DE3224870A1 - Verfahren und vorrichtung zur crackung von schwefelwasserstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur crackung von schwefelwasserstoff

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Description

MÜLLER-BORE 'DEUPEf; · SCHÖtf· HEBTEL
PATENTANWÄLTE KTTEOPBAN PATENT ATTOHNEXS
DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) DR. PAUL DEUFEL, DIPL.-CH EM'. DR1 ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.
B 1488 D/Sz
Leo A. Behie
2532 Chicoutimi Drive, N.S. Calgary, Alberta, Canada
Dimitrios Berk
207-1340 University Drive, N.W. Calgary, Alberta, Canada
P. Raj Bishnoi
712 Varsity Estates Plaza, N.W. Calgary, Alberta, Canada
William Y. Svrcek,
4836 Verona Drive, N.W. Calgary, Alberta, Canada
Verfahren und Vorrichtung zur Crackung von Schwefelwasserstoff
MÜNCHEN 86, SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (089) 474005 · YELECOPIER XEROX 400 · TELEX 5-24285
- JS -
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen und thermochemischen Zersetzung von Schwefelwasserstoff gas .
Schwefelwasserstoff ist reichlich vorhanden da es nun wirtschaftlich interessant geworden ist, in sehr tiefe Formationen nach Erdgas zu bohren. Diese tiefen Bohrlöcher enthalten manchmal grosse Mengen Schwefelwasserstoff, wobei der Gehalt üblicherweise bis zu 35% und in einigen tiefen Bohrlöchern bis zu 90% oder mehr an Schwefelwasserstoff beträgt. Wegen der Umweltprobleme der Verschmutzung durch Schwefeldioxid und der Giftigkeit von Schwefelwasserstoff selbst muss Schwefelwasserstoff aus Erdgas vor dessen Verteilung an den Verbraucher entfernt werden. Es gibt viele Verfahren zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Erdgas, wie den herkömmlichen Aminwäscher, der saure Gase aus saurem Erdgas entfernt. Bedeutende Mengen an Schwefelwasserstoff werden auch während der Raffinierung von vielen Rohölen erzeugt und der mögliche Anfall, der bei der Vergasung von Kohle, der Entschwefelung von Kohle und der Herstellung von synthetischem Treibstoff aus Schwerölen anzunehmen ist, ist enorm.
Bei der derzeitigen Praxis wird Schwefel aus Schwefelwasserstoff gas gewonnen, nicht jedoch der Wasserstoff. Wasserstoffgas ist seit langem ein wichtiges gasförmiges Roh-
material für die chemische und petrochemische Industrie. Es ist ein wertvoller Rohstoff, von dem derzeit viel aus fossilen Brennstoffen/ wie Erdgas, erzeugt wird. Die Ger winnung von Wasserstoff aus Schwefelwasserstoff würde, wenn sie wirtschaftliche durchführbar wäre, zur Einsparung von fossilen Brennstoffen beitragen.
Zur Zeit wird der aus Erdgas gewonnene Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel und Wasser nach dem Claus-Verfahren überführt. Bei diesem Verfahren wird ein Drittel des Schwefelwasserstoffs zu Schwefeldioxid oxidiert, das dann mit den verbleibenden zwei Dritteln eine Gasphasenredox-Reaktion zur Erzeugung von elementarem Schwefel und von Wasser reagiert:
H2S + 3/202 = SO2 + H2O
+ SO2 = 3S +
Obwohl das Claus-Verfahren ziemlich wirksam ist, hat es den Nachteil, dass der mögliche Wasserstoffgehalt in Form von Wasser verlorengeht, überdies sind wegen der strengeren Abgasreinigungsvorschriften teure Anlagen zur Reinigung der Endgase erforderlich, um Annehmbare S02-Emmissionsgrade zu erzielen.
