DE428580C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wasserstoff - Google Patents

Description

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Wasserstoii aus Wassergas geben keine technisch brauchbaren Ergebnisse, weil man keinen reinen Wasserstoff erhält und die Fabrikation nicht kontinuierlich ist. Bei den meisten Verfahren erhält man einen Wasserstoff, der durch Kohlenoxyd bzw. Kohlensäure und manchmal auch durch Stickstoff infolge Berührung des erzeugten Gases mit der Luft verunreinigt ist; die Apparatur nutzt sich dabei sehr schnell ab, so daß von einer kontinuierlichen Produktion nicht die Rede sein kann. Diese Betriebsstörungen treten bei allen Verfahren auf, bei denen man das im Wassergas enthaltene Kohlenoxyd durch Kalk zu binden sucht. Gebraucht man gelöschten Kalk, der stets pulverförmig ist, so wird die Apparatur durch Klumpenbildung verlegt; verwendet man ungelöschten

ao Kalk in Stückform, der bei Einwirkung von Wasserdampf gelöscht wird, so wird er als gelöschter Kalk gleichfalls pulverförmig, wobei er den Durchzug der Gase und damit die Umsetzungen verhindert. Die gleichen Nachteile bringt auch die Verwendung von Kalkmilch mit sich.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die die bisher bei der fabrikmäßigen Herstellung von Wasserstoff aus Wassergas auftretenden Nachteile beseitigt. Nach dem Verfahren der Erfindung kann man in einem Arbeitsgang eine gute Ausbeute von reinem Wasserstoff erhalten, ohne eine Zerstörung oder Verstopfung der Apparatur und infolgedessen Betriebsstörung nach kurzer Zeit befürchten zu müssen.

Das Verfahren der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man Wassergas bei einer Temperatur von über 1200⁰C, also vollkommen kohlensäurefrei, herstellt und über trockenes Kalkhydrat, das gekörnt oder porös ist, wodurch es dem Wassergas eine große Reaktionsfläche bietet, bei 400 bis 450° C leitet.

Fabrikatorisch gebraucht man für das Verfahren der Erfindung eine Apparatur, die aus zwei Reihen senkrechter Retorten besteht, von denen die eine zur Herstellung des Wassergases unter den für den normalen Verlauf der Fabrikation erforderlichen Bedingungen dient, während die andere für die Reaktion des W⁷assergases auf die gekörnten oder porö sen trockenen Kalkhydratkörper verwendet wird. Diese beiden Reihen von Retorten werden auf der gewünschten Temperatur durch Außenbrenner gehalten und sind miteinander durch eine Leitung verbunden, die mit einem Kühlapparat in Verbindung steht, so daß die Temperatur des Wassergases beim Austritt aus der ersten Reihe der Retorten hinrei-

chend erniedrigt wird, um die Bindung von Kohlenoxyd mit Kalk und die Freimachung des Wasserstoffes bei der Durchleitung durch die zweite Serie vonRetorten zu ermöglichen. Zur Erläuterung der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung in beispielsweiser Ausführungsform veranschaulicht.

ίο Abb. ι zeigt in einem senkrechten Mittelschnitt einen Ofen für die Durchführung des Verfahrens.

Abb. 2 veranschaulicht in einem wagerechten Querschnitt eine der Ofenkammern, um die Anordnung der Retorten innerhalb der Kammer zu zeigen.

Wie aus Abb. 1 der Zeichnung hervorgeht, ist mit ι die linke, von einem Mantel 2 aus feuerbeständigem Material umgebene Kammer bezeichnet. Der Mantel 2 enthält zweckmäßig eine Isoliereinlage 3. Die Kammer wird in senkrechter Richtung von einer Gruppe Retorten 4 aus feuerbeständigem Material durchzogen, die auch durch den Boden 6 und die Decke 5 der Kammer hindurchgehen. Die oberen Enden der Retorten münden in einen oberhalb der Decke 5 gebildeten, abgedichteten Raum 7, der während des Betriebes des Ofens durch einen Deckel 8 abgedeckt wird. Der letztere wird z. B. mittels Schrauben 9 an einen Ring 10 dicht angepreßt, der innerhalb einer Hülle 11 aus hitzebeständigem Material angeordnet ist.

Gegen die unteren Mündungen der Retorten ist je eine Siebplatte 12 angesetzt, um das in den ersteren befindliche Gut zu halten. Diese unteren Retortenmündungen wie die Siebe sind in einer unterhalb des Bodens 6 gebildeten Kammer 13 angeordnet, die durch einen Boden 14, welcher mittels Schrauben 15 auf einen Wandring 16 fest angepreßt wird, gebildet wird. Dieser Teil des Ofens befindet sich zweckmäßig oberhalb eines Schachtes 17, in welchen Feldbahnwagen eingefahren werden können, um nach Fortnahme der Bodenplatte 14 und öffnen der Siebplatten 12 den Retorteninhalt aufzunehmen.

