DE537433C

DE537433C - Entfernung von Kohlenoxyd aus Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasgemischen

Info

Publication number: DE537433C
Application number: DEB126012D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mangold
Original assignee: BAYERISCHE STICKSTOFF WERKE AG
Current assignee: BAYERISCHE STICKSTOFF WERKE AG
Priority date: 1926-02-20
Filing date: 1926-02-20
Publication date: 1931-11-03

Description

Entfernung von Kohlenoxyd aus Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasgemischen Für die Herausnahme von Kohlenoxyd aus Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasgemischen, wie sie z. B. im Generatorgas vorliegen, ist für die Zwecke der Ammoniaksynthese oder der katalytischen Hydrierungen bereits vorgeschlagen worden, das Kohlenoxyd entweder unter Zugabe von Wasserdampf oder durch Überleiten über Kontaktmassen zu Kohlendioxyd zu verbrennen. Es ist des weiteren bekannt, durch oxydische Katalysatoren aus Metallgemischen die Herausnahme des Kohlenoxyds zu erreichen, doch liegen hierbei die günstigen Temperaturen noch zu hoch, so daß der Wasserstoff schon in beträchtlichem Ausmaße mitangegriffen wird bzw. daß er durch Wasserdampfzugabe geschützt bzw. das Zurücklaufen des Gleichgewichts verhindert werden muß.
So sind z. B. die Bedingungen, bei denen die Katalysatoren, die aus den Metallen Eisen, Chrom, Thorium, Aluminium, Kupfer, Mangan, Kobalt usw. bestehen, angegeben und lassen sich dahin zusammenfassen, daß bei einer Gasgeschwindigkeit von 3,6 bis 15 Ltr./Std. Wasserstoffgas, das 45 °f', Kohlenoxyd enthält, in dem Temperaturgebiet zwischen 2,5 und 26o' quantitativ von seinem Kohlenoxyd befreit wird.
Demgegenüber lassen sich folgende Bedenken erheben Temperaturen von 25o' und darüber sind bereits Temperaturen, die die Großoberflächigkeit von fein verteilten, insbesondere durch ihre Porösität wirksamen Katalysatoren ungünstig beeinflussen und insbesondere über längere Zeit ihre Wirksamkeit herabsetzen. Außerdem ist eine Temperatur von 25o' ganz sicher eine Temperatur, bei der eine beträchtliche Menge Wasserstoff durch die gleichen Katalysatoren verbrannt wird.
Demgegenüber beruht das Verfahren gemäß der Erfindung auf der Erkenntnis, daß sich mit den Katalysatoren gemäß Patent 418 495 für den vorliegenden Zweck bedeutend günstigere Resultate erzielen lassen. Die Wirkungsweise dieser Katalysatoren ist hierbei eine doppelte: z. wirken die darin enthaltenen Oxyde unmittelbar oxydierend auf die reduzierenden Gase; 2. beschleunigen sie die katalytische Vereinigung der reduzierenden Gase mit dem Sauerstoff, falls solcher im Gasgemisch vorhanden ist.
Diese Wirkung der Kontaktmassen ist an die Besonderheit ihrer Zusammensetzung und das relativeVerhältnis der Komponenten zueinander gebunden. Es werden mindestens drei oder vier metallische Komponenten angewendet, von denen jedoch zwei nur in ganz geringer Menge vorhanden sein müssen, und zwar werden diese Komponenten von vornherein in Form ihrer Salzlösungen miteinander gemischt und auf einen Träger gemeinsam niedergeschlagen. Als solche Komponenten haben sich Eisen oder Kobalt und Kupfer in Verbindung mit Mangan oder Chrom im Verhältnis von etwa 9 : 9 : z : x oder 9 : 9 : 2 : z bewährt. Diese Metalle werden auf etwa der 7- bis 8fachen Menge eines beliebigen Trägermaterials niedergeschlagen, so daß sie eine feste Lösung bilden. Mit derart her- . gestellten Kontaktmassen läßt sich Kohlenoxyd aus solches enthaltendem Wasserdampf zwischen Zimmertemperatur und unter - i5o ° herausnehmen.
Die anzuwendenden Temperaturen sind dabei an sich verschieden je nach der Zusammensetzung des Katalysators und der Geschwindigkeit des Gasstromes, und durch ihre Wahl ist der Prozeß so zu leiten, daß in einem Gasgemisch, das Kohlenoxyd, Wasserstoff und-Sauerstoff enthält, praktisch nur die Verbrennung von Kohlenoxyd herbeigeführt wird. Falls im ursprünglichen Gasgemisch der Sauerstöff in größerer Menge, als zur vollständigen Verbrennung des Kohlenoxyds nötig ist, vorhanden war, so wird er beim Überleiten durch die Kontaktsubstanz von den unedleren metallischen Bestandteilen oder von einer niedrigeren Oxydationsstufe des Metalls gebunden.

