-
Verfahren zur Entgiftung GO-haltiger Gase Ein Weg zur Entgiftung,
d. h. der Reduzierung des C 0- Gehaltes auf r bis 2 °/o, von Stadt-, Kokerei- und
Ferngas und anderen C O-haltigen Gasen führt über die Konvertierung des CO mit Wasserdampf
zu C02 und H2, ein anderer hydriert das giftige C O mit dem im Gas vorhandenen HZ
über Katalysatoren der B. Gruppe des Periodischen Systems zu Kohlenwasserstoffen.
Hierbei entsteht in der Hauptsache '.Methan oder man arbeitet auf bei normaler Temperatur
und normalem Druck gasförmige Kohlenwasserstoffe und größere Mengen flüssiger und
fester Kohlenwasserstoffe und gegebenenfalls 02 haltige organische Verbindungen.
In letzterem Falle werden die Betriebskosten für die Durchführung der Entgiftung
ganz oder teilweise durch den Erlös der flüssigen und festen Reaktionsprodukte gedeckt.
Eine weitere Möglichkeit zur Gasentgiftung besteht in der Kombination beider Verfahren.
Diese Kombination vereinigt die Vorzüge von Konvertierung und Hydrierung, schaltet
dagegen deren Nachteile weitgehend aus. Der Nachteil der Konvertierung besteht darin,
daß das zu entgiftende Gas durch das hierbei entstehende CO, stark verdünnt
und damit in seinem Heizwert herabgesetzt wird. Das bedeutet wiederum, daß das Eintrittsgas
einen entsprechend höheren Heizwert haben muß, im Falle der Stadtgaserzeugung also
mehr Steinkohlengas und damit einen höheren Kohleeinsatz erfordert, um nach der
Entgiftung den üblichen Heizwert zu besitzen.
-
Bei der Hydrierung dagegen tritt eine mehr oder weniger große Kontraktion
auf, die vom GO-Gehalt des eintretenden Gases und der Art des verwendeten
Katalysators
abhängig ist. Durch die Kontraktion wird zwar eine Heizwerterhöhung im entgifteten
Gas erreicht, doch wird dieser Vorteil durch den erheblichen -Gasschwund wieder
mehr oder weniger aufgehoben.
-
Kombiniert man nun beide Verfahren, so kann sowohl die bei der Konvertierung
auftretende Heizwerterniedrigung durch die bei der Hydrierung sich ergebende Heizwerterhöhung
ausgeglichen werden als auch die bei der Hydrierung auftretende Kontraktion durch
die Dilatation der Konvertierung. Das bedeutet, daß die Menge des der Entgiftungsanlage
zugeführten Gases gleich der Austrittsgasmenge wird, wenn die Anteile der Konvertierung
und der Hydrierung entsprechend aufeinander abgestimmt werden. Falls gewünscht,
kann auch mehr konvertiert oder mehr hydriert werden, je nachdem ob mit derselben
Eintrittsgasmenge wenig oder viel entgiftetes Gas erzeugt werden soll bzw. ob viel
wertvolle Kohlenwasserstoffe gewonnen werden sollen (bei stärkerer C O-Hydrierung)
oder ob viel Gas abgegeben werden soll (bei stärkerer CO-Konvertierung). Diese Kombination
von Konvertierung und Hydrierung ermöglicht es also den Gaswerken, ihren Betrieb
leicht den saisonbedingten Schwankungen anzupassen, indem sie z. B. im Sommer bei
kleiner Gasabgabe mehr auf Hydrierung fahren und so den Heiz-,vert des überschüssigen
Gases in wertvolle Kohlenwasserstoffe verwandeln und im Winter mehr konvertieren
und infolgedessen mehr Gas abgeben können.
-
Diese Kombination ist bekannt; dabei ist es je nach den Betriebsverhältnissen
verschieden, ob die Konvertierung hinter oder vor die Hydrierung geschaltet wird.
In allen Fällen geht die gesamte zu entgiftende Gasmenge durch beide hintereinandergeschaltete
Anlagen.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß die Gasentgiftung viel wirtschaftlicher
durchzuführen ist, wenn Hydrierung und Konvertierung parallel geschaltet werden,
wenn also ein Teil des Gases in einer Hydrieranlage.und der andere Teil in einer
Konvertierungsanlage entgiftet wird und dann beide Restgase gemischt und dem Verbraucher
zugeführt werden.
-
Die Hydrierung oder die Konvertierung oder beide können unter normalem
oder unter erhöhtem Druck durchgeführt werden. Beispielsweise kann man, wenn es
sich um die Erzeugung von Stadtgas handelt, unter dem Druck des Stadtgasnetzes arbeiten,
z. B. von 5oo bis iooo mm WS, wobei sowohl Eisen- als auch Nickel- oder Kobaltkontakte
verwendet werden können. Bei Eisenkontakten empfiehlt es sich, in der Regel unter
erhöhtem Druck von etwa 2 Atm. und mehr zu arbeiten. Bei der Entgiftung von Ferngas
sind in vielen Fällen Drücke, die dem Druck im Ferngasnetz entsprechen oder auch
noch darüberliegen können, von Vorteil. Man kann aber auch unter normalem oder erhöhtem
Druck entgiften und dann auf den Druck der Ferngasleitung komprimieren oder gegebenenfalls
auch entspannen.
