-
Verfahren zur Herabsetzung des Kohlenoxydgehaltes in Verbrauchsgasen
Bei der Destillation der Kohle, insbesondere der Steinkohle, fällt neben anderen
wichtigen Nebenprodukten ein Gas an, das einen gewissen Prozentsatz Kohlenoxyd enthält,
im allgemeinen 5 bis 70/,. Während bei dem reinen Kohlendestillationsgas der Kohlenoxydgehalt
711/, kaum übersteigt, findet in der Stadtgasversorgung einmal zur Erhöhung der
Gaserzeugung und zum anderen, um den bei der Destillation erhaltenen Koks zu verwerten,
oft eine Zumischung von Wassergas,`oder Schwachgas statt, das den CO-Gehalt ganz
wesentlich heraufsetzt. Hierdurch ergeben sich CO-Gehalte im Verbrauchsgas bis zu
15 °/o, gegebenenfalls auch darüber. Dieses Kohlenoxyd ist in Verbrauchsgasen als
giftiger Bestandteil unerwünscht und vielfach Ursache zu Vergiftungserscheinungen.
-
Seit langer Zeit wird versucht, den Kohlenoxydgehalt von Verbrauchsgasen
herabzusetzen, wobei aus gesundheitlichen Gründen eine Verringerung des Kohlenoxydgehaltes
auf Z °/o und darunter angestrebt wird.
-
Bei den bekannten Verfahren zur Entfernung oder Herabsetzung des Kohlenoxydgehaltes
müssen je nach den angewandten Verfahren Nachteile in Kauf genommen werden, die
auf den verschiedensten Gebieten liegen. So kann einerseits der Kohlenoxydgehalt
des Gases durch `Zethanisierung, d. h. durch Überleiten über Kontakte und katalytischer
Umwandlung
des C 0 in Methan herabgesetzt werden. Andererseits
ist noch die Konvertierung bekannt, bei der das Kohlenoxyd mittels Wasserdampf in
Kohlensäure und Wasserstoff umgewandelt wird. In allen Fällen sind zusätzliche Kosten
für die Verringerung oder Beseitigung des Kohlenoxydgehaltes erforderlich, die eine
preisliche Verteuerung . des Gases mit sich bringen.
-
Am verbreitetsten ist wohl das obenerwähnte Konvertierungsverfahren,
das industriell an reinem Wassergas zur Wasserstoffgewinnung Verwendung findet.
Bei der Übertragung des Konvertierungsverfahrens auf Verbrauchsgase, wie Stadtgas,
treten aber sehr große Schwierigkeiten auf. So gelingt es verhältnismäßig leicht,
bei einem Kohlenoxydgehalt im Verbrauchsgas von etwa io °/o diesen auf etwa 3 %
herabzusetzen. Die weitere Senkung auf die aus gesundheitlichen Gründen eben noch
zulässigen 1% C O bereitet aber außerordentliche Schwierigkeiten. Insbesondere steigt
der Dampfverbrauch beim Versuch, niedrige CO- Gehalte, d. h. unter 3 0/0, zu erreichen,
ganz erheblich an.
-
Mit der Erfindung gelingt es nun, ohne große Schwierigkeiten den Kohlenoxydgehalt
des Verbrauchsgases in beliebiger Weise leicht zu steuern und auf 1% und darunter
zu bringen. Abgesehen von der Beseitigung der bisher aufgetretenen technischen Schwierigkeiten
tritt der weitere sehr beachtliche Vorteil ein, daß bei der Erfindung die für die
Konvertierung erforderlichen Kosten nicht nur ausgeglichen, sondern daß darüber
hinaus noch Vorteile in wirtschaftlicher Beziehung erreicht werden, weil die nach
dem neuen Verfahren anfallenden Erzeugnisse (Kohlenwasserstoff und ähnliche Verbindungen)
Verkaufsprodukte darstellen, deren Erlös höher ist als die Aufwendungen für die
Konvertierung des Verbrauchsgases.
-
Das neue Verfahren besteht in der Anwendung der an sich bekannten
Konvertierung mit einer neuen Verfahrensstufe, bei der das nach der Konvertierung
angefallene und schon von einem Teil seines Kohlenoxydes befreite Verbrauchsgas
bei Temperaturen zwischen etwa 12o und x6o° über an sich bekannte Katalysatoren
geleitet wird. Hierbei entstehen flüssige Reaktionsprodukte, insbesonder z. B. höhere
Alkohole, von denen beispielsweise Propylalkohol erwähnt sei. Diese flüssigen Erzeugnisse
erbringen einen wertvollen Verkaufserlös, so daß die nach der Erfindung vorgenommene
Behandlung ein gewünschtenfalls sogar im Heizwert verbessertes Gas erbringt, das
einen so niedrigen Kohlenoxydgehalt aufweist, daß es keine gesundheitlichen Schäden
mehr verursachen kann und daß durch die neu eingeführte Verfahrensstufe trotz der
erwähnten Verbesserungen wirtschaftlich gesehen keine zusätzlichen Kosten entstehen.
