DE873992C - Verfahren zur Ausnutzung der bei der katalytischen drucklosen oder unter Druck stattfindenden Kohlenoxyd-Oxydation mit Wasserdampf entstehenden Abwaerme - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ausnutzung der bei der katalytischen drucklosen oder unter Druck stattfindenden Kohlenoxyd-Oxydation mit Wasserdampf entstehenden Abwärme Die in einer Konversionsanlage für die katalytische Umsetzung des Kohlenoxyds in Kohlensäure erforderliche Dampfmenge bestimmt sich aus dem temperaturbedingten Gleichgewichtsdampf, der nach der bekannten Gleichung K == errechnet wird, und dem Dampf, der für- die chemische Umwandlung nötig ist. Letzterer wird als Umsetzdampf bezeichnet. Mit Rücksicht auf eine möglichst gute Wirtschaftlichkeit ist man bestrebt, den Dampfbedarf für die C O-Umsetzung möglichst niedrig zu halten. Aus diesem Grunde wird in der Regel die Kohlenoxydumsetzung nur bis etwa 2 bis q. Volumprozent, izn Konvertgas gemessen, vorgenommen, da bei noch weitergehender Umwandlung des CO die erforderliche Gleichgesvichtsdampfmenge so hoch ansteigt, daß der Betrieb unwirtschaftlich wird. Selbst bei der Umsetzung bis zu 2 bis 4. °/o CO ist man bereits bestrebt, den Dampfverbrauch, wie schon erwähnt, möglichst niedrig zu halten.
• Mit den bisher bekannten und allgemein gebräuchlichen Einrichtungen ist dieses Ziel nur zum Teil erreicht worden. Man verfuhr in der Weise, daß das den Gleichgewichtsdampf enthaltende heiße konvertierte Gas einer zweistufigen direkten Kühlung unterworfen wurde, wobei in der Heißstufe des Kühlers Wasser von möglichst hoher Temperatur gewonnen wurde, das zur Berieselung und zur Sättigung des zu konvertierenden- Gases mit Wasserdampf benutzt wurde.
• Zur näheren Erläuterung ist diese bisher gebräuchliche Einrichtung in Fig. i der Zeichnung dargestellt.
• In dem Kontaktofen i mit dem Kontakt 2 findet die Umwandlung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf statt, während in dem sogenannten Sättiger 3 das zu konvertierende Gas mit Wasserdampf so hoch wie möglich gesättigt wird. Der Zweistufenkühler 4 weist eine Heißkühlstufe 5 und eine Nachkühlstufe 6 auf. Die Wasserpumpen 7 und 8 dienen zur Aufrechterhaltung eines Wasserkreislaufes. Das zu konvertierende Gas tritt durch den Stutzen g in den Sättiger 3 ein, der mit Heißwasser aus der Heißkühlstufe 5 des Kühlers 4 mittels der Pumpe 7 berieselt wird. Das in den Sättiger eintretende Rohgas erwärmt sich durch das heiße Wasser und sättigt sich der Temperatur entsprechend. Das gesättigte Rohgas wird durch den Stutzen io mit der erforderlichen restlichen Dampfmenge versetzt und dann durch den Kontaktofen i geleitet. Das entstehende heiße Konvertgas wird hierauf in der Heißkühlstufe 5 des Kühlers 4 mit dem aus dem Sättiger 3 ablaufenden und durch die Pumpe 8 geförderten noch warmen Wasser gekühlt, wobei sich das Wasser auf höhere Temperatur erwärmt. Das in der Heißkühlstufe 5 erwärmte Wasser wird jetzt im Kreislauf vermittels der Pumpe 7 wieder auf den Sättiger gefördert, um das zu konvertierende Rohgas möglichst hoch mit Wasserdampf zu sättigen. Das die Heißkühlstufe 5 verlassende Gas wird in der Nachkühlstufe 6 des Kühlers 4 durch Berieseln mittels Frischwasser durch den Stutzen ii auf Tagestemperatur gekühlt und verläßt den Kühler 4 durch den Stutzen 12. Das erwärmte Kühlwasser der Nachkühlstufe wird durch den Stutzen 13 abgeleitet. Bei den bisher gebauten und im Dauerbetrieb befindlichen Anlagen, die entweder drucklos oder aber unter Druck arbeiten, hat sich ergeben, daß es mit Hilfe dieser beschriebenen Einrichtung nur möglich ist, etwa 50 bis 6o °/o der Wärme des im Konvertgas enthaltenen Gleichgewichtsdampfes durch den Heißwasserkreislauf zwischen Sättiger und Kühler zur Vorsättigung des zu konvertierenden Rohgases wieder nutzbar zu machen.
• Der Grund für die. geringe Sättigung liegt darin, daß das Gas von der Heißkühlstufe 5 zur Nachkühlstufe 6 _ mit einerTemperatur von etwa 5o bis 6o° (bei drucklosem Betrieb) übertritt und daß bei dieser Temperatur viel Wasserdampf in der Kühlerstufe 6 niedergeschlagen und durch den Stutzen 13 als Kondensat abgeleitet wird. Es entstehen daher auch erhebliche Kondensatverluste, deren Beseitigung angestrebt wird.
