DE348273C - Verfahren zur Reinigung von Wasserstoff - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von WasserstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Reinigung von Wasserstoff, weicher- schwankende Mengen
von Kohlenoxyd als Verunreinigung enthält, und befaßt sich hauptsächlich mit der Behandlung
von Wasserstoff, der durch Verflüssigungsprozesse aus Wassergas oder mittels des Wasserdampf-Eisenverfahrens gewonnen
wird, und mit der Behandlung von Abgasen aus Umlaufverfahren, bei welchen Wasserstoff benutzt wird, und in welchen
sich Kohlenoxyd als eine Verunreinigung anhäuft.
Die Reinigung des Wasserstoffes bzw. die Entfernung des darin als Verunreinigung
enthaltenen Kohlenoxyds besteht darin, daß man Wasserstoff nacheinander einem zweistufigen
Verfahren unterwirft, und zwar soll in der ersten Stufe der größere Teil des Kohlenoxyds·
in Kohlendioxyd umgewandelt wer-
ao den, während in der zweiten Stufe der Rest
des Kohtenoxyds durch fraktionierte Verbrennung mit Luft oder Sauerstoff entfernt
wird. Durch diese Kombination wird die Entfernung von Kohlenoxyd viel wirtschaftlicher
und mit größerer Leichtigkeit bewirkt als durch die bisher gebräuchlichen Verfahren.
Bei der Ausführung der Erfindung wird das zu reinigende Gas mit einer beschränkten
Menge Wasserdampf gemischt und das
* Dampfgemisch über einen geeigneten Katalysator bei passender Temperatur geleitet,
wodurch der größere Teil des Kohlenoxyds mit dem Dampf in Reaktion tritt und Kohlendioxyd
und Wasserstoff bildet. Das entstehende Gasgemisch wird dann mit geeigneten Mengen Luft oder Sauerstoff vermischt
und über einen zweiten Katalysator, der auf einer etwas niedrigeren Temperatur
gehalten ist, geleitet, wobei eine selektive Verbrennung des zurückbleibenden Kohlenoxyds
mit dem Sauerstoff entsteht, und man erhält als Endprodukt ein Gemisch von
Wasserstoff, Kohlendioxyd und Wasserdampf mit einer geringen Menge Sauerstoff oder, wenn man Luft benutzt hat, einer geringen
Menge von Stickstoff oder anderen indifferenten Gasen. Der Wasserstoff kann durch Überleiten des Endgases über Kalk oder
kaustischeSodanachKondensationdesDampfes
von dem Kohlendioxyd befreit werden.
In einem spezifischen Beispiel, bei welchem die Reinigung von 2· bis 4 Prozent Kohlenoxyd
enthaltendem Wasserstoff in Betracht kommt, wird das Gas mit seinem halben Volumen
Wasserdampf vermischt und über einen Katalysator, etwa Eisenoxyd, geleitet, welches mit anderen katalytisch wirkenden
Substanzen gemischt ist, beispielsweise Chromoxyd, Ceroxyd, Thoriumoxyd u. dgl.,
wobei man den Katalysator durch geeignete Mittel - auf einer Temperatur zwischen 4000
bis 5000 hält. Hierdurch wird das in dem
Gas vorhandene Kohlenoxyd auf 0,3 bis 0,7
Prozent heruntergedrückt, und zwar richtet j sich dies nach der ursprünglich im Gase ent- :
haltenen Menge Kohlenoxyd.
Die in der ersten Stufe des Verfahrens erhaltenen Gase werden dann gekühlt und
mit Luft oder Sauerstoff gemischt, wobei die Menge etwas mehr als die theoretische Menge
zur vollständigen Verbrennung des in dem Gas am Ende der ersten Stufe zurückbleibento
den Kohlenoxyds beträgt. Beispielsweise würden in dem hier in Betracht kommenden
Falle 0,7 Prozent Sauerstoff oder 3,5 Prozent Luft erforderlich sein. Das Gemisch
wird alsdann über die auf geeignete Temperatur für die selektive fraktionierte Verbrennung
des Kohlenoxyds gehaltene katalytische Masse geleitet, wobei sich die Temperatur
nach dem Charakter des katalytischen Materials richtet.
ao Benutzt man Eisenoxyd im Gemisch mit den anderen oben erwähnten Stoffen, so ist
eine Temperatur von 2500 bis 3000 zweckmäßig, wogegen, wenn man Eisenoxyd mit
(präpariertem) Kupferoxyd vermischt, Temperaturen von 1200 C gebraucht werden können.
Wenn man die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit der Gase regelt, wird die vollständige Ausscheidung des Kohlenoxyds
gesichert, und um auch die vollständige Entfernung des zugeführten Sauerstoffes
zu sichern, kann man die Reinigung des Rückstandes mit Wasserstoff bewirken, indem man dabei beispielsweise das Gas über
einen Katalysator bei 2000 bis 3000 leitet.