Ein bekanntes Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Schwefelwasserstoff ist die direkte thermische Zersetzung. Bei diesem Verfahren wird H3S auf eine ausreichend hohe
Temperatur erhitzt, dass es sich nach der Reaktion H-S H2 (g) + 1/2 S2(g) zu zersetzen beginnt. Die erforderlichen
Temperaturen sind für die teilweise Zersetzung ziemlich hoch, beispielsweise erfolgt eine 14%ige Zersetzung bei 9270C. Es gibt jedoch Schwierigkeiten bezüglich der Produktausbeute und der Abtrennung von sowohl Wasserstoff als auch Schwefeldampf aus einem H2S-Strom bei hoher Temperatur ohne übermässige Rückführung im Kreislauf und Kühlungs/Aufheizungszyklen für den Gasstrom. Im Prinzip kann EL· durch eine Permeationsmembrane oder ein poröses Filter abgetrennt werden, jedoch sind bei sehr hohen Temperaturen diese Methoden unpraktisch. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die direkte thermische Zersetzung von H3S nur dann gerechtfertigt ist, wenn der Preis von Erdgas und von Kohle genügend hoch ist. Wenn aber dies zutrifft, kann auch die thermische Zersetzung von Wasser, die sehr energieintensiv ist, als mögliche Methode zur Herstellung von Wasserstoff in Frage kommen.
Ein anderes Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Schwefelwasserstoff ist die thermochemische Zersetzung. Es gibt mehrere zweistufige Verfahren in geschlossenem Kreislauf, die bei massigen Temperaturen durchführbar sind. Ein typisches Verfahren im geschlossenen Kreislauf ist wie folgt:
FeS(s) + H2S(g) -—^ FeS2(S) + H2(g) FeS2(S) —> FeS(s) + 1/2S2(g)
Die erste Stufe im Verfahren erfolgt bei einer Temperatur unter 5000C, während die zweite Stufe bei einer Temperatur unter 9000C abläuft.
Die Erzielung von Wasserstoff aus der katalytischen Crackung von Schwefelwasserstoff ist theoretisch möglich« Ungleich dem Wassermolekül hat das Schwefelwasserstoffmolekül eine hohe Energie und kann daher bei Einsatz einer verhältnismässig geringen Energiemenge gecrackt werden. Die thermische Crackung ist wegen der hohen Temperatur, die zur Erzielung hoher Umwandlungen erforderlich sind/ nicht wirtschaftlich praktikabel.
In Nordamerika ist Erdgas das wesentliche Rohmaterial zur Gewinnung von Wasserstoff. Das Verfahren besteht im wesentlichen aus der überführung eines Gemisches von Erdgasdampf in Kohlendioxid und Wasserstoff. Die zwei Grundreaktionen sind die Reformierungsreaktion und die Wassergasverschiebungsreaktion mit folgendem Schema:
CH4 (g) + H2O(g) -afc CO(g) + 3H2 (g) CO (g) + H2O (g) -^. CO2 (g) + H2 (g)
Kohlendioxid wird dann durch Aminwäscher entfernt/ was reinen Wasserstoff hinterlässt.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Crackung von Schwefelwasserstoff bei verhältnissmässig tiefer Temperatur. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Wirbelbettreaktors mit chemischem Katalysator, worin der Schwefelwasserstoff unter Erzielung von Wasserstoffgas und elementarem Schwefel reagiert. Der Schwefel wird am
aktiven Material im chemischen Katalysator gebunden. Wenn der chemische Katalysator nicht mehr aktiv genug ist, kann er pneumatisch in einen Wirbelbettregenerator für Gas transportiert werden. Somit ist ein wesentlicher Aspekt des gesamten Verfahrens die ausgedehnte Anwendung der Wirbelbettgastechnologie. Der andere Aspekt ist der chemische Katalysator, der im Reaktor verwendet wird. Der Ausdruck "chemischer Katalysator" soll eine Substanz bedeuten, die echte katalytische Eigenschaften aufweist, jedoch auch chemisch teilnimmt, um die gewünschte Reaktion zu erzielen. Im vorliegenden Fall enthält der chemische Katalysator Metalle oder ein Gemisch von Metallen, die alle katalytischer Natur sind, von denen jedoch einige reagieren, mit dem Ergebnis, dass die gewünschte Reaktion verbessert wird.