Zwischen den Retorten sind Brenner 18 vorgesehen, denen das aus einem Gaserzeuger herrührende Gas durch eine Leitung 19 zugeführt wird. Diese Brenner sind derart eingerichtet, daß ihre Flammen auf die sie umgebenden Retortenwandungen geführt werden (Abb. 2). Eine Leitung 20 ermöglicht, in die Kammer 13 den für die Herstellung des Wassergases erforderlichen Dampf einzuführen. Dieser Dampf durchstreicht die Retorten von unten nach oben und tritt in den Raum 7 in Form von Wassergas ein. Der Ofen weist ferner eine zweite Kammer 21 auf, deren Wandung 22 in gleicher Weise wie die Wandung 2 gebildet ist und innerhalb welcher eine Anzahl senkrecht gelagerter Retorten 24 sich befinden, die oben in einen von einem Deckel 26 abgedichteten Raum 25 und unten in eine durch eine Bodenplatte 28 abgedichtete Kammer 27 münden. Die Kammer 21 ist in gleicher Weise wie Kammer 1 mit einer Anzahl Brenner 29 ausgestattet, die mittels einer Leitung 30 mit Gas gespeist werden. Die Brenner sind wiederum so angeordnet, daß ihre Flammen auf die Retortenwandungen gerichtet sind.

Die oberen Räume 7 und 25 der Kammern ι und 21 sind durch eine Leitung 31 verbunden, die als Kühlschlange 32 ausgebildet ist. Zu diesem Zwecke wird oberhalb der Kühlschlange eine Berieselungsvorrichtung33 vorgesehen, aus der Wasser über die erstere rieselt, das sodann in einer Schale 34 gesammelt und wieder der Berieselungsvorrichtung zugeführt wird.

Der zweite Schenkel 35 der Rohrschlange 32 mündet in den Raum 25 oberhalb der Kammer 21, so daß das aus dem Raum 7 kommende Gas in die Retorten 24 der Kammer 21 geleitet wird, nachdem es durch die Kühlvorrichtung 32-33 auf die gewünschte Temperatur zwecks Herbeiführung der erforderlichen chemischen Reaktionen gebracht wurde.

Der untere Raum 27 der Kammer 21 ist mit einer Ausströmleitung 36 versehen, durch die das in diesem Raum gesammelte Gas in einen Gasometer geleitet wird.

Die in der Kammer 1 angeordneten Retorten 4 dienen für die Herstellung des kohlensäurefreien Wassergases und werden zu diesem Zwecke mit Koks beschickt, welcher durch die Flammen der Brenner 18 auf Weißglut gebracht wird. Die Temperatur dieser Kammer soll mindestens 1200⁰ C betragen. Die Retorten 24 der Ofenkammer 21 dienen für die Bindung — infolge der Wirkung des Kalkes — der Kohlensäure, die in dem in den Retorten 4 erzeugten Wassergas enthalten ist, und für die Gewinnung des Wasserstoffes, der infolge der Zerlegung des trokkenen Kalkhydrates frei wird. Zu diesem Zwecke werden diese Retorten gemäß der Erfindung mit trockenem Kalkhydrat beschickt, das vorher auf körnige oder poröse Stückformen gebracht wird. Um solche Formen zv. erhalten, wird ungelöschter Kalk in einer Rührvorrichtung mit einer geeigneten Menge Wasser, etwa 200 bis 250 g Wasser auf 100 g Kalk, gemischt und die Mischung so lange durchgearbeitet, bis eine konsistente Masse erhalten ist. Diese Paste wird hierauf in einer geeigneten Maschine in Körnerform oder noch besser in Form kleiner Rohrstücke von ungefähr 10 bis 15 mm äußerem Durchmes-

ser gebracht, die auf ungefähr 15 mm geschnitten werden, so daß kleine Hohlkörper gebildet werden, die eine große innere und äußere Fläche aufweisen. Diese Körner oder Rohrstücke werden hierauf mittels heißer Luft in einen heißen Ofen übergeführt, wodurch sie getrocknet werden und eine genügende Festigkeit erhalten, um sie in die Retorten 24 einfüllen zu können, wobei sie zwischen sich eine große Zahl Durchlässe für das Gas bilden. Die Körner oder Körper werden in den Retorten 24 mittels der Bodensiebe gehalten, die die unteren Retortenenden abdecken.