Ein derartiges zweistufiges Verfahren, wie oben angegeben, ist sehr vorteilhaft, weil das
Verfahren ohne Abänderung der Arbeitsbedingungen beträchtliche Schwankungen in dem Kohlenoxydgehalt der ursprünglichen
Gase gestattet. Außerdem ist nur 1Z8 derjenigen
Menge Wasserdampf, die bei der Wassergasreaktion zur Herstellung von Wasserstoff
mit 0,1 Prozent Kohlenoxyd erforderlich ist, für die endgültige Erzeugung
eines Gases von einem höheren Reinheitsgrad genügend, und da in der zweiten Stufe des
Prozesses weniger als r Prozent des Kohlenoxyds durch die fraktionierte Verbrennung
entfernt wird, werden die lästigen Heizwirkungen, die man mit Gasen von einem höheren
Kohlenoxydgehalt beobachtet, ausgeschaltet und der Überschuß des erforderlichen Sauerstoffes wird dementsprechend beträchtlich
verringert.
Schließlich wird die wirtschaftliche Nutzbarmachung der größeren Menge des Kohlen- .
oxyds zur Erzeugung von Wasserstoff auch \ durch das beschriebene Verfahren gesichert.
Es ist klar, daß die Erfindung sich nicht auf 1 eine besondere Art des zu behandelnden
Wasserstoffes, noch auf ein besonderes Verfahren, wodurch derselbe erzeugt wird, beschränkt,
da bei der Anwendung des zweistufigen Verfahrens wirtschaftliche Modifikationen in die existierenden Methoden der Wasserstoffabrikation
eingeführt werden können. Beispielsweise ist es bekannt, daß die Erzeugung eines hochgradischen Wasserstoffes
durch das Wasserdampf-Eisenverfahren die Verwendung einer hohen Temperatur und verschiedener anderer Maßnahmen notwendig
macht, welche beträchtlich zu den Erzeugungskosten beitragen. Wenn man anderseits das Wasserdampf-Eisenverfahren
bei einer niedrigeren Temperatur ausführt, 7S
entstehen zwar erhebliche Vorteile in den Erzeugungskosten, aber die Qualität des Wasserstoffes
wird verschlechtert, da dann 1 bis 3 Prozent Kohlenoxyd oft darin sind. Dieser
unreine Wasserstoff ist für viele tech- So uische Zwecke nicht geeignet, aber durch die
nachträgliche Verwendung des vorliegenden Reinigungsverfahrens wird seine Erzeugung
mit den begleitenden wirtschaftlichen Vorteilen bei der Herstellung möglich, selbst
wenn ein sehr hoher Reinheitsgrad des Wasserstoffes erforderlich ist. Ähnliche wirtschaftliche
Vorteile sind auch bei der Anwendung des Reinigungsprozesses auf die Gewinnung von Wasserstoff durch das Verflüssigungsverfahren
aus Wassergas möglich.
Obwohl in der vorangegangenen Beschreibung gewisse Beispiele von Katalysatoren
und anzuwendenden Temperaturen gegeben sind, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung
nicht auf diese besonderen Katalysatoren oder auf die Temperaturen, bei welchen die
verschiedenen Stufen ausgeführt werden sollen, beschränkt ist, während die Mengen des
benutzten Wasserdampfes und Luft oder 1Qo
Sauerstoff schwanken können und sich nach den besonderen Erfordernissen richten.
Claims (4)
1. Verfahren zur Reinigung des Was- i°5
serstoffes von Kohlenoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserstoff
nacheinander einem zweistufigen Verfahren unterwirft, wobei in dem ersten der größere Teil des Kohlenoxyds in Kohlen- im
dioxyd umgewandelt wird, während in der zweiten Stufe das verbleibende Kohlenoxyd
durch fraktionierte Verbrennung mit Luft oder Sauerstoff entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe in
dem Vermischen des zu reinigenden Gases mit einer beschränkten Menge Wasserdampf und Überleiten des Gemisches
über einen erhitzten Katalysator . besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Stufe in : eine niedrigere Temperatur als in der
dem Überleiten des aus der ersten Stufe ; ersten Stufe erhitzt wird,
resultierenden Gasgemisches nach Küh-
resultierenden Gasgemisches nach Küh-
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
lung und Vermischung mit einer geeigne- gekennzeichnet, daß man den im Wasserten
Menge Luft oder Sauerstoff über stoff schließlich verbliebenen Sauerstoff einen zweiten Katalyten besteht, der auf daraus entfernt.
BERLIN. GEDIiUCKT IN DFS REICHSDRUCKEREI.
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