DE590555C - Verfahren zur Regelung des Heizwertes und der Dichte von Kohlendestillationsgasen - Google Patents

Description

EB. 1934

AUSGEGEBEN AM
5. JANUAR 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

ICLASSE 26 c GRUPPE 12

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Mai 1928 ab

Von einem vollkommenen Brenngas ist nicht nur eine in chemischer und physikalischer Hinsicht völlige Reinheit, d. h. Freiheit von Teer- und Staubbeimengungen, Schwefelwasserstoff, Cyan, Naphthalin usw., zu verlangen, sondern auch zu fordern, daß Heizwert und Dichte bzw. das Verhältnis · der beiden Größen gleichmäßig sind.

Auch die für die Gasfernversorgung bestimmten Kohlendestillationsgase müssen naturgemäß diesen Forderungen entsprechen und daher dem heutigen Stadtgas hinsichtlich des Heizwertes und der Dichte angepaßt werden. Die deutsche Heizwertnorm des jetzigen Stadtgases beträgt zur Zeit 4300 WE/cbm.

Da nun die ursprünglich anfallenden Kohlendestillationsgase je nach Art der Kohle, . der Betriebsbedingungen usw. einen von der Norm verschiedenen Heizwert und eine abweichende Dichte aufweisen können, ergibt sich die Notwendigkeit, diese Größen bei den für die Gasfernversorgung bestimmten Kohlendestillationsgasen einzuregeln. Eine solche Einregulierung insbesondere des Heizwertes geschieht bereits heute beim Stadtgas derart, daß man dem ursprünglichen Leuchtgas Wassergas aus Koks im bestimmten Verhältnis zumischt und hierdurch einen ursprünglich höheren Heizwert auf den normenmäßigen von 4300 WE herabsenkt. Die Herstellung dieses Wassergases aus Koks hat man entweder in besonderen Wassergasanlagen durchgeführt, man hat aber auch beim sog. nassen Betrieb Wasserdampf in die Ofenkammer selbst eingeblasen und hierbei unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Kokses eine Teilvergasung des Kokses vorgenommen.

Bei dieser Arbeitsweise wird als Rohstoff für das Regelgas aber nicht das Ferngas, sondern ein artfremder Rohstoff, nämlich fester Koks, verwandt. Hieraus ergibt sich beispielsweise dann ein erheblicher Nachteil, wenn das Regelgas im Zuge oder am Ende einer Fernleitung erzeugt werden soll. Unter -besonderem Kostenaufwand mußte dann der Rohstoff Koks zur Herstellung des Regelgases dorthin transportiert werden. Abgesehen hiervon und den später zu schildernden Nachteilen ergibt sich ferner, daß das aus Koks hergestellte Wassergas zu 45 °/o aus dem giftigen Kohlenoxyd besteht, so daß bei Regelung mit diesem Gas das Ferngas einen Kohlenoxydgehalt von 20 bis 30 °/o erhält und sehr gesundheitsschädlich ist.

Man hat ferner vorgeschlagen, das Kohlendestillationsgas in zwei Fraktionen aus den Erzeugungsöfen abzusaugen und die heizschwächere Fraktion dadurch im Heizwert anzureichern, daß man das in ihr enthaltene Kohlenoxyd und den Wasserstoff zu Methan umsetzt. Abgesehen davon, daß diese Arbeitsweise umfangreiche Vorrichtungen für getrennte Absaugung benötigt, erfolgt keine

wirkliche Regelung der Qualitäten des endgültigen Gases, da die Schwankungen und Ungleichheiten der Qualität des ursprünglichen Gases auch dann bestehen bleiben, wenn das Gas nach getrennter Absaugung und stets gleicher Behandlung der einen Fraktion vereinigt wird. Außerdem ist eine solche Arbeitsweise lediglich an der Gaserzeugungsstätte, nicht aber an einem beliebigen fernen to Orte im Zuge der Fernleitung anwendbar.

Gegenüber diesen bekannten Verfahren geht die Erfindung einen grundsätzlich anderen Weg, indem sie dem Kohlendestillationsgas ein Regelgas zusetzt, das man durch Umsetzung eines Teiles des Kohlendestillationsgases mit Wasserdampf oder mit - Luft · oder mit einem Dampf-Luft-Gemisch erhält.

Das Regelgas ist ein heizschwaches, vornehmlich aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bestehendes Gas, dessen Gewinnungsprozeß also durch Umsetzung von Kohlendestillationsgasen mit Wasserdampf allein oder mit Luft allein oder mit einem' geeigneten Dampf-Luft-Gemisch bei erhöhten Temperaturen und in Gegenwart oder Abwesenheit von Katalysatoren in bekannter Weise vor sich gehen kann.

