gespalten, z.B. bei Temperaturen von
etwa 800° C und höher. Es ist auch möglich, diese Spaltung in Gegenwart
von Katalysatoren, z.B. edelmetallhaltigen, vorzunehmen. Das erhaltene Gasgemisch wird schnell auf Temperaturen unter ca. 300 C
abgekühlt. Das Schwefeldioxid wird anschließend z.B. durch Verflüssigung bei 20° C in bekannter Weise gewonnen. Der zurückbleibende
Sauerstoff wird aus dem Prozeß entfernt. Das im Verlauf der Verfahrensdurchführung gewonnene Kohlenmonoxid wird in die Konvertierungsstufe
und das Schwefeldioxid in die Kohlendioxid-Umwandlung im Kreislauf geführt. Da nur Gase und Flüssigkeiten zur Umsetzung gebracht werden,
sind die pro Gewichtseinheit Wasserstoff umlaufenden Gewichtsmengen an Hilfsstoffen leichter zu handhaben als bei Einsatz fester anorganischer
Salze, sie sind außerdem erheblich kleiner. Die im Prozeß benötigte Wärme, insbesondere bei der Zersetzung von Schwefeltrioxid
zu Schwefeldioxid ■ „ und Sauerstoff, kann mit Vorteil
dem heißen Kühlmittel eines Hochtemperatur-Kernreaktors entnommen
werden. - 3 -
509841/0398
Unser Zeichen: UK 288
In der Zeichnung ist das Mehrstufen-Kreislaufverfahren beispielsweise
schematisch dargestellt.
In der Verfahrensstufe I (Konvertierung) werden Wasserdampf und Kohlenmonoxid
katalytisch zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgesetzt. Das Gasgemisch wird in die Regenerativwäsche II eingeführt, in der durch
Wäsche mit Wasser und Regeneration des Waschwassers durch Entspannen
eine Trennung des Kohlendioxids vom Wasserstoff erfolgt. Der Wasserstoff wird als Endprodukt aus dem Verfahren entfernt, das Kohlendioxid
in die Stufe III gebracht, wo die Umsetzung mit Schwefeldioxid in wässriger Lösung bei erhöhtem Druck und hoher Temperatur zu Schwefelsäure
und Kohlenoxid erfolgt. Das Kohlenoxid wird durch Entspannen des Umsetzungsgemisches in Freiheit gesetzt und in die Stufe I zurückgeführt.
Die Schwefelsäure wird in der Stufe IV zunächst durch Eindampfen
aufkonzentriert, dann in Schwefeltrioxid und Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen aufgespaltet, wobei das gewonnene Wasser zur
Stufe III zurückgeführt wird. Anschließend wird in Stufe V das Schwefel
trioxid durch Erhitzen in Schwefeldioxid und Sauerstoff zerlegt. Durch Quenchen des Gasgemisches und anschließende Druckverflüssigung des
Schwefeldioxids bei tiefen Temperaturen wird eine Abtrennung des Sauerstoffs bewirkt, der aus dem Verfahren abgeführt wird. Das Schwefeldioxid
gelangt im Kreislauf in die Stufe III zurück.
509841 /0398
Claims (1)
- Unser Zeichen: UK 288PATENTANSPRUCHVerfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser in einem mehrstufigen KreislauFprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlenoxid mit Wasserdampf katalytisch zu Kohlendioxid und Wasserstoff umsetzt, das Kohlendioxid mit Wasser und Schwefeldioxid bei erhöhten Temperaturen und Drücken zu Schwefelsäure und Kohlenoxid umsetzt, die Schwefelsäure über die Zwischenstufe Schwefeltrioxid in Schwefeldioxid, Sauerstoff und Wasser spaltet, gewonnenes Kohlenoxid und Schwefeldioxid im Kreislauf in die entsprechenden Reaktionsstufen zurückführt und den Wasserstoff und den Sauerstoff als Endprodukte aus dem Prozeß entfernt.509841/0398
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Family Applications (1)
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