Das Verfahren zur Crackung von Schwefelwasserstoffgas zu Wasserstoff und 'Schwefel umfasst zuerst die Einführung von Schwefelwasserstoffgas in einen Wirbelbettgasreaktor der wenigstens ein Bett aus chemischem Metallkatalysator aufweist. Der Reaktor wird bei einer praktisch konstanten Betriebstemperatur gehalten, während das Schwefelwasserstoff gas eingeführt wird. Das Ergebnis ist, dass der Schwefel chemisch an das aktive Material im chemischen Katalysator gebunden wird, während der Wasserstoff gewonnen werden kann. Im typischen Fall besteht der chemische Katalysator, der im Reaktor verwendet wird, aus verschiedenen Mengen .von Kobalt, Silikat, Eisen, Alurniniumoxid, Siliziumoxid, Nickel, Vanadium, Kupfer, Zink und Schwefel. Obwohl keine präzise Kombination dieser
Materialien erforderlich ist/ um au funktionieren und tatsächlich viele Kombinationen erfolgreiche Ergebnisse liefern, wurde festgestellt, dass Eisen für den Betrieb des Reaktorsystems am meisten bevorzugt wurde.
Für die Zusammensetzung des chemischen Katalysators sind zwei Faktoren zu berücksichtigen. Ersten, der Katalysatorträger, welcher die strukturelle Festigkeit und Porosität ergibt. Dieser Träger besteht vor allem aus Aluminiumoxid, Silizium (bzw. Siliziumdioxid) und Silikat. Als zweites ist das aktive Material zu berücksichtigen, welches auf dem Träger abgeschieden wird. Obwohl sowohl der Träger als auch das aktive Material ihrer Natur nach katalytisch sind, ist es das aktive Material, welches den Schwefel bindet. Ausserdem kann die Teilchengrösse so gewählt werden, dass sich eine hohe Qualität der Fluidisierung ergibt. Die Möglichkeiten zur Erzeugung von Katalysatoren gegebenen Zusammensetzung sind in der entsprechenden verfügbaren Literatur beschrieben.
Die Herstellung eines Katalysators ist Standardprozess und umfasst gewöhnlich das Imprägnieren des Trägers mit dem aktiven Material oder das Aufbringen des aktiven Materials auf den Träger. Die Stufen umfassen das Evakuieren des Trägers, das in Berührung bringen des Trägers mit Imprägnierungslösung, Entfernung der überschüssigen Lösung, Trocknen, Kalzinieren und Aktivieren» Ein Verfahren, das zur Herstellung des hier verwendeten chemischen Katalysators mit Vorteil verwendet werden kann, ist das Eintauchen der evakuierten Aluminiumoxid/Siliziumdioxidteilchen in Eisen-
Vi -Ab
nitratlösung/ Abtropfen lassen der überschüssigen Lösung und dann Erhitzen in einem Ofen zur Zersetzung des Nitrats zum Oxid. Die Endstufe ist die Reduzierung des Oxids zu metallischem Eisen unter Verwendung eines Reduktionsmittels/ wie Wasserstoff, und dann die Sulfidierung des Eisens in Schwefelwasserstoff.
Erdgas enthält zusätzlich zu Schwefelwasserstoff manchmal auch beträchtliche Mengen Kohlendioxid. Kohlendioxid ist ein wertvolles Gas, das in beträchtlichen Mengen zur mischbaren Flutung von Erdöllagerstätten verwendet wird. Im Fluidbett- oder Wirbelbettreaktor verhält sich CO„ lediglich als Verdünnungsmittel, das die Konzentration von H2S in der Beschickung ändert. Die Abgase aus dem Auslass des Reaktors sind H2 und CO3, die durch herkömmliche Methoden getrennt und in verschiedene Transportsysteme geschickt werden können. Die beigefügte Zeichnung erläutert die Erfindung.
Figur 1 ist ein Fliessdiagramm in Blockform für eine Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefel aus saurem Erdgas7
Figur 2 ist ein schematisches Diagramm eines Wirbelbettreaktors im Versuchsmasstab;
Figur 3 ist eine Kurve, welche die Umwandlung von Schwefelwasserstoff im Wirbelbettgasreaktor zeigt und
Figur 4 ist ein schematisches Diagramm eines mehrstufigen Wirbelbettreaktors.
