DE854202C

DE854202C - Method and device for temperature control during the conversion of gas mixtures containing carbon oxide and hydrogen

Info

Publication number: DE854202C
Application number: DEP26391D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Neweling
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1948-12-24
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1952-10-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregelung bei der Konvertierung von Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen Das Ausgangsmaterial für zahlreiche Synthesen der chemischen Großtechnik bilden Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltende Gasgemische, die vornehmlich nach dem Wassergasprozeß oder durch Verkokung erzeugt werden. Ihr CO/H2-Verhältnis entspricht in vielen Fällen nicht den Bedürfnissen der in Frage kommenden Synthese. Wenn der Wasserstoffgehalt erhöht werden muß, wird durch Gaskonvertierung das vorhandene Kohlenoxyd auf katalytischem Wege mit `'Wasserdampf in Kohlendioxyd und «'asserstoff umgesetzt. Als Konvertierungskatalysatoren benutzt man hierbei Metalloxyde und Metalloxydmischungen, im allgemeinen aber einfache Eisenoxydmassen. Die katalytischeLTmsetzung zw ischen.Kohlenoxyd und Wasserdampf ist mit einer positiven Wärmetönung verbunden. Aus diesem Grund erhöht sich die Temperatur der zu .konvertierenden Gase mit fortschreitendem Durchgang durch die Kontaktschicht. Diese Temperatursteigerung verändert das Gleichgewicht zwischen CO/11,0 und C 02/H, zuungunsten der Wasserstoffbildung. Bei der konvertierung sind daher möglichst tiefe Temperaturen anzustreben, soweit sich dies mit der Reaktionsgeschwindigkeit vereinbaren läßt.Method and device for temperature control during conversion of gas mixtures containing carbon monoxide and hydrogen The starting material for numerous syntheses in large-scale chemical engineering form carbon oxide and hydrogen containing gas mixtures, mainly after the water gas process or by coking be generated. In many cases, your CO / H2 ratio does not meet your needs the synthesis in question. If the hydrogen content needs to be increased, will by gas conversion the existing carbon oxide catalytically with water vapor converted into carbon dioxide and hydrogen. Used as conversion catalysts one here metal oxides and metal oxide mixtures, but in general simple iron oxide masses. The catalytic conversion between carbon oxide and water vapor is positive Heat tint associated. For this reason, the temperature of the .converted Gases with progressive passage through the contact layer. This increase in temperature changes the equilibrium between CO / 11.0 and C 02 / H, to the detriment of hydrogen formation. When converting, temperatures should therefore be as low as possible, as far as possible this can be reconciled with the rate of reaction.

Im allgemeinen arbeitet man derart, daß das zu konvertierende Gas nach Zumischung des erforderlichen Wasserdampfes bei etwa 400° C den ersten Kontaktschichten des Konvertierungsapparates zugeleitet wird. Nach dem Durchgang durch die ersten beiden Kontaktschichten weist das Gas im allgemeinen bereits eine Temperatur von 500° C auf. Da eine derart hohe Temperatur für die weitere Konvertierung ungünstig ist, wurde das Gas bisher nach den beiden ersten Kontaktschichten mit Hilfe von verdüstern Wasser gekühlt. Hierauf ließ man das Gas eine Schicht von Füllkörpern, z. B. von Rascbigringen, durchströmen, um die Kühlung und die Wasserdampfverteilung besonders wirksam zu gestalten.In general, one works in such a way that the gas to be converted after adding the required steam at around 400 ° C the first Contact layers of the conversion apparatus. After going through the first both contact layers, the gas generally already has a temperature of 500 ° C. Since such a high temperature is unfavorable for further conversion is, the gas was previously after the first two contact layers with the help of cloud water chilled. The gas was then left in a layer of packing, z. B. of Rascbig rings, flow through to the cooling and the water vapor distribution to be particularly effective.

