DE521964C

DE521964C - Herstellung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen fuer die Ammoniaksynthese

Info

Publication number: DE521964C
Application number: DEI29772D
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Eisenhut
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1926-12-14
Filing date: 1926-12-15
Publication date: 1931-04-09

Description

Herstellung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen für die Ammoniaksynthese Es ist bekannt, mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens feste, flüssige oder gasförmige kohlenstoffhaltige Stoffe durch Umsetzen mit Wasserdampf in Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemische, die geringe Mengen Kohlensäure enthalten, überzuführen. Es ist hierbei schon vorgeschlagen worden, unter Ausnutzung der Wärme der den Lichtbogen verlassenden Gase zur weiteren Umsetzung mit Luft und gegebenenfalls Wasserdampf ein für die Ammoniaksynthese verwendbares Gasgemisch von einem Teil Stickstoff und drei Teilen Wasserstoff zu gewinnen, nachdem man zuvor das Kohlenoxyd nach bekannten Verfahren mittels Wasserdampfes in Kohlensäure und Wasserstoff umgewandelt und die entstandene Kohlensäure entfernt hatte.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich feste, flüssige oder gasförmige kohlenstoffhaltige Stoffe oder solche enthaltende Gemische, z. B. Methan, Kohledestillationsgase, Teere, Mineralöle usw., in für die Ammoniaksynthese geeignete Stickstoff - Wasserstoff - Gemische überführen lassen, wenn diese Stoffe zusammen mit Luft oder Sauerstoff, im ci-steren Falle gegebenenfalls unter Zusatz von untergeordneten Mengen Wasserdampf, einer Lichtbogenbehandlung ausgesetzt werden, das erhaltene Gasgemisch nach Unisetzung des entstandenen Kohlenoxyds mit Wasserdampf von Kohlensäure und anderen etwa vorhandenen Verunreinigungen befreit und gegebenenfalls noch Wasserstoff oder Stickstoff zugesetzt wird. Bei der Lichtbogenüehatidlutig wird der in den Ausgangsstoffen enthaltene Kohlenstoff nahezu quantitativ in -Kohlenoxyd übergeführt, während eine Verbrennung des sich bildenden und etwa vorhandenen freien Wasserstoffes zu Wasser bei geeigneter Bemessung der Luftzufuhr nur in unwesentlichem Maße eintritt. Die eventuell bei der Lichtbogenbehandlung erfolgende Zugabe untergeordneter Mengen Wasserdampfes dient zur Einstellung des gewünschten Verhältnisses zwischen Stickstoff und Wasserstoff im Endgasgemisch, indem durch die Zugabe des Wasserdampfes eine Vermehrung der entstandenen Wasserstoffmenge bewirkt wird. Es gelingt z. B. bei der Verwendung von Kokereigas ohne Schwierigkeit, 'den Gehalt an Methan in einem Arbeitsgang von --o his a5°1" im Ausgangsgasgemisch auf weit unter rolo im Endgasgemisch herabzudrücken. Es ist nach dieser Arbeitsweise bei geeigneter Luftzufuhr möglich, ohne nachträgliche Wasserstoff- oder Stickstoffzugabe ohne weiteres ein für die Ammoniaksynthese verwendbares Gasgemisch zu erhalten. In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, mit solchen Mengen Luft bei der Lichtbogenbehandlung zu arbeiten, daß man nicht unmittelbar ein Gemisch, das Stickstoff und Wasserstoff im Verhältnis t :3 enthält, bekommt; es ist dann erforderlich, noch Wasserstoff oder Stickstoff zuzusetzen. - Man kann. dann in einem zweiten Lichtbogen einen Teil des Ausgangsstoffes entweder mit Sauerstoff, Kohlensäure oder mit Wasserdampf behandeln, wobei sich in der Hauptsache nur Wasserstoff ;und Kohlenoxyd bildet. Das Kohlenoxyd wird ebenfalls mit Wasserdampf umgesetzt und der erhaltene Wasserstoff als Zusatzgas ver @t,endet. . Die Menge des in diesem zweiten Lichtbogen verarbeiteten Ausgangsstoffes wird z#Yvecli:mäßig derart gewählt, daß der erhalten,- V@% asserstefft gerade ausreicht, um das im ersten Prozeß erhaltene Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch auf das Mischungsverhältnis 1:3 zu bringen. Der Energieaufwand bei dem vorliegenden Verfahren ist gering. Durch zweckmäßige Wärmeisolation des Lichtbogenofens, der Gaszu- und -ableitungen unter gleichzeitiger Verwendung des großen Wärmeinhaltes der Abgase zur Vorerhitzüng der zu verarbeitenden Produkte läßt sich der Energieaufwand noch weiter herabsetzen.
Beispiel i Kokereigas mit 2o01, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, 5oojQ Wasserstoff und kleineren Beimengungen an Stickstoff. Kohlenoxyd und Kohlensäure wurde mit etwa dem halben Volumen Luft der Lichtbogenbehandlung ausgesetzt. Das erhaltene Gasgemisch enthielt neben geringen Mengen Methan, Kohlensäure und Sauerstoff ein Stickstoff -Wasserstoff-Kohlenoxyd--Gemisch, das nach Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf und Entfernung der Kohlensäure aus Stickstoff und Wasserstoff im Verhältnis 1:3 bestand. Der Energieaufwand betrug ohne Wärmeisolierung und Vorwärinung etwa i,o bis i,5 kW/Std. pro Kubikmeter Stickstoff-Wasserstoff-Geinisch.
Beispiele Erdgas mit einem Methangehalt von 96°j" wurde mit Luft im Verhältnis 1:5 - bis 1-7 gemischt und das Gasgemisch der 7 ,ichtbogeribeliandlung ausgesetzt. Unter Volumenvermehrung wurde ein Gas erhalten, das aus 77°1o Stickstoff, ioo /o Wasserstoff, 90,1" Kohlenoxyd und e f" Kohlendioxyd bestand. Nach Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf und Entfernung der Kohlensäure hatte das Gas eine Zusammensetzung von Soojo Stickstoff und 2oojo Wasserstoff. Das in dieser Weise durch Behandlung mit Luft ini Überschuß entstandene stickstoffreiche Gasgemisch ist für die Ammonialtsvnthese, z. B. in Fällen, wo auf anderem Wege erzeugter Wasserstoff zur Verfügung steht, besondei s geeignet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung für -die Ammoniaksynthese geeigneter Stickstoff-Wasserstoff-Gemische aus festen, flüssigen oder gasförmigen kohlenstoff- und wasserstoffhaltigen Stoffen oder solche enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stoffe zusammen mit Luft oder Sauerstoff, im ersteren Falle gegebenenfalls unter Zusatz von untergeordneten Mengen Wasserdampf, einer Lichtbogenbehandlung ausgesetzt werden, das erhaltene Gasgemisch nach Umsetzen des entstandenen Kohlenoxyds mit Wasserdampf von Kohlensäure und anderen etwa vorhandenen Verunreinigungen befreit und gegebenenfalls noch Wasserstoff oder Stickstoff zugesetzt wird.
2. Weiterführung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Ausgangsstoffes zusammen mit Sauerstoff, Kohlensäure oder Wasserdampf oder mehreren dieser der Lichtbogenbehandlung unterworfen und der Wasserstoff nach Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf und Abtrennung der Kohlensäure als Zusatzgas für das nach - Anspruch i erhaltene Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch verwendet wird.