DE35203C - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffgas - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Wenn bituminöse Kohle oder Petroleum oder Petroleumrückstände oder organische Körper überhaupt, welche hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff zusammengesetzt sind oder diese Substanzen enthalten, einer trockenen Destillation unterworfen werden, oder wenn man Anthracitkohle, Koks oder Holzkohle, welche gröfstentheils aus Kohlenstoff bestehen, der Einwirkung von stark erhitztem Wasserdampf aussetzt, so erhält man flüchtige oder gasförmige Producte, welche aufser Wasserstoff eine gröfsere oder kleinere Quantität von Kohlenstoffverbindungen enthalten, wie z. B. Kohlenoxyd und gasförmige oder flüchtige Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffdämpfe.

Der Zweck meiner Erfindung ist, die Kohlenstoffverbindungen, welche in den oben abgeführten Producten enthalten sind, zu entfernen und möglichst reines Wasserstoffgas herzustellen, welches zu verschiedenen technischen und anderen Zwecken verwendet werden kann.

Der erste Theil der Erfindung bezieht sich auf die Umwandlung des Kohlenstoffes in Kohlensäure durch Einwirkung von Wasserdampf bei einer passenden Temperatur in Gegenwart gewisser, in folgendem näher bezeichneten Substanzen, welche die Wirkung des Dampfes erleichtern und erlauben, dafs die Operation in kürzerer Zeit und bei niederer Temperatur ausgeführt werden kann, als dies bei den bisher bekannten oder vorgeschlagenen Methoden möglich ist. Während dieser Operation wird der Wasserstoff des Dampfes freigemacht und dem von Anfang an vorhandenen Wasserstoff oder demjenigen, welcher aus den der Einwirkung des Dampfes ausgesetzten Producten erhalten wird, zugefügt.

Der zweite Theil der Erfindung bezieht sich auf die Ausscheidung der Kohlensäure von dem Gemisch von Wasserstoff und Kohlensäure , welches durch die Einwirkung des Dampfes auf Kohlenstoff erhalten wird.

Bei der Ausführung meiner Erfindung verfahre ich wie folgt: Ich nehme ein Gas, welches Wasserstoff und Kohlenoxyd oder Kohlenwasserstoffgase oder -Dämpfe enthält, oder ich nehme irgend eine Substanz, welche Wasserstoff und Kohlenstoff enthält, wie z. B. Wassergas oder das Gas, welches durch die trockene Destillation von Kohle, Petroleum, Petroleumrückständen oder anderen organischen Substanzen mit oder ohne Beihülfe von Dampf oder durch directe Einwirkung von Dampf auf diese Substanzen erhalten wird, oder ich nehme diese Substanzen selbst entweder in der Form eines feinen Regens oder in Dampfform oder geschmolzen oder auf andere Weise fein vertheilt und bringe dieselben zusammen mit metallischem Eisen, Mangan, Kupfer, Blei, Zinn oder Zink oder mit den Oxyden dieser Metalle oder mit Mischungen, welche diese Metalle oder ihre Oxyde enthalten, in ein Gefäfs von irgend einem zweckdienlichen Material, welches auf die für das Verfahren nöthige Temperatur erhitzt werden kann. Wenn z. B. Eisen oder Eisenoxyd gebraucht wird, so ist eine zwischen Dunkelroth- und Weifsglut liegende Temperatur zweckdienlich. Während die zu behandelnden Substanzen mit dem Metall oder Metalloxyd in Berührung sind, wird Dampf in

das Gefäfs geleitet, so dafs derselbe sich mit den Substanzen vermischt, oder der Dampf kann mit den zu behandelnden Substanzen gemischt und zugleich mit denselben in das Gefäfs geleitet werden, welches das Metall oder Metalloxyd enthält. Für gewöhnlich ist es am besten, den Dampf auf eine Rothglühhitze zu bringen, ehe er in das die Metalle oder Metalloxyde enthaltende Gefäfs geleitet wird, um die Abkühlung dieses Gefäfses zu verhüten. Diese vorherige Erhitzung des Dampfes ist jedoch nicht in allen Fällen nöthig zur erfolgreichen Ausführung der Operation,

Es ist ferner wünschenswerth, einen Ueberschufs von Dampf zu benutzen, so dafs sich unzersetzter Dampf in dem erzielten Gasgemisch vorfindet, aber in allen Fällen ist es nöthig, eine hinreichende Menge 'von Dampf anzuwenden, um allen Kohlenstoff zu verbrennen, wie in folgendem näher erklärt ist. Die zu behandelnden Substanzen können auch, ehe man sie mit dem Metall oder Metalloxyd zusammenbringt, auf irgend eine passende Temperatur erhitzt werden. Wenn ein Metall, wie z. B. metallisches Eisen, benutzt wird, so ist es am besten, so lange Dampf einzulassen, bis das Metall mehr oder weniger oxydirt ist, ehe man die kohlenstoffhaltigen Verbindungen zuführt.