• Die Erfindungbetrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, indem fast die gesamte Abwärme des im Konvertgas enthaltenen Gleichgewichtsdampfes sowie die Überhitzungswärme des Konvertgas-Dampf-Gemisches zur Sättigung des zu konvertierenden Rohgases nutzbar gemacht wird, so daß nur noch der zur chemischen Umwandlung des C O in C 02 benötigte Wasserdampf der Anlage zugeführt werden muß. Stehen aber Gase mit hohem Kohlenoxydgehalt zur Verfügung, so kann infolge der großen anfallenden Abhitze ein Teil des Umsatzdampfes der Anlage als Kondensat zugeführt werden.
• Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, daß das zwischen dem Sättiger und Kühler der Anlage mittels Pumpen im Kreislauf geführte Heißwasser nach dem Verlassen des Sättigers durch indirekte Kühlung, z. B. in einem Röhrenkühler, weitgehend herabgekühlt und dann zur direkten Kühlung des dampfhaltigen Konvertgases verwendet wird. Im Konvertgaskühler, der in diesem Falle nur eine Kühlstufe hat, wird auf diese Weise bei drucklosem Betrieb das Konvertgas auf Tagestemperatur, z. B. auf 15 bis 25°, gekühlt und der gesamte darin enthaltene Wasserdampf kondensiert, so daß das Wasser aus dem Kühler mit der gesamten im Konvertgas enthaltenen Wärme zum Vorsättigen des Rohgases zur Verfügung steht, wodurch eine weit höhere Sättigung des Rohgases erzielt wird als bei den bisher bekannten Einrichtungen.
• Bei der Konvertierung unter Druck ist bei gleichem Effekt eine so weitgehende Herabkühlung nicht nötig. Es ist auf diese Weise in beiden Fällen möglich, etwa 8o bis go °/o der im Konvertgas enthaltenen Wärme für die Sättigung des Rohgases nutzbar zu machen. Zur Veranschaulichung ist die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Fig. 2 der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Das zu konvertierende Rohgas tritt durch den Stutzen g in den Sättiger 3 ein, der mit Heißwasser aus dem Kühler 4 mittels der Pumpe 7 berieselt wird. Das hochgesättigte Gas erhält durch den Stutzen io die zur chemischen Umsetzung noch erforderliche Dampfmenge. Im Kontakt :z des Ofens i findet die Umwandlung des C O statt. Das heiße, mit Wasserdampf vermischte Konvertgas wird hierauf in dem einstufigen Kühler 4 gekühlt und der Dampf kondensiert. Der Kühler 4 wird berieselt durch das vom Sättiger 3 abfließende und durch die Pumpe 8 geförderte Wasser, das im Röhrenkühler 14 indirekt auf Tagestemperatur gekühlt wurde und im weiteren Verlauf oben durch den Stutzen ii in den Kühler 4 eintritt.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich erhebliche wirtschaftliche Vorteile, die durch die nachstehend gegenübergestellten Beispiele erläutert werden. Beispiel i Nach der Anordnung Fig. i wurden für i ooo m3 zu konvertierendes Gas zur Verminderung seines CO-Gehaltes von 30 auf 3,5 Volumprozent bei i2 atü Druck bisher benötigt: i. Zusätzlicher Wasserdampf ....... 302 kg 2. elektrische Energie . . . . . . . . . . . . . 2,7 kWh 3. zuzusetzendes Kondensat ....... 97 kg Beispiel 2 Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Fig. 2 der Zeichnung) werden i ooo m3 zu konvertierendes Gas (Wassergas) zur Verminderung seines tO-Gehaltes von 3o auf 3,5 Volumprozent bei 12 atü Druck benötigt: i. Zusätzlicher Wasserdampf ....... 2o5 kg 2. elektrische Energie . . . . . . . . . . . . . 1,3 kWh 3. zuzusetzendes Kondensat ....... o kg Aus diesen Gegenüberstellungen geht hervor, daß das neue Verfahren gegenüber dem bisher bekannten und gebräuchlichen wesentliche wirtschaftliche Vorteile bringt, die sich in erheblicher Ersparnis an Wasserdampf und auch anelektrischer Energie fürdiePumpenantriebe, da die im Kreislauf befindliche Wassermenge bei diesem Verfahren verringert werden kann, und an Kondensat auswirken.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Ausnutzung der bei der katalytischen drucklosen oder unter Druck stattfindenden Kohlenoxyd-Oxydation mit Wasserdampf entstehenden Abwärme zur Sättigung des Rohgases mit Wasserdampf in einem Sättiger, unter Anordnung eines Heißwasserkreislaufes zwischen diesem und dem zur Kühlung des dampfhaltigen Konvertgases erforderlichen Kühler, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Ausnutzung der Abwärme das den Sättiger (3) verlassende Warmwasser durch indirekte Kühlung, z. B. in einem Röhrenkühler (r4), weitgehend herabgekühlt, dann zur einstufigen Kühlung (q.) des dampfhaltigen Konvertgases und darauf in an sich bekannter Weise wieder zur Berieselung des Sättigers (3) verwendet wird.