DE574871C

DE574871C - Verfahren zur Erzeugung eines kohlenoxydfreien Methan-Wasserstoff-Gemisches aus kohlenoxydhaltigen technischen Gasarten

Info

Publication number: DE574871C
Application number: DEK116654D
Authority: DE
Original assignee: HARALD KEMMER DR ING
Current assignee: HARALD KEMMER DR ING
Priority date: 1929-09-17
Filing date: 1929-09-17
Publication date: 1933-04-21

Description

Verfahren zur Erzeugung eines kohlenoxydfreien Methan -Wasserstoff -Gemisches aus kohlenoxydhaltigen technischen Gasarten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines kohlenoxydfreien Methan-Wasserstoff-Gemisches aus kohlenoxydhaltigen technischen Gasarten.
Es ist bekannt, daß die Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf nach den Gleichungen CO -f- H20 - C02 + H2 CO + 3 H2 - CH, -i- H20 erfolgt, und daß die restlose Entfernung des Kohlenoxyds aus kohlenoxydhaltigen technischen Gasen durch eine stufenförmige Katalyse stattfindet, die in der Weise durchgeführt wird, dafa das Anfangsgas zunächst mit Wasserdampf versetzt wird, um den größten Teil des Kohlenoxyds aus den Gasen zu entfernen, und die restlichen Kohlenoxydmengen durch Hydrierung dem Gas entzogen werden.
Durch das neue Verfahren wird die bekannte Aufgabe der Kohlenoxydumsetzung wärmewirtschaftlich besonders günstig gelöst. Für das Gesamtverfahren wird der ursprüngliche Wärmeinhalt des zu behandelnden Gases und der im Prozeß frei werdenden Wärme, abgesehen von einer kleinen Zusatzheizung, nutzbar gemacht und genügt. Diese Wärme verbleibt durch Umwärmung dauernd in der Anlage. Das durch Tiefkühlung wesentlich weitergehend als bisher gereinigte Gas .tritt zunächst in einen Gegenstromaustauscher ein; dort wird das Gas mit den aus den beiden Kontakttürmen mit dem Reaktionsgas abziehenden überschüssigen Wärmemengen bis auf die in der ersten Umsetzungsstufe notwendige Temperatur vorgewärmt. In der zweiten Umsetzungsstufe wird das Zwischengas unter Vorwärmung des Anfangsgases auf die für die Nachbehandlung notwendige Temperatur abgekühlt. Nach Abschluß dieser Behandlung dient der Wärmeinhalt des Endgases ebenfalls zur Vorwärmung- des Roh-bzw. Anfangsgases. Die Abgase der Gaserzeügungsöfen können zur Kälteerzeugung in der Tiefkühlanlage für das Endgas dienen. Mit den die Kontaktanlage bzw. die Voranwärmeanlage verlassenden Abgasen kann entweder ebenfalls die Kälteanlage betrieben oder in einem Abhitzekessel Dampf erzeugt werden, der zur Sättigung des Anfangsgases für die erste Umsetzungsstufe dient.
Sofern Endgase verlangt werden, die sich selbst bei einer Jlnderung der Arbeitsbedingungen aus den Anfangsgasen nicht erzeugen lassen, werden bei diesem Verfahren dem Anfangsgas, Zwischengas oder Endgas andere Gase, beispielsweise Methan-Wasserstoff-Gemische, Wassergas u. dgl., zugesetzt.
Das Verfahren wird in zwei getrennten Anlagen durchgeführt, die der Hauptsache nach aus den Kontakttürmen mit den für die einzelnen Verfahrensstufen geeigneten Katalysatoren bestehen.
Vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Durchführung dieses mehrstufigen Kontaktverfahrens in zwei getrennten Anlagen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Abb. i und 2 dargestellt.