-ΜΑΗ
Figur 1 zeigt eine mögliche Anwendung bzw. Durchführung des Verfahrens der Erfindung. Als solches konkurriert das Verfahren direkt mit dem derzeit verwendeten Claus-Verfahren, bei welchem Schwefelwasserstoff unter Erzielung von Wasser und elementarem Schwefel in Festbettreaktoren umgesetzt wird. Saures Gas, das im wesentlichen Methan, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid enthält, wird bei 100 durch einen herkömmlichen Amingaswäscher oder einen anderen Wäscher eingeführt, die sauren Gase zu entfernen. Methan wird bei 140 entfernt. Nach strippen der sauren Gase aus der Aminlösung mit einem Dampfstripper 2 werden H3S und CO über der Leitung 200 durch ein mittels Gas verwirbeltes Bett von chemischem Katalysator 3 geleitet, welches das H3S zu H2~Gas und Schwefel bei einer Temperatur im Bereich von 3500C bis 5500C crackt. Die Temperatur muss praktisch konstant gehalten werden, während die Reaktion durchgeführt wird. Der Schwefel wird chemisch an den chemischen Katalysator gebunden.
Da die Reaktion im therraochemi sehen katalytischen Cracker exotherm ist, wird Wärme erzeugt, die abgeführt werden kann, in dem man Dampfrohre durch das Wirbelbett führt und der gebildete Dampf 4 kann austreten. Es sind natürlich auch andere Methoden möglich. Das Abgas 5 aus H2 und CO2 aus dem Reaktor wird in eine!}. Abwärmeboiler (nicht gezeigt) geführt, bevor es in einem weiteren Aminwäscher 6 geht, in welchem CO2 entfernt wird. Reines H2-Gas kommt aus dem oberen Ende des Wäschers 7 und reines CO2 wird von der Aminlösung im Aminregenerator 8 abgestrippt und bei 110 gewonnen. Beide Gase werden dann in ein Transportsystem geschickt.
AS
-1A-
Da der chemische Katalysator aus dem Wirbelbettcracker Schwefel aufnimmt/ kann er pneumatisch durch die Leitung 150 zu einem Fluidbett- bzw. Wirbelbettregenerator 9 geführt werden, der bei erhöhter Temperatur betrieben wird. Hier wird der Schwefel als Gas bei 120 zusammen mit CO2 ■freigesetzt. Um die Fluidisierungsqualitat im Regenerator für den chemischen Katalysator aufrecht zu erhalten, kann ein Nebenstrom an CO2-GaS 130 dazu.benutzt werden, den Schwefel vom Reaktor zu transportieren. Da die Reaktion endotherm ist, muss indirekte Heizung TO durch das Verbrennen eines Brennstoffes angewandt werden. Der regenerierte Katalysator wird pneumatisch zurück zum thermochemischen katalytischen Cracker 3 über die Leitung 160 geführt. Nach dem Regenerator für chemischen Katalysator/ Reaktor 9, werden die CO2/S-Gase durch einen Schwefelkühler 11 geführt, wo zusätzlicher Dampf erzeugt wird, der bei 1/70 entfernt wird, während Schwefel bei 180 entfernt wird. Auch CO2 wird entfernt, und zwar bei 190 und in das Transportsystem geführt. Zusätzlich zum Erdgas, das anfänglich abgetrennt wird, ergeben sich drei andere Produkte aus der Anlage, einschliesslich Schwefel, Kohlendioxid und Wasserstoff.
Figur 2 ist ein schematisches Diagramm eines Wirbelbettreaktors 20 im Versuchsmasstab mit einem Durchmesser von 10 cm. Inertes Argongas wird mit Schwefelwasserstoffgas gemischt und das erhaltene Gemisch über die Zuführleitung in den Reaktor 20 geführt. Das Argon wirkt nur als Verdünnungsmittel und nimmt nicht an der Reaktion teil.