Um den Betrieb des Ofens einzuleiten, werden die Retorten 4 in der angegebenen Weise erhitzt über eine Temperatur von 1200⁰ C, so daß der eingefüllte Koks weißglühend wird; desgleichen werden die Retorten 24, welche die porösen Körner oder Körper enthalten, auf eine Temperatur von ungefähr 400 bis 450 ° C gebracht.

Xachdem man in geeigneter Weise, etwa mittels einer kittartigen Masse, die Stoß- und Verbindungsstellen des Ofens abgedichtet hat, um jeden Luftzutritt hintanzuhalten, wird mittels der Leitung 20 überhitzter Dampf in den Raum 13 eingeführt. Dieser die Retorten 4 von unten nach oben durchströmende Dampf veranlaßt die Bildung von kohlensäurefreiem Wassergas infolge seiner hohen Tempertaur. Das im Räume 7 gesammelte Gas entweicht durch die Leitung 31 in die Rohrschlange 32, in welcher es infolge der Wirkung des Kühlwassers auf 400 bis 450 ° C abgekühlt wird. Das Wassergas durchströmt hierauf die Retorten 24 von oben nach unten und kommt hierbei in innige Bei ührung mit den in letzteren eingefüllten Körnern oder Körpern.

Bei der genannten Temperatur verbindet sich das im Wassergas enthaltene Kohlenoxyd mit dem Kalk, wobei der in dem trockenen Hydratkalk enthaltene Wasserstoff frei wird, worauf der so erhaltene reine Wasserstoff aus den Retorten 24 in den unteren Raum 27 und von hier durch die Leitung 36 in einen Gasometer strömt. Die chemische Umsetzung geht hierbei nach folgender Formel vor sich:

H₂ + CO + Ca (HO)₂ = Ca CO₃ + H₄,

d. h. es werden vier Volumenteile reiner Wasserstoff unter gleichzeitiger Darstellung von kohlensaurem Kalk erzeugt.
Man wird ohne weiteres bemerken, daß bei der Durchführung des Verfahrens nicht nur eine innige Berührung des Wassergases mit dem für die Bindung der Kohlensäure verwendeten Kalk infolge der körnerförmigen, porösen Form des letzteren erzielt wird, sondern auch jedes Verlegen oder Versagen des Ofens vermieden wird, da der Kalk vorher auf besondere Formen gebracht wird. Ferner wird das Verfahren, wenn einmal eingeleitet, ohne Unterbrechung durchgeführt und ohne befürchten zu müssen, daß freie Kohlensäure auftritt, weil in den Retorten 4 der Kammer 1 das Wassergas bei hoher Temperatur gebildet wird. Wenn der Ofen in Betrieb genommen ist, kann die Erhitzung der Retorten 24 unterbrochen, werden, weil dann das infolge der Kühlung auf die notwendige Temperatur gehaltene Wassergas die Beibehaltung der Betriebstemperatur besorgt.

Die Verwendung von Kalk in Form poröser Körner oder Körper erzielt nicht nur den A^orteil, das Verlegen des Ofens zu vermeiden, sondern ermöglicht die Auffrischung des Kalkes und mithin eine beträchtliche Verminderung seiner Menge, wodurch die Materialienunkosten wesentlich herabgesetzt werden. Ferner wird die Menge des Kalkes, die für eine Beschickung erforderlich ist, infolge der besonderen Form desselben auf ungefähr 50 Prozent hinsichtlich der Kalkmenge bei den bisher üblichen Verfahren herabgesetzt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff mittels Hindurchführens von Wassergas, bei einer Temperatur über 400 ° C, durch Kalk, der in äußerlich beheizte, senkrechte Retorten eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalk in Form von körnigem Gut oder hohlen oder porösen kleinen Stücken verwendet wird, die bei geringen Abmessungen eine große Berührungsfläche bieten.

2. Ofen mit senkrechten, von außen be- χ₀₀ heizten Retorten für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Kammern, in die je eine Gruppe Retorten eingesetzt ist, deren obere Enden in zwei abgedichtete Räume münden, zwischen denen eine Kühlvorrichtung eingeschaltet ist, und daß die unteren Enden der mit Siebböden ausgestatteten Retorten in oberhalb der Entleerungskanäle angeordnete, abgedichtete Räume münden, wobei die eine Gruppe Retorten für die Herstellung des Wassergases und die andere für die Einwirkung dieses Gases auf den körnigen oder porösen Kalk, der auf den Siebböden aufruht, _χι_ dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.