Es zeigt Abb. i eine Ansicht der Gesamtanlage, während aus Abb. 2 das Schaltschema hervorgeht: Wie aus den Abbildungen hervorgeht, gelangt das Kohlengas aus den Entgasungsräumen 2, die durch Generatorgas beheizt werden, das in den Generatoren i gewonnen wird, in einen Luft- bzw. Wasserkühler 8 und von hier über einen Gassauger 9 und einen Teerscheider io (beispielsweise Pelouze-Apparat) in die Tiefkühlanlage i i- mit den Kondensatbehältern 12.
In dieser Tiefkühlanlage werden neben der beabsichtigten Reinigung des Gases von Ammoniak, 1\Taphthalin, Schwefelwasserstoff, Ö1, Benzol auch die Reste kontaktgiftiger Stoffe, wie Naphthalin, Ammoniak, Öle, Staubreste, Harzstoffe, abgeschieden und vor allemein großer Teil des organischen Schwefels. Maßgebend für die Abscheidung der einzelnen Bestandteile ist die Tiefe der in der Tiefkühlanlage herrschenden Temperatur. Ferner dienen zur Auswaschung tiefgekühlte Waschmittel, in denen die betreffenden Verbindungen enthalten sind. Aus diesen angereicherten Lösungen werden die Bestandteile anschließend nach bekannten Verfahren gesonnen.
Aus der Tiefkühlanlage strömt das gereinigte Gas in die Wärmeaustauscher 13, nachdem es mit Wasserdampf aus dem Abhitzekessel 15 bei einer Temperatur von 5o bis 8o° gesättigt worden ist. Das mit Wasserdampf gesättigte Gas v erläßt die Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von etwa 500° und wird dann entweder im unteren Teil der Kontakttürme 14 oder in einem getrennten, in der Zeichnung nicht dargestellten Vorwärmer durch Generatorgas, das durch die Leitung 18 zugeführt wird, auf -die zür Durchführung des Verfahrens in .den Kontakttürmen 14 erforderliche Temperatur gebracht.
In .den Kontakttürmen 14 folgt neben der gewünschten Umsetzung eine weitere Entfernung der kontaktgiftigen organischen Schwefelverbindungen bis auf etwa 2 g je ioo cbm. Der aus den organischen Schwefelverbindungen gebildete Schwefelwasserstoff wird in den Kontakttürmen 14. ebenfalls zurückgehalten. In besonderen Fällen kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte weitere Reinigungsanlage vorgesehen werden, in der restlicheBestandteile an Schwefelwasserstoff und evtl. auch Kohlensäure abgeschieden werden können. üblicherweise ist eine solche weitere Zwischenstufe der Reinigung jedoch nicht notwendig. .
In dieser Zwischenstufe erfolgt auch der Zusatz von anderen Gasen, beispielsweise Wassergas, wenn Endgase verlangt werden, die nicht ohne weiteres durch Änderung der Arbeitsbedingungen (Temperatur, Druck, Wasserdainpfzusatz) erzielt werden können.
Wie Abb. i zeigt, können die Kontakttürme 14 auch elektrisch beheizt werden. Dies erfolgt beispielsweise in der Weise, daß die Siebe, auf denen die Kontaktmasse ruht, an eine Stromquelle angeschlossen werden.
Diese Beheizungsart ermöglicht eine sehr genaue Einhaltung der Temperatur.
Werden die Kontakttürme 14 oder der getrennte, in den Abbildungen nicht dargestellte Vorwärmer mit Gas beheizt, so läßt sich durch eine automatische Regelung der Gasmenge in Abhängigkeit von -der Temperatur ebenfalls eine genaue Temperatureinstellung erzielen: Aus der erwähnten Zwischenstufe gelangt das Gas in die Kontakttürme 17, die es mit der gewünschten Endzusammensetzung verläßt. Die Kontakttürme 17 können zur Temperaturregelung beheizt werden. Dazu dient gegebenenfalls eine elektrische oder Gaszusatzheizung.
