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Verfahren zur Herstellung von Gasgemischen, die zur Erzeugung von-Synthesegasen
oder zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen verwendbar sind, in Verbindung mit einem
Calcinierverfahren Bei der Calcinierung von Bicarbonaten, beispielsweise Natriumbicarbonat,
entstehen als Abgase Wasserdampf und Kohlendioxyd nachder Gleichung a NaHC03-> Na2C03
-h H20 -I- C02.
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Für diese Abgase, die den Wasserdampf und das Kohlendioxyd etwa zu
gleichen Volumteilen enthalten, ist bis heute keine besondere wirtschaftliche Verwendung
gefunden worden. E'§ wird zwar in der Literatur auf eine wirtschaftliche Verwertung
der Abgase der Solvay-Soda-Erzeugung hingewiesen, und es werden dort Ammoniak, Kohlendioxyd
und Wasserdampf als wieder verwendbar bezeichnet. Es ist jedoch kein Weg für die
Wiederverwendung angegeben. Inn -allgemeinen werden (N H4)2 C O3- haltiges Kondensat
und CO, wiedergewonnen. Diese Wiedergewinnung nutzt zwar zum Teil das C 02
und den Wasserdampf chemisch aus, aber eine energetische Ausnutzung des Wasserdampfes
und des Kohlendioxyds ist nicht angegeben. Weiterhin: wurde auch schon. vorgeschlagen,
dem entgasten Bicarbonat, also dem bereits zum Teil in Soda verwandelten Bicarbonat,
heiße Gase zuzugeben. Diese Gase dienen zur Entfernung des N H3, C 02 sowie des
Wasserdampfes aus den Rohstoffen
und zur besseren Zersetzung des
Biearbonats. Aber auch hier wird nichts Näheres über die Ausnutzung der Abgase,
wie Wasserdampf und Kohlendioxyd, gesagt.
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Es wurde nun. gefunden, da,ß man die bei der Calcinierung von Bicarbonaten,
insbesondere Natriumbicarbonaten, entstehenden Wasserdampf und Kohlendioxyd enthaltenden
Abgase in wirtschaftlicher Weise und unter weitestgehender Ausnutzung nicht nur
hinsichtlich der chemischen Stoffe, sondern auch hinsichtlich ihres Wärmeinhalts
weiterverwenden kann, wenn man zur Beschleunigung des Calcinierungsprozesses in
bekannter Weise Gase, die zweckmäßigerweise vorgewärmt wurden, über das zu calcinierende
Gut leitet und dabei die Zusammensetzung der Gase durch Zusatz von Sauerstoff, Stickstoff,
Kohlendioxyd oder ähnlichen so einstellt, daß das resultierende Gasgemisch ohne
weiteres für die Erzeugung von Synthesegasen zwecks Herstellung vom. Kohlenwassers.toffen
oder zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen verwendbar ist.
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So kann man über das zu calcinierende Gut Sauerstoff, Luft oder mit
Sauerstoff angereicherte Luft, die zweckmäßigerweise vorgewärmt werden, leiten,
um gemeinsam .mit den Abgasen aus dem Calcinierungsprozeß ohne zusätzliche Energiezufuhr
im Winkler-, Abstich- oder Wassergasgenerator wertvolle Synthesegase zu erzeugen.
Es können aber auch Stickstoff oder CO, als Zusatzgase verwendet und der
Sauerstoff erst bei der Vergasung zugesetzt werden. In diesen Fällen ist es ohne
weiteres möglich, Gase mit hohem CO-Gehalt zu erhalten, wie sie z. B. für die Synolsynthese
benötigt werden.
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Ist beabsichtigt, beispielsweise Kohlenwasserstoffe zu spalten, so
können die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe als Zusatzgase zur Abkürzung der Calcinierungszeit
benutzt und diese dann gemeinsam mit dann entstehenden Wasserdampf und Kohlendioxyd
ohne Aufwand weiterer Rohstoffe einem Spaltprozeß unterworfen. werden.
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Die Vorwärmung der Zusatzgase kann durch fremde Wärme oder durch die
bei der Calcinierung des NaH C 0s (z. B. durch Kohlenfeuerung) entstehenden Gase
im Wärmeaustauschverfahren erfolgen.
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Das Verfahren kann je nach dem beabsichtigten Endzweck in verschiedenster
Weise variiert werden, da die Menge der Zusatzgase vom. deren Temperatur abhängt
und somit die prozentuale Zusammensetzung der den Calcinierungsofen: verlassenden
Gase wahlweise beeinflußt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise entstehen die nachfolgendem.
Vorteile: 1. Der Calcinierungsprozeß wird bedeutend abgekürzt; 2. die Abgase des
Calcinierungsprozesses werden bei der anschließenden Synthesegaserzeugung als energiereiche
Rohstoffquelle benutzt, so daß nicht nur die chemischen Stoffe, sondern auch der
Wärmeinhalt der Abgase vollständig ausgenutzt werden; 3. durch den CO2-Gehalt der
Abgase der Calcinierung wird das erzeugte Wassergas reicher an C O als das gewöhnliche
Wassergas, was es für gewisse Synthesen besonders geeignet macht.