Wenn die kohlenstoffhaltigen Verbindungen mit Dampf und dem Metall oder Metalloxyd bei passender Temperatur zusammengebracht werden, wie oben angegeben, so reagiren der Dampf und die kohlenstoffhaltigen Verbindungen in solcher Weise auf einander, dafs sich Kohlensäure bildet und der Wasserstoff frei gemacht wird. Wenn z. B. die zu behandelnde Substanz Wassergas ist, welches aus einer Mischung von Wasserstoff, Kohlenoxyd und Grubengas mit etwas Kohlensäure und Stickstoff besieht, so können die stattfindenden Reactionen durch die folgenden Formeln ausgedrückt werden:

1. CO +H₂ O=C O₂+ 2H
und

2. C H₁ + 2 H₂ O = C O₂ + 8 H.

Das Metall oder Metalloxyd vermittelt nach meiner Meinung die Ueberführung des Sauerstoffes des Dampfes zu dem Kohlenstoff, wobei der Dampf durch Mithülfe der catalytischen Wirkung des angewendeten Metalles oder Metalloxydes in den Stand gesetzt wird, allen in den Kohlenstoffverbindungen enthaltenden Kohlenstoff zu Kohlensäure zu oxydiren. Da nämlich Eisenoxyd z. B. bei Rothglühhitze durch Wasserstoff zu Metall reducirt und letzteres sodann durch Dampf wieder oxydirt wird, so bleibt das Metalloxyd in Gegenwart einer Mischung von Dampf und Wasserstoff unverändert, in Gegenwart aber von Dampf und Kohlenoxyd oder von anderen Kohlenstoffverbindungen, mit Ausnahme der Kohlensäure, wird das Metall bei einer passenden Temperatur zuerst durch die Zersetzung des Dampfes oxydirt und das resultirende Metalloxyd sodann zu Metall oder zu einer niederen Oxydationsstufe reducirt, indem der Sauerstoff dazu dient, Kohlenstoff oder Kohlenoxyd in Kohlensäure zu verwandeln, während das reducirte Metall durch Zersetzung des übrig gebliebenen Dampfes sofort wieder oxydirt wird. Auf diese Weise wirkt das Metall als Uebertrager des Sauerstoffs des Wasserdampfes an den Kohlenstoff, bis letzterer vollständig in Kohlensäure verwandelt ist und als Endproduct eine Mischung erhalten wird, welche hauptsächlich nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht. Um dieses Resultat zu erreichen, ist es nöthig, eine hinreichende Quantität Dampf anzuwenden, um allen vorhandenen Kohlenstoff zu verbrennen.

Wenn der zu verbrennende Kohlenstoff in einer gasförmigen Kohlenstoffverbindung enthalten ist, und in solchen Fällen, wo die- Herstellungsweise der Kohlenstoffverbindung solches möglich macht, kann die Kohlenstoffverbindung in dem zur Herstellung derselben benutzten Raum, in der Retorte oder in einer in dieser Retorte angebrachten Abtheilung in Berührung mit dem Metall oder Metalloxyd gebracht werden, anstatt zu diesem Zweck ein besonderes Gefäfs zu benutzen, oder das Gas kann im Augenblick seines Entstehens mit Dampf oder mit dem Metall oder Metalloxyd und Dampf zusammengebracht werden.

In der obigen Beschreibung habe ich die Ausdrücke metallisches Eisen, Mangan, Kupfer, Blei, Zinn oder Zink gebraucht, dies mufs jedoch so verstanden werden, dafs, wenn irgend eines dieser Metalle im natürlichen, d. h. metallischen Zustande in die Gasbehandlungskammer gebracht wird, dasselbe durch die Wirkung des Dampfes oxydirt werden mufs, ehe dasselbe die für meinen Procefs verlangte Wirkung hervorbringen kann. Die Ausdrücke Metalloxyd und oxydirtes Metall können somit gebraucht werden, um die in meinem Processe angewendeten Substanzen zu bezeichnen.