Diese Arbeitsweise ibesitzt zahlreiche Nachteile. Infolge der auch im gereinigten Wasser noch vorhandenen anorganischen Bestandteile verstopfen sich die Verteilungsdüsen sehr oft. Auch auf den Kontaktschichten entstehen Salzablagerungen, die zu erheblichen Betriebsschwierigkeiten führen. Aus diesem Grunde hat man die Einspritzkühlung der Gase trotz der damit erzielbaren Verbesserung des Konvertierungsgleichgewichts im allgemeinen wieder aufgegeben.This approach has numerous disadvantages. As a result of too Inorganic constituents still present in the purified water become clogged the distribution nozzles very often. Salt deposits also occur on the contact layers, which lead to significant operational difficulties. This is why you have the Injection cooling of the gases despite the improvement in the conversion equilibrium that can be achieved with it generally abandoned again.

Es wurde gefunden, daß eine wirksame Kühlung des zu konvertierenden Gases und eine gleichmäßige Verteilung .des für die weitere Konvertierung erforderlichen Wassers gelingt, wenn das in den einem Verdampfapparat vorgeschalteten Kontaktschichten bereits teilweise konvertierte Gas vor dem Durchgang durch die diem Verdampfapparat nachgeschalteten Kontaktschichten zwecks Kühlung an den Heizflächen des Verdampfapparates vorbeiströmt und hierbei Wasserdampf erzeugt, der dem Gas zugesetzt wird. Das Ausmaß der Kühlung und der Dampfzumischung läßt sich hierbei in besonders einfacher Weise durch den Umfang regeln, indem die Heizflächen des in den Gasstrom eingeschalteten Verdampfapparates vom Wasser berührt werden.It has been found that effective cooling of the Gas and an even distribution of that required for further conversion Water succeeds if this is done in the contact layers upstream of an evaporator already partially converted gas before passing through the diem evaporator downstream contact layers for cooling on the heating surfaces of the evaporator flows past, generating water vapor that is added to the gas. The extent the cooling and the admixing of steam can be done in a particularly simple manner regulate by the circumference by placing the heating surfaces of the switched on in the gas flow The evaporator are touched by the water.

In der Zeichnung ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Apparat in schematischer Weise dargestellt.In the drawing is a for performing the method according to the invention suitable apparatus shown in a schematic manner.

Es ist i ein zylindrischer Turm, der in seinem oberen Teil die aus Eisenoxydmassen bestehenden Kontaktschichten 2 und 3 enthält. Unterhalb der Kontaktschicht 3 befinden sich die Rohrböden 4 und 5, in die zahlreiche senkrecht stehende Rohre 6 eingewalzt sind. Der dadurch gebildete Dampferzeugungsraum 7 hat eine Höhe von beispielsweise 1,20 m und tritt an die Stelle der heute in Konvertierungsapparaten zwischenden Kontaktabschnitten angeordneten Füllkörperschichten. Auf .diese Weise lassen sich auch bereits vorhandene Konvertierungsapparate bisheriger Bauart leicht auf die erfindungsgemäße Arbeitsweise umstellen.It is i a cylindrical tower, which in its upper part is made of Contains iron oxide masses existing contact layers 2 and 3. Below the contact layer 3 are the tube sheets 4 and 5, in the numerous vertical tubes 6 are rolled in. The steam generating space 7 thus formed has a height of for example 1.20 m and takes the place of the conversion apparatus today between the contact sections arranged packing layers. In this way Existing converting devices of the previous type can also be easily removed switch to the method of operation according to the invention.

Unterhalb des Rohrbodens 5 ist ein Glockenboden 8 angeordnet. Der Glockenboden 8 soll Wasser, das aus etwa undicht gewordenen Rohren 6 nach unten abfließt, sammeln, damit es nicht auf die nachgeschalteten Kontaktschichten 9 und io fließen kann. Durch eine Verbindungsleitung 20 kann dieses Wasser in .den Tauchverschluß 16 abgeleitet werden. Auf den Glockenboden 8 folgen nach unten zwei weitere Schichten 9 und io des Konvertierungskontaktes. Der Fuß des Konvertierungsapparates wird von einen Wärmeaustauscher i i gebildet.A bell bottom 8 is arranged below the tube sheet 5. Of the Bell bottom 8 is to water that has leaked pipes 6 down flows away, collect so that it does not fall on the downstream contact layers 9 and io can flow. Through a connecting line 20, this water can enter the immersion seal 16 can be derived. Two more layers follow the bell bottom 8 downwards 9 and io of the conversion contact. The base of the conversion apparatus is from a heat exchanger i i formed.

