DE874297C

DE874297C - Verfahren zur Umsetzung kohlenoxydhaltiger Gasgemische mit Wasserdampf

Info

Publication number: DE874297C
Application number: DEM9988A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Bayer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1951-06-23
Filing date: 1951-06-23
Publication date: 1953-04-23

Description

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt/M. Es ist bekannt, aus kohlenoxydhaltigen. Gasgem.isehen durch. Umsetzung mit Wasserdampf (Konvertierung) wasserstoffreichere Gasgemische zu erzeugen. Es ist ferner bekannt, diese Umsetzung unter erhöhtem Druck :durchzuführen, wenn :das erhaltene Konvertgas anschließend bei höherem Druck behandelt wird, beispielsweise um die darin enthaltene Kohlensäure durch Waschung zu entfernen oder wenn :das Konvertgas unter Druck verarbeitet werden soll.
Die Konvertierung wird gewöhnlich in der Weise ausgeführt, daß der in dem umgesetzten Gas-Dampf-Gemisch enthaltene Dampf durch direkte Berieselung mit kälterem Wasser kondensiert wird. Mit dem dabei erhaltenen heißeren Wasser wird das ankommende Frischgas berieselt. Dadurch kann ihm aber nur ein Teil der für die Umsetzung erforderfichen Was-serdampfmenge zugeführt werden. Der Rest des Wasserdampfes wird durch Zusatz einer entsprechenden Dampfmenge aufgebracht.
Eint Nachteil dieser Arbeitsweise besteht darin, daß man: Zusatzdampf von etwas höherem Druck als :dem Arbeitsidruck der Konvertierungsanlage benötigt. Dieser Dampf ist, besonders wenn man unter erhöhtem Druck .konvertieren will, teurer als der durch Berieselung des umzusetzenden Gases gewonnene, außerdem ist für seine Erzeugung eine unter dem erforderlichen Druck betriebene Kesselanlage notwendig, die in vielen Fällen besonders für diesen Zweck errichtet werden mu.ß. Die Erfindung hat zum Ziel, die für die Konvertierung erforderliche Wasseridampfmenge in .der Konvertierungsanlage selbst ,zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird dem umlaufenden Wasser vor seinem Eintritt in den Verdampfer, in dem es mit denn umzusetzenden Gas, in Berührung kommt, so viel Wärme zugeführt, .daß es im Verdampfer die gesamte für die- Umsetzung erforderliche Wasserdampfmenge an das umzusetzende Gas -abgibt. Zur diesem Zweck wird das umlaufende Wasser, das aus der Kondensationsanlage kommt, in der es das Konvertgas abgekühlt und im Konvertgas ent> h altenen Wasserdampf kondensiert hat, durch einen Erhitzer in den Verdampfer geleitet. Zur Betheizung des Erhitzers kann Gas- oder Olhei@zung, .gegebenenfalls auch elektrische Heizung oder sogar Dampf von. niedrigerem Druck als dem Arbeitsdruck der Konvertierung verwandt werden, vorausgesetzt, daß der Druck :des für die Heizung verwandten Dampfes über dem erforderlichen Wasserdampfteildruck des für die beabsichtigte Umsetzung angewendeten Gas=Dampf-Gernisches liegt. Weiterhin kann Abwärme von anderen Prozessen verwandt werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß für die Erzeugung-,des Wasserdampfes, der für die Konvertierung notwendig ist, besonders einfache Anlagen verwendet werden können. Gleichzeitig werden die Kosten für die Wasserdampferzeugung wesentlich herabgesetzt. Dies gilt insbesondere für die Konvertierung unter Druck. Aber auch bei der Konvertierung unter normalem oder wenig erhöhtem Druck werden durch die Erfindung noch: bemerkenswerte wirtschaftliche Vorteile erreicht.
In ,den Fig. i bis 3 sind dreiverschiedene, für das. Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtungen schematisch dargestellt.
In der Zeichnung :ist i ein Verdampfer, 2 ein Wärmeaustauscher, 3 ein Kontaktofen und 4 ein Kondensator.
Aus dem Verdampfer i (Fig. i) gelangt Idas Gas-Dampf-Gemisch durch die Leitung 5 in den Wärmeaustauscher 2, in dem es mit den aus dem Kontaktofen 3 durch die Leitung 6 abströmenden. konvertierten Gas auf die Reaktionstemperatur gebracht wird. Das Gas-Dampf-Gemisch 'tritt -dann durch die Laitu,ng 7 in -den Kontaktofen 13 über, in dem die Umsetzung,des Kohlenoxyds mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlensäure unter Wärmeentwicklung stattfindet.
Das konvertierte Gas gelangt, nachdem es -im Wärmeaustauscher 2 Wärme abgegeben hat, durch die Leitung 8 in den Kondensator 4, in dem es reit Wasser berieselt wird, das durch die Leitung 9 mittels der Pumpe 1o :aus dem Verdampfer i auf den Kondensator 4. gefördert wird. Im Kondensator 4 wird Wasserdampf aus den konvertierten Gasen niedergeschlagen, das Berieselungswasser wind dabei angewärmt.
Erfindungsgemäß wird nun dieses Berieselungswasser mittels Leitung i i und Pumpe 12 einem Erhitzer 13 zugeführt, in dem seine Temperatur so weit erhöht wird, daß es im, Verdampfer i, dem es durch die Leitung 14 zuströmt, die für die Umsetzung im - Kontaktofen 3 erforderliche Wass,erdampfmenge an das -durch die Leitung 15 in den Verdampfer eintretendeAusgangsgas abgeben kann. Der Erhitzer 13 wird mittels Gasfeuerung betrieben.. Gas und Luft treten bei 16 ein, die Abgase -verlassen den Erhitzer durch die Leitung 17.
' Das umgesetzte Gas tritt aus dem Kondensator 4 abgekühlt durch d!ie Leitung 18 aus, um in bekannter Weise weiter behandelt bzw. verwertet zu werden.
In den Vorrichtungen nach Eig. 2 und 3 sind der Verdampfer i, -der Wärmeaustauscher 2, -der Kontaktofen 3 und der Kondensator 4 in derselben Weise wie in Fig. i ausgebildet und angeordnet. Doch wird nach. Fi;g. 2 Idas umlaufende Wasser mit Dampf auf die erforderliche Temperatur erhitzt. Demgemäß tritt an die Stelle des Erhitzers 13 nach Fig. i ein druckfestes Gehäuse 19, .das mit einer Heizdampfzuleitung 2o und einer Kondensatableitung 2i ausgestattet ist. Das umlaufende Wasser strömt durch die Heizschlange 22 und wird darin auf die erforderliche Temperatur erhitzt.
Nach Fig. 3 erfolgt die Erhitzung des umlau.fenden Wassers auf die für den Betrieb des Verdampfers erforderliche Temperatur mittels heißer Gase, die z. B. vorher in, einem Dampfkessel 23 einen Teil ihrer Wärme abgegeben haben. Sie werden dem Dampfkessel durch die Leitung 24 zugeführt und strömen vom Dampfkessel durch. die Leitung 25 in den Erhitzer 26, den sie durch die Leitung.27 verlassen. Das umlaufende, zuerhitzende Wasser tritt aus, der Leitung ii in den Erhitzerkörper 29 ein, um-:durch die Leitung 14 dem Verdampfer zuzufließen. Bei@spfel 1 In :dem Kontaktofen 3 nach. Fig. i werden ,stündlich i2oooNm3 Wassergas mit i8o/o Kohlenmonoxyd in der Weise umgesetzt, daß ihr Koh'lenmonoxydgehal!t auf 2,5'/o vermindert wird. Dadurch entstehen 13 800 Nm3/h Konvertgas. Das Wassergas, das bei etwa i i Atm. weiterverarbeitet werden soll, wird der Konvertierung unter einem Druck von 12 Atm. zugeführt. Für die Konvertierung sind etwa 12 ooo Nm3/h Wasserdampf erforderlich.
Um die erforderliche Wasserdampfmenge dem Wassergas ibeizumischen, werden etwa 72 m3/11 Wasser in Umlauf durch den Verdampfer i, den Kondensator 4 und den Erhitzer 13 genalten. Das kreisende Wasser wird in dem Erhitzer 13 auf etwa: 165° erwärmt. Beim Durchgang durch den Verdampfer kühlt es sieh auf etwa go bis, ioo° ab. Mit dieser Temperatur gelangt es in den Kondensator 4, wo es auf etwa 15o bis i55° erwärmt wird. Im Erhitzer 13 wird es dann um etwa io bis 15° weiter erhitzt, wofür eine verhältnismäßig geringe Gasmenge voni beispielsweise 60o Nm3/h mit einem Heizwert von etwa 16ookcal/Nm3 erforderlich istoder eine entsprechende Menge eines Gases mit einem anderen Heizwert. Die durch, die Reaktion verbrauchte Wassermenge kann -kontinuierlich oder diskontinuierlich ersetzt werden, z. B. durch Wasserzusatz aus der Leitung 31.
Beispiel 2 Nach Fig. 2 wird als Heizmittel für den Erhitzer Wasserdampf verwendet. Hierbei kommt man bei Verarbeitung der gleichen Wassergasmenge wie im Beispiel i mit 1500 kg/h Wasserdampf von 8Atm. aus. Beispiel 3 Der Betrieb des Erhitzers für das umlaufende Wasser wird besonders wirtschaftlich, wenn: für die Beheizung des Erhitzers Abgase z. B. aus einer D:ampfkesselanlage oder einem Abhitzkessel nach Fig. 3 verwendet werden, die dann mit etwa 300 bis 40o° dem Erhitzer zugeführt werden:. Man kann auf diese Weise z. B. .noch Wärme ausnutzen, die in dem für das Verfahren bereitzustellenden Wassergas nach Durchgang durch einen Abhitzkes.sel enthalten ist. In der gleichem Weise kann Wärme von Gasen ausgenutzt werden, die durch. eine Methanspaltun.g gegangen sind.