Sogar das Gegenteil ist der Fall; die Verringerung des Kohlenoxydgehaltes kann noch
einen zusätzlichen Gewinn abwerfen.
-
Die Durchführung des neuen Verfahrens gestaltet sich etwa wie folgt:
Das zu behandelnde Gas wird nach der üblichen Reinigung, wozu auch eine Feinreinigung
gehört, in einer ersten Stufe in bekannter Weise konvertiert. Dadurch wird im Sinne
des Verfahrens der Kohlenoxydgehalt des Gases auf einen bestimmten Gehalt, beispielsweise
5 bis =o °/o, herabgesetzt.
-
Ein Ausgangsgas von der Zusammensetzung C 02 Cn Hm C O H2
CH, N2 218% I.3 % I0,0 0/0 58,2 0/0 20,0 % 7,7 0/0 hat nach der Konvertierung
folgende Zusammensetzung C02 CnHm CO H2 CH4 N2 6,53% I,25 °/o 5,77% 5980 °/o I925
°/o 7,40 °/o In der nächsten Stufe wird das so vorbehandelte Gas bei gewöhnlichem
Druck oder bei mäßigem Überdruck und bei Temperaturen von etwa 12o bis 16o° über
Katalysatoren geleitet. Die Höhe der Temperatur ist von dem jeweiligen Katalysator
bzw. dessen Alter abhängig.
-
Da sich herausgestellt hat, daß die Belastung des Katalysators einen
Einfluß auf die anfallenden Produkte besitzt, ist es vorteilhaft, je nach dem Alter
bzw. der Aktivität der Kontakte die Gase im Gegenstrom zu führen.
-
Wenn auch überraschenderweise ein Nachlassen der Aktivität .kaum eintritt,
so kann es bei alten Katalysatoren, bei denen ein geringes Nachlassen der Wirksamkeit
eingetreten ist, empfehlenswert sein, die Temperatur bis auf I85° zu erhöhen. Man
hat auf diese Weise eine gute Möglichkeit, die Durchführung des Verfahrens den betreffenden
Katalysatoren bzw. deren Alter oder-Aktivität gut anzupassen.
-
So wurde nun gefunden, daß bei der Durchführung der neuen Verfahrensstufe
die Belastung des Katalysators einen gewissen Einfluß auf die anfallenden Produkte
besitzt. Es muß daher angestrebt werden, daß die Durchströmung der Kontaktmasse
im Vergleich mit anderen katalytischen Verfahren langsamer erfolgt. So wurden in
Versuchen z. B. bei Kontaktmengen vom 8o bis 12o g Gasgeschwindigkeiten von =2 1/h
angewendet. Das anfallende wertvolle Erzeugnis besteht neben anderen Stoffen in
der Hauptsache aus einem hochsiedenden flüssigen Öl, das folgende Siedeanalyse besitzt:
| Siedebeginn i72° 55% 264° |
| 5% 200° 65% 2760 |
| 15')/o 218° 75% 291, |
| 9-59o 230° 85% 3o8° |
| 35% 240' 95 % 3300 |
| 45% 252' |
aus Kohlenwasserstoffen der Siedelage 5o bis 17o° und zu io bis 2o o/o des Gesamtproduktes
aus normalem Propylalkohol.
-
Das nach dem Verfahren der Erfindung anfallende Gas hat etwa folgende
Zusammensetzung C02 CnHm CO H2 CH4 N2 7,5')/o 0,2)/o 0,9% 55,8 °/0 26,5 0/0 9,10/,
Außerdem wurden insgesamt je Kubikmeter 36 g der obenerwähnten Erzeugnisse erhalten.
-
Wie die Zusammensetzung erkennen läßt, weist das Gas einen beachtlichen
Heizwert auf, der jedoch durch die Steuerung des Verfahrens auch nach oben
oder
unten reguliert werden kann. Der unerwünschte Kohlenoxydgehalt ist völlig verschwunden
und tritt nicht etwa in einer Erhöhung des Kohlendioxydgehaltes in Erscheinung.