Die globale Reaktionsgeschwindigkeit im Wirbelbettreaktor 20 kann stark von der Konzentration des reagierenden Schwefelwasserstoffs abhängen. Die Einführung des inerten Argons ist eine Massnahme zur Einstellung der Konzentration im Laboratoriumsmasstab. Andere inerte Gase, wie Neon, Krypton, Xenon oder Helium können ebenso verwendet werden, um einen Verdünnungseffekt zu bewirken, können jedoch wegen ihrer unterschiedlichen Dichten Auftriebsprobleme mit sich bringen. Argon hat eine Dichte, die der von Schwefelwasserstoff recht nahe kommt und wird daher bevorzugt.
Das reagierende Gas tritt in einen üblichen Windkasten 22 ein und geht dann durch einen Standardgasverteiler oder ein Gitter 23. Dies gewährleistet eine gleichmässige Verteilung des reagierenden Gases in das Wirbelbett durch Aufrechterhaltung eines verhältnissmässig grossen Druckabfalles über den Verteiler. Das Einlassgas geht dann in das Wirbelbett 24, wo der Schwefelwasserstoff reagiert. In einem typischen Fall sind während der Reaktion Gasblasen 27 vorhanden. Im Wirbelbett 24 wird der Schwefel am chemischen Katalysator gebunden und das erzeugte H0/H_S-Gas fliesst nach Aufwärts durch das Bett in den Abtrennteil 25 und dann in einen Cyclonseperator 26, wo alle mitgeschleppten Feststoffe entfernt werden. Der Cyclonseperator 2 enhält einen Teilchensammler 28 und einen Auslass 29. Die Wirbelbettemperatur wird konstant im Bereich von 3500C bis 5500C gehalten. Ein Vorteil der Anwendung von Wirbelbettreaktoren besteht darin, dass die Temperatur durch das ganz Bett hindurch praktisch gleich ist. Die Temperaturgleichheit im Reaktor ist ein sehr wichtiger Faktor im
Betrieb, da festgestellt wurde, dass Temperaturabweichungen von der gewünschten Betriebstemperatur die Reaktion nachteilig beeinflussen und einen beträchtlichen Abfall der Umwandlung bewirken.
Figur 3 ist eine Kurve, welche die Umwandlung von Schwefelwasserstoff im Wirbelbettreaktor von Figur 2 zeigt. Die Temperatur des Reaktors wurde konstant bei 3800C gehalten. Der chemische Katalysator enthielt in diesem Fall eine beträchtliche Menge Eisen. Eine wichtige Beobachtung ist, dass für die ersten vier Minuten die durchschnittliche Umwandlung von Schwefelwasserstoff etwa 60 bis 65% beträgt. Zum Zeitpunkt von acht Minuten wurde der Reaktor.auf den Regenerierungszyklus umgestellt, . indem der Zufluss von reagierendem Gas gestoppt und die Temperatur erhöht wurde. Um den chemischen Katalysator zu regenerieren wurde das reagierende Gas abgeschaltet und die Reaktortemperatur auf den Bereich von 6000C bis 9500C erhöht. Nach der Regenerierung des chemischen Katalysators wurde die Temperatur des Bettes wieder auf 3800C erniedrigt und die Reaktion fortgesetzt. Die Ergebnisse der Versuche zeigen, dass der chemische Katalysator in zyklischer Weise betrieben werden kann und dass die durchschnittliche Umwandlung der Einzelstufe recht hoch ist. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass fast identische Ergebnisse unter Verwendung von Kohlendioxid als Verdünnungsmittel erhalten wurden. Dies zeigt die Brauchbarkeit des Verfahrensablaufes gemäss Figur 1.
