DE348273C

DE348273C - Verfahren zur Reinigung von Wasserstoff

Info

Publication number: DE348273C
Application number: DE1919348273D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1918-03-14
Filing date: 1919-11-01
Publication date: 1922-02-03
Also published as: US1375932A; FR495869A; GB129743A

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

Patent-Ansprüche:

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-

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.