Das zu konvertierende Gas-Dampf-Gemisch tritt bei 12 in den Konvertierungsapparat ein. Es durchströmt zunächst den Wärmeaustauscher i i und wird dann durch Leitung 13 in -den Kopf des Konvertierungsapparates eingeführt. Nach dem Durchgang durch die beiden obersten Kontaktschichten 2 und 3 hat das Gas eine Temperatur von etwa 500° C. Diese hohe Temperatur verursacht beim Durchströmen des Gases durch die Rohre 6 in der Wasserkammer? eine lebhafte NX'asserverdampfung. Der entstehende Wasserdampf wird durch eine Rohrleitung 14 unterhalb der Masseschicht 3 in das Gasgemisch eingeleitet, wo er eine sehr gleichmäßige Gasbefeuchtung bewirkt. Hierbei besteht ein besonderer Vorteil darin, daß infolge der hohen Gastemperatur überhitzter Wasserdampf entsteht, der bei der Zumischung kein Wasser abscheidet.The gas-steam mixture to be converted enters the conversion apparatus at 12 a. It first flows through the heat exchanger i i and is then passed through conduction 13 introduced into the head of the conversion apparatus. After going through the two top contact layers 2 and 3, the gas has a temperature of about 500 ° C. This high temperature caused when the gas flows through the pipes 6 in the water chamber? a lively NX 'water evaporation. The resulting water vapor is introduced into the gas mixture through a pipe 14 below the mass layer 3, where it causes a very even gas humidification. There is a special one here The advantage is that, due to the high gas temperature, superheated steam is generated, which does not separate any water when admixed.

Die Höhe des im Verd'ampfungsraum 7 herrschenden Wasserspiegels kann an einem Wasserstandsglas 15 abgelesen werden. Die Wasserstandshöhe wird durch einen Tauchverschluß 16 geregelt, dessen Abflußrohr 17 man auf die gewünschte Wasserspiegelhöhe einstellt. Der Zufluß des zu verdampfenden Wassers erfolgt durch eine Leitung 18, und kann durch an sich bekannte Meßvorrichtungen automatisch geregelt werden. Zweckmäßig wird ein Wasser verwendet. da: nach dem Permutitverfahren gereinigt ist. Mit Hilfe der Abschlämmleitung i9 können die Rückstände der Verdampfung entfernt werden.The height of the water level prevailing in the evaporation chamber 7 can can be read on a water level glass 15. The water level is determined by a Immersion cap 16 regulated, the drain pipe 17 of which is set to the desired water level adjusts. The water to be evaporated flows in through a line 18, and can be automatically controlled by measuring devices known per se. Appropriate a water is used. because: is cleaned according to the permutite method. With help The evaporation residue can be removed via the blow-down line i9.

Nach dem Durchgang durch die Kontaktschichten 9 und io gibt das konvertierte Gas im Wärmeaustauscher i i seinen Wärmeinhalt an die bei 12 eintretenden Gase ab und verläßt darauf durch eine Rohrleitung 22 den Konvertierungsapparat.After passing through the contact layers 9 and io, the converted Gas in the heat exchanger i i transfers its heat content to the gases entering at 12 and then leaves the conversion apparatus through a conduit 22.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for temperature control during manufacture of gas mixtures containing carbon dioxide and hydrogen by conversion with Metal oxides, primarily contact compounds containing iron oxN-d, characterized in that that the contact layers upstream of an evaporator partially converted gas before passage through the evaporator into the downstream one Contact layers of water vapor is added to the preconverted as it flows past Gas is generated on the heating surfaces of the evaporator in this.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the cooling of the further conversion flowing gas by the size of the water-wetted heating surface of the total flow around the evaporator is regulated.

3. Apparatus for carrying out the method according to claims i and 2, consisting of one in the cross section of the conversion apparatus (i) with the help of two tube sheets (4, 5) built-in steam tube boiler whose Pipes (6) the gas mixture to be converted flows while its interior <read absorbs the water to be evaporated: its level through an immersion seal (r6) is to be regulated.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that below the lower tube sheet (5) a bell base (8) is attached, on which there is water collects that leaks as a result of a leak in the evaporator.