Um einen industriellen Reaktor kontinuierlich unter Anwendung des Verfahrens der Erfindung zu betreiben muss das Problem überwunden werden, dass der chemische Katalysator innerhalb einer kurzen Zeitspanne desaktiviert wird. Figur 4 zeigt, wie diese Problem in industriellem Masstab gelöst werden kann. Feststoffe können sich einem laminaren Strömungszustand (plugflow) annähern, indem eine Anzahl von Stufen im Reaktiönsgefäss vorhanden sind. Figur 4 zeigt einen Reaktor mit vier Stufen. Wenn daher die wirksame Umwandlung 50% pro Stufe ist, ist die Gesamtreaktorumwandlung 94% für vier Stufen. Das Konzept der Abgestuften Wirbelbetten wird in der Industrie in weitem Umfang angewandt, beispielsweise bei der Reduktion von Eisenoxid und der Kalzinierung von Kalkstein, überdies ist die mittlere Gesamtverweilzeit der Feststoffe im Reaktor weniger als 2 0 Minuten. Der regenerierte chemische Katalysator, der am aktivsten ist, kommt in das anfängliche Bett bei 40 und fliesst nacheinander von Bett zu Bett indem er Schwefel aus dem Gas aufnimmt, während er sich weiterbewegt. Die beim letzten Bett 41 abgenommenen Feststoffe sind voll mit Schwefel beladen und werden pneumatisch zum Regenerator transportiert. Der Schwefel verlässt im Regenerator als Dampf den chemischen Katalysator und wird dann zu einem üblichen Schwefelkondensator geschickt. Das H2S-GaS tritt in das abgestufte Wirbelbett bei 42 ein und geht im Gegenstrom zu den Feststoffen und verlässt den Reaktor bei 43.
Um eine sogenannte Verwirbelung hoher Qualität zu erzeugen haben die Wirbelbettkatalysatoren normalerweise eine Verteilung mit einem mittleren Durchmesser von etwa 80 μΐη.
Die Teilchen liegen gewöhnlich im Bereich von 40 bis etwa 2500 μπι. Wenn der mittlere Durchmesser der Teilchen zu gross wird (grosser als 2500 um) bilden sich grosse Blasen im Bett, was zu starken Nebenströmen (bypassing) von reagierenden Gasen und demgemäss geringeren Umwandlungen führt. Die Katalysatorteilchen des Wirbelbettes sind gewöhnlich von runder Form mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 60 bis 120 um. Sie bestehen normalerweise aus hochgradig porösen Trägern, was zu sehr hohen Verhältnissen von Oberfläche zu Gewicht führt. Es ist nicht unüblich für einen typischen Katalysator, eine Fläche von bis zu 150m2 pro Gramm zu haben.

Claims (17)

— Λ —PATENTANS PRÜCHE
1.) Verfahren zur Crackung von Schwefelwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass man
i) Schwefelwasserstoff,gegebenenfalls nach Abtrennung anderer, insbesondere gasförmiger, Bestandteile,
in einen Wirbelbettgasreaktor einführt, der wenigstens ein Bett aus chemischem Metallkatalysator aufweist und
ii) diesen Reaktor, worin das Schwefelwasserstoffgas
gecrackt und der Schwefel chemisch an wenigstens
einige der Teilchen des chemischen Katalysators
gebunden wird, bei praktisch konstanten Betriebsbedingungen hält
und gegebenenfalls die Abgase aus dem Reaktor rückgewinnt und Wasserstoff und gegebenenfalls andere Gase aus dem Abgas abtrennt und gewinnt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Katalysator aus Kobalt, Eisen, Nickel,
Kupfer, Vanadium, Aluminiumoxid, Silizium, Silicat und/ oder Zink in Prozentsätzen zwischen 0% und 100% besteht oder diese enthält.
3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Katalysator aus wenigstens 20% Eisen besteht.
4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Katalysatorteilchen' mittlere Durchmesser von weniger als 2500 μπι aufweisen.
5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktortemperatur bei einer konstanten Betriebstemperatur zwischen 3500C bis 5500C gehalten wird.
6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Wirbelbett eingeführte Gas zusätzlich zum Schwefelwasserstoff noch Kohlendioxid enthält.
7.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer vorbestimmten Zeit das in das Wirbelbett eingeführte Gas abgeschaltet und die Seaktortemperatur für eine vorbestimmte Zeitspanne zur Regenerierung des chemischen Katalysators erhöht wird, wonach die Temperatur dann auf die ursprüngliche Betriebstemperatur gesenkt und das Gas wieder in das Wirbelbett zur Fortsetzung des Prozesses eingeführt wird.