-
In der Hydrierung kann, wie an sich bekannt, im Gaskreislauf gearbeitet
werden. Auch eine zwei- oder mehrstufige Hydrierung kann sich in vielen Fällen empfehlen,
wobei man in den einzelnen Stufen mit oder ohne Gaskreislauf arbeiten kann. Auch
die Konvertierung wird zweckmäßig zweistufig durchgeführt.
-
Der Vorteil dieses neuen Verfahrens liegt darin, daß die Konvertierungsanlage
sowohl als auch die Hydrierungsanlage erheblich kleiner gebaut «-erden können, da
sich die Größe der Anlagenteile, wie z. B. der Reaktionsöfen, nach der durchgeleiteten
Gasmenge richtet. Ferner werden der Katalysatorraum und Katalysatorverbrauch erheblich
kleiner, ebenso die erforderlichen Betriebsmittelmengen, wie z. B. Strom, wenn die
Gasentgiftung in der Hydrieranlage unter erhöhtem Druck durchgeführt wird.
-
Das folgende Beispiel zeigt die Vorteile des neuen Verfahrens: iooo
Nm3 Gas von der Zusammensetzung 2:8% C021 i,90/" CnHm, 0,401`0 02, 14,60/0 C0, 54,4
% H.,' 19,5 % CH4, 6,4 0/0 N2 sollen auf 1,5 0/0 C O-Restgehalt entgiftet werden
und iooo Nm 3 Stadtgas mit einem oberen Heizwert von 4150 kcal/Nm3 geben.
-
a) Hydrierungs- und Konvertierungsanlage hintereinandergesch altet
Das gesamte Gas wird auf 2 atü komprimiert und zur Entfernung des organisch gebundenen
S auf 22o' C erhitzt und über alkalisierte Lautamasse geleitet. Die Größe des Katalysatorraumes
zur S-Entfernung beträgt 2 m3.
-
Hierauf geht das Gas in den Hydrierofen, der 5 m3 Katalysator enthält:
Hier wird es bis auf einen CO-Gehalt von 11o,2 0/0 aufgearbeitet und gelangt dann
in den Konvertierungsofen, der 6,5 m3 Katalysator enthält und das CO bis auf einen
Restgehalt von 1,5 0/0 umsetzt.
-
Es treten iooo Nm3 Gas mit folgender Zusammensetzung aus: 12,89/,
C02, i,ci °0 Cn Hm, o l)"', 02, 14 % CO, 57,0/0 H2. 2o,5 0,'o CH", 6,4 % N,; der
Heizwert beträgt 415o kcal/Nm3.
-
' b) Hydrierungs- und Konvertierungsanlage parallel geschaltet Vom
gesamten Eintrittsgas werden nur 367 Nm3 auf 2 atü komprimiert und über o,8 m3 alkalisierter
Lautamasse bei 22o" C entschwefelt. Anschließend geht das Gas über 11,8 m3 Hydrierungskatalysator,
wo es entgiftet wird. Es treten nach Abkühlung und Abscheidung der gebildeten flüssigen
und festen Kohlenwasserstoffe 292 Nm3 entgiftetes Gas folgender Zusammensetzung
aus der Anlage aus: 9,60/0 C02, 2,4 % CnHm, oll/, 02, 1,5 0,70 CO, 5o,6 % H" 27,8
070 CH4, 8,10/0 N2; der Heizwert des Gases ist 4740 kcal/Nm3.
-
Der zweite Teil des Eintrittsgases, also 633 Nm3, wird unter Normaldruck
über 4,2 m3 Konvertierungskatalysator geleitet. Es treten 7o8 Nm- folgender Zusammensetzung
aus: 14,2"/, CO., 11,7 0,'0 Cn Hm, 0 % 02, 1,3 011o C0, 59,6 011o H" 17,5
011`o CH" 5,7 0110 N2; der Heizwert beträgt 388o kcalNm3.
-
Die beiden entgifteten Gase werden nun gemischt und ergeben iooo Nm3
Stadtgas mit folgender Zusammensetzung: i2,80/0 C02, 1,90,10 CnHm, o0/0 02, 1,4
% C 0= 57.0 % H" 20,5 % C H, 6,4 0/0 N,; der Heizwert ist 415o kcal/Nm3.
-
Die Anlagen für das Verfahren gemäß der Erfindung werden also erheblich
kleiner als die für die bekannten
Verfahren benötigten, und zwar
die Hydrieranlage etwa 64 °/o, ebenso die Schwefelfeinreinigung, während die Konvertierungsanlage
etwa um 30 °/o kleiner ausgelegt werden kann als nach dem bekannten Verfahren.