Claims

hATENTa\SPRÜGHE: i. Verfahren zur Umsetzung koblenoxy,dhaltiger Gasgemische mit Wasserdampf zwecks Gewinnung von. Wasserstoff, insbesondere bei erhöhtem Druck, gekennzeichnet durch :die Erzeugung der gesamten für die Konvertierung notwendigen Wasserdampfmenge in der Konvertierungsanlage selbst, derart, daß dem in einem Kondensator niedergeschlagenen und einem Verdampfer im Kreislauf rückgeführten Wasser vor seinem Eintritt in den Verdampfer so viel Wärme von außen zugeführt wird, daß es im Verdampfer an das durch diesen geführte Gasgemisch die erforderliche Wasserdampfmenge abgibt.
2. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch ge-,kennzeichnet., daß zur Erhitzung des umlaufenden Wassers Gas- oder Ölheizung benutzt wird.
3. Verfahren. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichinet, daß zur Erhitzung des umlaufenden Wassers Abhitze von anderen Prozessen verwandt wird. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des umlaufenden Wassers Dämpf von niedrigerer Spannung als dem Arbeitsdruck der Konvertierung, aber von höherem Druck als -dem Teildruck des Wasserdampfes in dem umzusetzenden Gas-Dampf-Gemisch verwandt wird.