Das Endgas gelangt gegebenenfalls schließlich aus den Kontakttürmen 17 über den Vorwärmer 13 in einen in,den Kältekreislauf eingeschalteten Kühlturm i i, in -dem das im Gas enthaltene Wasser abgeschieden werden kann, und von hier in den Hauptbehälter, aus dem es in das Verteilungsnetz geschickt wird.
Die in dem die Kontakttürme 14 und 17 verlassenden Gas enthaltene Wärmemenge wird in dem Vorwärmer 13 weitgehend ausgenutzt. Dies erfolgt in der Weise, daß das Gas der Kontakttürme 14 .mit einer Temperatur von etwa 55o° den oberen Teil des V orwärmers 13 durchströmt, sich dort unter Vorwärmung des Anfangsgases bis auf die in den Kontakttürmen 17 gewünschte Temperatur von etwa 2oo° abkühlt, dann in die Kontakttürme 17 gelangt und schließlich den unteren Teil der Vorwärmer 13 durchstreicht, in denen es seine restliche Wärmemenge unter Vorwärmung des Anfangsgases abgibt.
Die Abgase der Gaserzeugungsöfen 2 können zur Kälteerzeugung in der mit 3, 5, C, 7 bezeichneten Kälteanlage benutzt und auf diese Art und «,leise ebenfalls restlos ausgenutzt werden.
Mit den die Kontalttürine bzw. die bereits erwähnten, nicht gezeichneten Vorwärmeanlagen verlassenden Abgasen kann in dem Abhitzel:essel i; Dampf erzeugt «erden, der zur Sättigung des Anfangsgases bei der angegebenen Temperatur dient.
Diese Gase können aber auch zur Kälteerzeugung herangezogen werden. wie es in Abb. 2 durch die Leitung =. angedeutet worden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: -i. Verfahren zur großtechnischen Gewinnung eines kohlenoxydfreien, hauptsächlich aus Methan-Wasserstoff-Gemischen bestehenden Gases durch stufenförmige Katalvse von kohlenoxydhaltigen technischen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgekühlte und entteerte kohlenoxvdhaltie Gas nach seinem Durchtritt durch eine i:-m' Solekreislauf (3, 5, 6. 7) liegende Tiefkühlanlage (ir) und vor seinem Eintritt in die mehrstufige Kontaktanlage (i4, 1y) einen Gegenstromwärmeaustauscher (i3) durchströmt, dessen, oberem Teil durch das aus der Kontäktanlage @i4) ,der ersten Stufe (Umwandlung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf) ankommende und nach Verlassen des Wänneaustauschers in die Kontaktanlage (i;) der zweiten Stufe (Umwandlung des -Kohlenoxyds mit Wasserstoff) eintretende Zwischengas und dessen unterem Teil durch das ans der Kontaktanlage (i7) ankommende Endgas Wärme zur Vorwärmung des Rohgases zugeführt wird, worauf dann das Endgas über die Tiefkühlanlage (ii) der Speicheranlage zu-eführt bzw. in das Verteilungsnetz gezi ZD s r hickt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung des Rohgases auf die zur Durchführung der Katalyse in der Kontaktanlage (i4) erforderliche Temperatur erforderliche zusätzliche Wärmemenge durch Verfeuerung von Generatorgas u. dgl. gewonnen wird und die restlichen, in den Verbrennungsprodukten dieser Brennstoffe enthaltenen Wärmemengen zum Betrieb eines Doppelabhitzekessels (i5) dienen, der einerseits Wasserdampf erzeugt, der dem zu entgiftenden Gas vor dessen Eintritt in den Wärmeaustauscher (i3) zugesetzt wird, sowie andererseits Ammoniakgas liefert, das zur Speisung des Solekreislaufs (5, 6, 7) dient.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kontakttürme (1q.) übereinander angeordnete herausnehmbare, die Kontaktmasse tragende 1letallsiebböden enthalten, die zwecks Erwärmung des zu behandelnden Gases durch eine elektrische Widerstandsheizung (2o) auf einer konstanten Temperatur von etwa 5oo° gehalten werden.