Die Herstellung des Regelgases und die Einregulierung des Heizwertes kann auf den einzelnen Kohlendestillationsanlagen erfolgen, so daß den Sammelleitungen bereits auf genormte Werte eingestellte Gase zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, die Kohlendestillationsgase mit ihren ursprünglichen Heizwerten und Dichten den Fernleitungen zuzuführen und die Herstellung des Regelgases sowie die Einstellung des Heizwertes mit diesem Regelgas an einer oder mehreren beliebigen Stellen der Fernleitungen vorzunehmen, indem man einen Teil des Sammelgases abzweigt und in der geschilderten Weise zu einem heizschwachen Regelgas umsetzt und mit diesem dann den Heizwert der Hauptgasmenge einreguliert.

Diese Arbeitsweise bringt für den vorliegenden Fall eine Reihe besonderer Vorteile mit sich. Abgesehen davon, daß ein mit dem erfindungsgemäßen Regelgas eingestelltes Ferngas mit 5 bis 7 °/o Kohlenoxyd sehr arm an diesem giftigsten Anteil des Kohlengases im Gegensatz zu den mit Wassergas aus Koks eingestellten Leuchtgasen mit Kohlenoxydgehalten von 20 °/₀ und mehr ist, verwendet die Erfindung als Rohstoff zur ■ Herstellung des Regelgases das zu verarbeitende Kohlendestillationsgas selbst; sie bedarf also keines Kokses, der bei den Kokereien zu anderen Zwecken erzeugt wird und Verwendung findet, und kann vor allem auch allerorts, 'z. B. im Zuge der Fernleitung, aus einem Teil des transportierten Kohlendestillationsgases ein heizschwaches Regelgas zur Heizwertregulierung erzeugen, ohne an diese Stelle außer dem Gas noch Koks befördern zu müssen. .

Auf Grund der höheren Energieausbeute bei der Herstellung des Regelgases aus dem Koksofengas gegenüber der geringeren Energieausbeute bei der Erzeugung von "Wassergas aus Koks ist das Regelgas erheblich, billiger.

Vor allem aber kommt nun noch die in weiten Grenzen regulierbare Dichte des Regelgases hinzu, je nachdem ob man es mit Luft allein oder mit Dampf allein oder mit einem Gemisch beider erzeugt. Denn das mit Luft gewonnene Spaltgas hat eine sehr hohe Dichte, die etwa der von Wassergas aus Koks entspricht, während das mit Dampf erzeugte eine äußerst geringe Dichte besitzt. Man > kann also bei der Verwendung von Dampf und Luft im Gemisch ein Regelgas jeder beliebigen mittleren Dichte erzeugen, 'so wie es die Dichte des zu verdünnenden Ausgangsgases benötigt.

Erst durch die Verwendung eines solchen Regelgases wird es möglich, jedes Kohlendestillationsgas beliebigen Heizwertes und beliebiger Dichte mit einem bisher unerreichten wirtschaftlichen und technischen Erfolg auf einen gewünschten anderen Heizwert bei go gleicher oder veränderter Dichte einzustellen. Insbesondere gelingt es hierdurch, ein gewünschtes Verhältnis von Heizwert und Dichte, das von .demjenigen des Ausgangsgases verschieden ist, einzustellen.

Schließlich kann man einen ganz bestimmten Heizwert und eine ganz bestimmte Dichte des erhaltenen Mischgases dauernd aufrechterhalten durch insbesondere selbsttätige Einstellung des Mischungsverhältnisses in Abhängigkeit von dauernd oder von Zeit zu Zeit durchgeführten Messungen des Heizwertes und der Dichte der zur Mischung gelangenden Gase/

Insbesondere besteht eine einfache Durchführung der Erfindung darin, daß man von dem Ausgangskohlendestillationsgas eine gleichbleibende oder vorzugsweise selbsttätig regelbare Menge abzweigt und mit Luft oder Dampf oder einem geeigneten Gemisch von beiden umsetzt und hierauf mit dem nicht abgezweigten Teil vereint.

Die Einregelung der Menge des zuzusetzenden Regelgases ebenso wie die Einstellung seines Heizwertes und seiner Dichte in Abhängigkeit von dem jeweiligen Heizwert und der Dichte des Koksofengases selbst kann insbesondere selbsttätig durchgeführt werden durch dauernde oder, zeitweise Messung der beiden maßgebenden Größen und mechanische oder elektrische Übertragung auf die Regelvorrichtungen.

Beispieli

Herstellung von Spaltgas durch Umsetzung von Kohlendestillationsgas mit Wasserdampf

und Heizwertregulierung mit Regelgas. 5

. Ein Kohlendestillationsgas, das folgende Zusammensetzunghat:

CO₂ 2,0 °/o

CmHn 2,0 °/₀ .

O₂ o,5 %

CO s,o Vo

H₂ 54.5 7o

CH₄ 26,OVo

N₂ ΐο,ο Vq

¹S ■ · ΐοο,ο % oberer Heizwert: 4730 WE/cbm, Dichte: 0,382,

wird mit 450 bis 500 g Wasser je Kubikmeter Koksofengas über Nickelkontakten b.ei 900 bis 1100⁰ oder aber ohne Kontakte bei einer entsprechend höheren Temperatur umgesetzt.