8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktortemperatur auf 650 bis 9500C erhöht wird.
9.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein anfängliches Bett von chemischem Katalysator und ein letztes Bett von chemischem Katalysator vorliegen, wobei diese Betten in Reihe geschaltet sind, das anfängliche Bett Zuführmittel zur pneumatischen Aufnahme von regeneriertem chemischen Katalysator und Austragmittel aufweist, durch welche der chemische Katalysator zum letzten Bett transportiert wird, und das letzte Bett Austragmittel hat, durch welche chemischer Katalysator zu der Regenerierungseinrichtung für den Katalysator transportiert wird.
10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Zwischenbett von chemischem Katalysator zwischen dem anfänglichen Bett und dem letzten Bett vorgesehen ist und das Zwischenbett chemischen Katalysator vom Bett davor aufnimmt und chemischen Katalysator an das Bett danach abgibt.
11.) Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Schwefelwasserstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man
i) Schwefelwasserstoffgas in einen Wirbelbettgasreaktor einführt, der wenigstens ein Bett aus chemischem
Metallkatalysator aufweist,
ii) diesen Reaktor bei einer praktisch konstanten Betriebstemperatur hält, die im Bereich zwischen 3500C und 5500C liegt,
iii) die Abgase von diesem Reaktor gewinnt und iv) das Wasserstoffgas aus diesen Abgasen abtrennt und gewinnt.
12.) Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefel aus einem Gemisch von Schwefelwasserstoff,· Kohlendioxid und Erdgas, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man
i) das Erdgas vom Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid
abtrennt,
ii) das Gemisch von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid in einen Wirbelbettgasreaktor einführt, der wenigstens ein Bett aus chemischem Metallkatalysator aufweist,
iii) diesen Reaktor bei einer praktisch konstanten Betriebstemperatur hält, die zwischen 3500C und 55O0C liegt,
iv) die Abgase aus dem Reaktor gewinnt,
v) das Wasserstoffgas aus dem Kohlendioxidgas abtrennt und
vi) den Schwefel, der chemisch an den chemischen Metallkatalysator gebunden ist, rückgewinnt.
13.) Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Katalysator aus Teilchen besteht, wobei jedes Teilchen einen mittleren Duchmesser von weniger als 2500 um aufweist und der chemische Katalysator aus wenigsten 20% Eisen besteht.
14.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der chemische Katalysator kontinuierlich zu einer Regeneriereinrichtung dafür transportiert wird worin er im wesentlichen regeneriert wird und dann kontinuierlich zum Wirbelbettreaktor rückgeführt wird.
15.) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerierungseinrichtung ein Wirbelbettregenerator ist, worin die Bettemperatur zwischen 6000C und 95O0C liegt.
16.) Vorrichtung zur thermochemischen und katalytischen Crackung von Schwefelwasserstoffgas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch i) einen Wirbelbettcracker mit chemischem Katalysator, der einen Einlass enthält, in welchen Schwefelwasserstoff gas eingeführt wird und einen Auslass, durch welchen Abgase abfHessen, wobei der Wirbelbettcracker einen chemischen Metallkatalysator enthält, der aus wenigstens 20% Eisen entsteht und der Wirbelbettcracker zur Aufrechterhaltung einer praktisch • konstanten Temperatur zwischen 3500C und 5500C eingerichtet ist.
17.) Vorrichtung nach Anspruch 14 zur Erzeugung von Wasserstoff, Kohlendioxid und Schwefel aus einem Gemisch von Ergas, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, gekennzeichnet durch
i) erste Abtrenneinrichtungen zur Abtrennung von Erdgas vom Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid, ii) einen Wirbelbettcracker mit chemischem Katalysator zur Crackung von Schwefelwasserstoff,
iii) zweite Abtrenneinrichung zur Trennung von Wasserstoff und Kohlendioxid,
iv) dritte Trenneinrichtung zur Abtrennung von Schwefel aus einem chemischen Metallkatalysator, wobei der Wirbelbettcracker zur Aufrechterhaltung einer praktisch konstanten Betriebstemperatur zwische~ 3500C und 5500C eingerichtet ist.
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