Nachdem der Kohlenstoff durch die oben angegebene Behandlung in Kohlensäure verwandelt ist, unterwerfe ich das erhaltene Gasgemisch irgend einer passenden Behandlung, um die darin enthaltene Kohlensäure zu entfernen. Zu diesem Zweck kann das Gasgemisch mit Kalk behandelt werden, wie solcher zur Reinigung des Leuchtgases angewendet wird, oder das Gasgemisch kann durch irgend einen passenden Apparat geleitet werden, welcher kohlensaures Natron oder kohlensaures Kali oder andere Substanzen, ob fest oder in Lösungen, enthält, welche durch Einwirkung

des Gasgemisches in kohlensaures oder doppeltkohlensaures Natron oder Kali verwandelt werden, oder das Gasgemisch kann mit einer Lösung von kohlensaurem Natron oder kohlensaurem Kali zusammengebracht werden, so dafs eine Lösung des doppeltkohlensauren Salzes der Base gebildet wird, von welcher durch Erhitzung mehr oder weniger Kohlensäure für weitere Verwendung ausgetrieben werden kann, während die Lösung nach dem Abkühlen zur Reinigung einer frischen Menge des Gasgemisches dient. In der zuletzt angegebenen Weise kann der Reinigungsprocefs ununterbrochen fortgeführt werden, indem die Lösung von kohlensaurem Natron oder Kali zuerst durch den Apparat circulirt, durch welchen das zu reinigende Gasgemisch geleitet wird, und sodann durch einen heizbaren Apparat von irgend passender Construction, in welchem die Kohlensäure oder ein gröfserer oder geringerer Theil derselben ausgetrieben wird und von welchem dieselbe nach dem Apparat geleitet werden kann, in welchem sie nutzbar gemacht ■ wird. Nachdem die Lösung durch Erhitzung von der Kohlensäure befreit worden ist, wird sie abgekühlt und in das Gefäfs zurückgeleitet, welches das zu reinigende Gasgemisch enthält, oder das Gasgemisch kann nach seiner Abkühlung in innige Berührung mit Wasser unter Druck gebracht werden, am besten in einem oder in einer Reihe von Gefäfsen, durch welche ein Strom Wasser in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung des Gasstromes geleitet werden kann. Auf diese Weise absorbirt das Wasser einen grofsen Theil der in dem Gasgemisch enthaltenen Kohlensäure, und die übrige Kohlensäure kann auf irgend eine der oben angegebenen Weisen entfernt werden. Nachdem das Wasser oder die Lösungen von kohlensaurem Natron oder Kali mit Kohlensäure geschwängert ist, kann solches oder solche zur Abkühlung frischer Quantitäten des Gasgemisches gebraucht werden, indem man das Gasgemisch durch oder um Röhren oder andere Gefäfse leitet, um welche herum oder durch welche das Wasser oder die Lösungen circuliren; während dieser Operation wird das Wasser oder werden die Lösungen in gröfserem oder geringerem Grade von Kohlensäure befreit, so dafs dasselbe oder dieselbe nach der Abkühlung dazu benutzt werden können, die Kohlensäure von einer frischen Quantität des Gasgemisches zu absorbiren.

Nachdem die Kohlensäure auf die oben angegebene Weise entfernt worden ist, bleibt, wenn die Operation mit gehöriger Sorgfalt ausgeführt wird, hauptsächlich Wasserstoff zurück, welcher sofort für die verschiedene industrielle Verwendung des Wasserstoffs brauchbar ist, oder nachdem dasselbe mit Kohlenwasserstoffgasen geschwängert worden ist, kann das auf obige W^Teise bereitete Wasserstoffgas directe Verwendung als Leucht- oder Heizgas finden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dafs mein Procefs continuirlich ist, d. h. dafs ohne Unterbrechung die Kohlenstoffverbindungen und Dampf mit einem Metalloxyd zusammengebracht und dadurch ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlensäure erzielt werden kann, und dafs es nicht nöthig ist, frisches Metall oder Metalloxyd in den Apparat einzuführen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH:

   Das Verfahren der Herstellung von Wasserstoffgas, darin bestehend, dafs man Gase oder Dämpfe, welche Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen enthalten, mit einem Ueberschufs von Wasserdampf in einem fortlaufenden Strom durch eine Kammer oder Retorte leitet, welche ein Oxyd von Eisen, Mangan, Kupfer, Blei, Zinn, Zink enthält, um das in den genannten Gasen vorhandene Kohlenoxyd zu Kohlensäure zu oxydiren und mittelst des Wasserdampfes das dabei reducirte Metalloxyd gleichzeitig wieder herzustellen.