Man erhält aus 1 cbm Kohlendestillationsgas 1,84 cbm Wassergas mit folgender Zusammen-Setzung:

CO₂ 2,0 »/ο

CO 17,0 Vo

- H₂ . 75,0 %

N₂ ■ 6,0 V₀

100,0 «/ο

oberer Heizwert: 28ooWE/cbm, Dichte: 0,304.

Will man nun den Heizwert des eingangs erwähnten ursprünglichen Kohlendestillationsgases auf einen bestimmten niedrigeren Heizwert von etwa 4300 WE senken, so müssen 78 Vo des unveränderten Koksofengases mit 22 °/o dieses Spaltgases vermischt werden und ergeben darauf ein Gas der hier folgenden Zusammensetzung:

CO₂ 2,0 Vo

CmHn - 1,6 Vo

O₂ o,₄Vo

CO 7,7 »/ο

H₂ 58,9 »/ο

CH₄ 20,3Vo

N₂ 9.1 %

^I00'° ⁰Io-

Dieses Mischgas hat nun den gewünschten Heizwert von 43OoWE/cbm bei einer Dichte von 0,367.

Beispiel2

Herstellung von Regelgas durch Umsetzung von Kohlendestillationsgas mit einem geeigneten Dampf-Luft-Gemisch und Heizwertregulierung mit diesem Spaltgas.

Kohlen destillationsgas von der im Beispiel ι genannten Zusammensetzung und mit einem Heizwert von also 4730 WE wird mit 0,58 cbm Luft und 300 g Wasser, jeweils gerechnet auf ι cbm ursprünglichen Kohlendestillationsgases, bei erhöhten Temperaturen, die oberhalb 8oo° liegen, mit oder ohne Kontakte zur Reaktion gebracht. Hierbei erhält man aus 1 cbm Kohlendestillationsgas 2,03 cbm eines Spaltgases mit folgender Zusammensetzung:

CO, \ 2,0 Vo

CO"...' 16,0 V„

H₂ 55,o Vo

N₂ 27,0 V₀

100,0 %

oberer Heizwert: 2i5oWE/cbm, Dichte: 0,495.

Um nun mit diesem Spaltgas das Ursprungliehe Kohlendestillationsgas wie im Beispiel 1 auf einen Heizwert von 4300 WE/cbm einzustellen, müssen nunmehr 83 °/o des ursprünglichen Kohlendestillationsgases mit 17 % dieses Regelgases vermischt werden und geben ein eingestelltes Gas folgender Zusammensetzung:

CO₂ 2,0 Vo

CmHn 1,7 %

O₂ 0,4%

CO 6,8%·

H₂ 54,6 Vo

CH₄ ·. 21,6 Vo

N₂ ■■ ·ΐ2,9^ο/ο

ι οο,ο °/ο·

Dieses Gas besitzt den gewünschten Heizwert von 4300 WE/cbm bei einer Dichte von 0,402.

π · ι

Beispiel 3

Herstellung von Regelgas duich Umsetzung von Kohlendestillationsgas mit Luft und Heizwertregulierung mit diesem Spaltgas.

Kohlendestillationsgas der gleichen Zusammensetzung und mit dem gleichen Heizwert, wie in Beispiel 1 beschrieben, wird mit 0,8 cbm Luft je Kubikmeter Ausgangsgas bei erhöhten Temperaturen, wie z. B. 800 ° und mehr in Gegenwart oder Abwesenheit von Kontakten zur Reaktion gebracht. Man erhält aus ι cbm Kohlendestillationsgas 2,i6cbm Regelgas mit folgender Zusammensetzung:

CO₂ 2,0 %

co 15,0 »/ο

H₂ 49,0 %

N₂ 34,o V₀

100,0 %

oberer Heizwert: 1945 WE/cbm, . . , Dichte: 0,538.

Zwecks Einstellung des Heizwertes des Ursprungsgases in Höhe von 4730 WE/cbm auf einen niedrigeren Heizwert von z. B. 4300 WE/cbm müssen 84 % des ursprünglichen Kohlendestillationsgases mit 16 % dieses Spaltgases vermischt werden. Es fällt dann ein eingestelltes Gas in folgender Zu^ sammensetzung an:

CO₂ 2,0 %

CmHn 1,7⁰I₀

O₂ o,4 %

CO ....; 6,6%

H₂ 53,6%

CU, 21,8%

N₂ 13,9 °/o

. 100,0%.

Der Heizwert dieses Gases hat bei einer Dichte von 0,407 die gewünschte Größe von WE/cbm.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Regelung des Heizwertes und der Dichte von zur Gasfernversorgung dienendem Kohlendestillationsgas, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des fernzuleitenden oder ferngeleiteten Kohlendestillationsgases abzweigt, diesen Teil mit Wasserdampf oder mit Luft oder mit einem Dampf-Luft-Gemisch umsetzt und sodann als Regelgas dem übrigen Teil des Gases wieder zusetzt.