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Im folgenden einige Versuchsbeispiele, aus denen Menge und Zusammensetzung
der über das zu calcinierende Bicarbonat geleiteten Gase hervorgeht: r. In einem
elektrischen Versuchsofen,
40 cm lang und 4o *mm Durchmesser, in dem ein
Glasrohr von 6o cm Länge und 26 mm Durchmesser eingelassen wat, wurden Zoo g Natriumbicarbonat
eingebracht. Durch das Bicarbonat wurden bei einer Ofentemperatur von i23 bis 12q.°
821 02 von 98%iger Reinheit (also 80,3 10, und 1,71 N2) einer Temperatur von 175
bis 18q:°' geleitet. Nach 6 Stunden war das Natriumbicarbonät zu looo/o calciniert,
d. h. in Soda übergeführt. Die Abgase enthielten 821 02 (981/oig) 25,6 g C02 =13,041
C 02 und 10,2g = 1
2,70 1 Wasserdampf, so daß ein Abgas. folgender Zusammensetzung
erhalten wurde:
| 13,04 1 C 02 = 12,10/0C 02 |
| 1:2,701 H20-Dampf = 11,7% H20 |
| 80,31 02 = 74,80/0 02 |
| 1,71 N2 = 440/0 N2 |
| 1o0,0 0/0 |
Das erhaltene Gas eignet- sich bei Zugabe von C 02 für die Herstellung von stark
kohlenoxydhaltigen Synthesegasen. Bei Zugabe von, weiteren Mengen H20-Dampf können
dann die normalen Wassergase hergestellt werden. Auch durch Veränderung der Temperatur
und der Menge der Zusatzgase ist eine Veränderung der Zusammensetzung der Abgase
zu erhalten.
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Im gleichen Versuchsofen wurden bei gleicher Ofentemperatur Zoo g
Natriumbicarbonat Ohne Zusatz vorgewärmter Gase calciniert. Die Calcinierungsdauer
betrug bis zur vollständigen Calcin.ierung 6o Stunden, also die lofache Zeit gegenüber
dem obigen Verfahren. Es wurde nur das C 02 wiedergewonnen, der Dampf der Abgase
ging verloren.
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2. Im gleichen. Versuchsofen wie bei Beispiel 1 wurden 18o 1 C H4
einer Temperatur von 340 bis 348° und einer Ofentemperatur von 123 bis. 125`°' durch
Zoo g Natriumbicarbonat geleitet. Es wurden erhalten:
| 12,31 C02 = 6,o 0/0C 02 |
| 12,91 H20-Dampf = 6,3% H20 |
| 180,01 C H4 = 87,7 % C H4 |
| 100,00/0 |
Dieses Abgas kann nach Zusatz weiterer Dampf-oder C02-Mengen zur Spaltung des Methans
dienen.
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Die Calcinierungszeit betrug bei diesem Versuch nur 41/2 Stunden.
Es wurde also die Calcinierungszeit durch die Erhöhung der Temperatur und. der Menge
der Zusatzgase noch weiter erheblich gesenkt.
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Durch Änderung der Temperatur, der Mengen und der Art der Zusatzgase
kann die Zusammensetzung der Abgase in jeder gewünschten Richtung beeinflußt werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Versuchen werden auf Zoo t Na H C Os rund
1o t Dampf neben 25 t
C 02 gewonnen. Beides sind Rohstoffe, die
für Synthese- und Spaltprozesse eingesetzt werden; bei ihrer Wiederverwendung gehen
sie der Volkswirtschaft nicht verloren. Sie brauchen also nicht extra erzeugt zu
werden. Bei dem heute bereits bedeutenden und weiterhin ständig wachsenden Bedarf
an Soda ist die Erfindung besonders wertvoll, da sie es ermöglicht, die großen.
in den Abgasen der Calcinierung vorhandenen, Energiemengen unter Zugabe von 02,
C02, H20 USW. in wirtschaftlicher Weise für die Synthesegaserzeugung nutzbar
zu machen. Das Verfahren. ist besonders geeignet, die Synthesegasfabrikationen für
Ammoniak, Methanol, Syntol und sonstiger Alkohole mit der Erzeugung von Na H C 03
bzw. Soda zu koppeln, wodurch ein besonders wirtschaftliches Arbeiten gewährleistet
wird. Es werden also der Wirtschaft durch die Erfindung Energien, zugeführt, die
bisher bei der Calcinierung nutzlos verlorengingen (H20-Dampf aus C 02 gekühlt)
und im Gegenteil sogar neue Energien kosteten (Kühlwasser). Außerdem ist damit die
Möglichkeit gegeben, die einzelnen, Gase in der verschiedensten Zusammensetzung
zu erhalten oder nachher entsprechend zu mischen. Ein anderer wesentlicher Punkt
der Erfindung ist die Möglichkeit, den Calcinierungsprozeß durch die Änderung der
Menge und der Temperatur der Zusatzgase gleichzeitig zu beschleunigen.