DE887802C

DE887802C - Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Kohlenoxyd durch Um-setzen von Kohlenwasserstoffgasen mit Wasserdampf bzw. Kohlendioxyd

Info

Publication number: DE887802C
Application number: DEK2611D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1943-12-22
Filing date: 1943-12-22
Publication date: 1953-08-27

Description

Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Kohlenoxyd durch Umsetzen von Kohlenwasserstoffgasen mit Wasserdampf bzw. Kohlendioxyd Es ist bekannt, gasförmige Kohlenwasserstoffe, z. B. Kohlendestillationsgas, Erdgas oder Synthe iserestgas, in Wasserstoff und Kohlenoxyd durch Umsetzen mit W asserd,ampf oder Kohlensäure umzuwandeln. Wenn man ein Kohlenwasserstoffgas für sich auf höhere Temperaturen erhitzt, zerfällt es in Wasserstoff und elementaren Kohlenstoff. Nimmt man die Erhitzung in Gegenwart von Wasserdampf oder Kohlensäure vor und führt sie bis zu .denjenigen Temperaturen, bei denen die Zusatzstoffe reaktiv werden, so wird der entstandene elementare Kohlenstoff in Kohlenoxyd umgewandelt.
Es ist in vielen Fällen wesentlich, da.ß das erzeugte Reaktionsgas frei von elementarem Kohlen-Stoff bzw. Ruß ist. Dieser Zustand läßt sich bei den bisher bekannten Verfahren nur dann erreichen, wenn Wasserdampf und Kohlensäur, in einem beträchtlichen überschuß über die stöchiometrisch erforderliche Menge angewandt wird. Inder Praxis rechnet man meist mit einem drei- bis fünffachen Wasserdampfüberschuß. Durch die N otwendig'keit, die Rußzerlegung in Gegenwart eines erheblichen Überschusses von Wasserdampf oder Kohlensäure vorzunehmen.,ergiht sich indessen eine beträchtlich,. Verteuerung des ganzen Verfahrens, und zwar nicht nur in bezug auf die laufenden Betriebskosten, sondern auch auf die Anlagekosten.
Es ist weiter bekannt, die Spaltung von Kohlenwasserstoffgasen in Gegenwart von Wasserdampf an Kätalysaforen durchzuführen. Hierbei kommt man mit niedrigeren Temperaturen aus, was die Beseitigung des entstandenen elementaren Kohlenstoffs insofern begünstigt, als .der Kohlenstoff nicht mehr auf jene hohen Temperaturen erhitzt wird, die ihn in eine schwer reaktionsfähige, graphiitische Zustandsform umwandeln. Nachteigig bei der katalytischen Zerlegung von Kohlenwasserstofen i:st, daß das Ausgangsgas vor der Katalyse sorgfältig von Schwefelverbindungen befreit werden muß, welsche die Katalysatoren uniwirksam machen. Ein anderer Nachteil liegt darin, daßdieses Verfahren einen erheblichen Aufwand an metallenen Baustoffen bedingt und daß das Katalysatormetall, für das inabesöndere Nickel in Betracht kommt, nicht immer verfügbar ist.
Die Erfindung erreicht nun eine erhebliche Verbesserung der Umwandlung von IC-ohlenwasserstoftgacen mit Wasserdampf und Kohlensäure in Wasserstoff, und Kohlenoxyd ohne Anwendung von Katalysatoren dadurch, daß der für die Umsetzung erforderliche Wasserdampf bzw. die Kohlensäure vor .dem Inberührungbringen mit .dem Koh genwasserstoffgas hoch vorerhitzt wird, etwa auf iooo bis iaoo°, und daß der Wasserdampf alsdann mit dem kalten oder mäßig vorgewärmten Gas, welches jedoch nicht über seinen Zersetzungspunkt erhitzt worden ist, vermischt wird, worauf .dem Gemissch weitere Wärme zugeführt wird, vorzugsweise regenerativ, um die eingeleitete Umsetzung in Gang zu halten. Der anzu#,vendende Wasserdampfüberschuß beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa das eineinhalb- bis zweifache der stöchiometrisch erforderlichen Menge.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach :der Erfindung ergibt sich-bei dem angewandten geringen Dampfüberschuß eine vollständige Zerlegung :des abgespaltenen elementaren Kohlenstoffs, so d@aß das erzeugte Nutzgas praktisch rußfrei ist.
Ferner hat sich gezeigt, daß statt oder zusätzlich zu Wasserdampf auch Kohlensäure verwandt werden kann. Dies war bisher zwar theoretisch möglich, praktisch war jedoch keine Umsetzung der Kohlensäure mit dem entstehenden festen Kohlenstoff zu erreichen. Erhitzt man aber die Kohlensäure zunächst für sich" auf hohe Temperaturen, so ergibt sich eine vollständige Umsetiung. Vorteilhaft kann man die Kohlensäure, falls sie zusätzlich bzw. statt einiqs Teils des Wasserdampfes angewandt wind, für sich besonders hoch, etwa auf 1ia.oO°, vorerhitzen und getrennt vom Wusserdampf mit dem zuerst gebildeten Gas-Dampf-Gemisch vereinigen.
Der Erfinder ging von der Erwägung aus, daß die Bildung von Wasserstoff und Kohlenoxyd aus Kohlenwasserstoff einerseits und Was erdarnpf bzw. Kohlensäure andererseits abhängig von den oxydierenden Eigenschaften der Re.aktionsteilneÜmer `VVhss:erdampf und Kohlensäure ist. Oxydierend wirken aber diese ,beiden Stoffe nur bei hohen Temperaturen. Andererseits ist in Rechnung zu stellen, d@aß die Umsetzung zwischen Kohl@nstofff und WasseT:dampf bzw. Kohlensäure ein emdothermer Vorgang ist, der die Neigung hat, die Temperatur der Reaktionsteilnehmer und damit die Reaktionsgeschwindigkeit zu erniedrigen. Diese Umstände sind bei dem bisherigen Verfahren nicht berücksichtigt worden.
Der Zusatz von Kohlensäure gestattet, das Raumverhältnis C O zu H, im Endgas zu beeinflussen, was für die Erzeugung von Synthesegas in vielen Fällen vorteilhaft isst.

Claims

' PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Kohlenoxyd :durch Umsetzen von Kohlenwasserstoffgasen mitWasserdampf bzw.Kohlendioxyd bei Temperaturen oberhalb etwa @iooo° in regenerativ betriebenen Gaserhitzern in Abwesenheit von Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, :daß die etwa eineinhalbfache bis doppelte Menge des für die Umsetzung mit den Kohlenwasserstoffgasen stöchiometrisch erforderlichen Wasserdampfs oder Kohlendioxyds auf etwa io-oo°' vorerhitzt und erst dann mit kaltem oder auf Temperaturen unterhalb seines Zersetzungspunktes vorgewärmtem Kohlenwasserstoffgas vermischt und dem so erhaltenen Gemisch anschließend weitere Wärme zugeführt wird.