Die Wirkungsweise dieser Katalysatoren geht aus folgender -Versuchsbeschreibung hervor, die zugleich den wesentlichen Fortschritt gegenüber früheren Verfahren erkennen läßt: Durch ein Kontaktrohr, in dem sich ioo g Kontaktmasse befinden, die 2o g der wirksamen Metalle und Metallverbindungen enthalten, wird ein Wasserstoffstrom mit etwa i0/0 Kohlenoxydgehalt unter den aus untenstehender Tabelle ersichtlichen Bedingungen mit einem Zusatz von Luft geleitet. Das Resultat aller Versuche ist entweder eine völlige oder eine so gut wie völlige Herausnahme des Kohlenoxvds.

Ver- Tempe- Geschwin- Ver- % CO % H,

such digkeit Buchs- im oxy-

Nr. ratur Ltr./Std. dauer Abgas diert

1 115 ' 45 4 0,03 0.5

2 ioo ° 22,5 6 o,o5 o,7

100' 22,5 21 - 0,8

4 ioo ° 5 6 - 2,4

115 ' 5 6 - 6,o

flus der Tabelle geht einwandfrei hervor, daß in dem Temperaturgebiet von ioo bis 115 ' bei einer Gasgeschwipdigkeit bis zu 45 Ltr./Std. die technische Befreiung von wasserstoffhaltigen Gasen von dem darin enthaltenen Kohlenoxyd ge)ingt. Aus der letzten Spalte der Tabelle gehen die Wasserstoffverluste hervor. Es ist erkennbar, daß diese unter den beschriebenen Bedingungen sehr gering sind, andererseits macht sich bei einer Temperatursteigerung von nur 15' bei sonst gleichen Bedingungen schon eiri derartig stärkerer Wasserstoffangriff bemerkbar, daß es ohne weiteres zu übersehen ist, daß bei einer Temperatur von 250 ° und darüber sehr große Wasserstoffverluste eintreten müssen.

Aus diesen Versuchen ergibt sich als wesentliches Merkmal -der Erfindung ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Temperatur und der angewendeten Gasgeschwindigkeit, das zahlenmäßig aus den mitgeteilten Beispielen abgelesen werden und dahin definiert werden kann, daß die durch die Besonderheit der Eierstellung der Katalysatoren gemäß Patent 418 495 erreichte Aktivität der Kontaktmassen es ermöglicht, bei hohen Gasgeschwindigkeiten das Kohlenoxyd bei Temperaturen unter 150 ' noch quantitativ zu verbrennen, ohne daß derWasserstoff zu einem nennenswerten Betrage angegriffen wird.
Bei dem vorliegenden Verfahren werden Katalysatoren, die Thor- oder Cer-Oxyd enthalten, nicht verwendet.

Claims

PATENTANSPRUCFI Verfahren zur katalytischen Entfernung von Kohlenoxyd aus Wasserstoff oderwasserstoffhaltigen Gasgemischen mit Mehrfachkatalysatoren bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase unterhalb =5o° mit einer jeweilig solchen Geschwindigkeit über Mehrfachkatalysatoren gemäß Patent 418 495 geleitet werden, daß eine Verbrennung des Wasserstoffs möglichst vermieden wird.