DE820134C - Process for removing hydrogen and / or oxygen from gas mixtures and means therefor - Google Patents

Process for removing hydrogen and / or oxygen from gas mixtures and means therefor

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DE820134C DEB1108A DEB0001108A DE820134C DE 820134 C DE820134 C DE 820134C DE B1108 A DEB1108 A DE B1108A DE B0001108 A DEB0001108 A DE B0001108A DE 820134 C DE820134 C DE 820134C
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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren der katalytischen Vereinigung von freiem Wasserstoff und freiem Sauerstoff zu Wasser in flammenloser Verbrennung, um auf diese Weise Wasserstoff und bzw. oder Sauerstoff aus Gasgemischen abzuscheiden. Diese Abscheidung, nicht die Herstellung des in der Natur im Überfluß vorhandenen Wassers ist das Ziel der Erfindung. Die Erfindung bsruht auf der Verwendung eines bestimmten Katalysators, der für diesen besonderen Verwendungszweck auf einem bestimmten Träger niedergeschlagen wird. Diese Kombination steigert außerordentlich die Wirksamkeit dieses katalytischen Verfahrens und damit aller der technischen Verfahren, bei welchen diese katalytische Reaktion von Bedeutung ist, beispielsweise die Reinigung und die Reinheitsbestimmung von Gasen, die Gewinnung von Stickstoff aus der Luft usw.The invention relates to a process for the catalytic combination of free hydrogen and free oxygen to water in flameless combustion, in this way hydrogen and resp. or to separate oxygen from gas mixtures. This deposition, not the production of that in nature abundant water is the aim of the invention. The invention is based on use of a specific catalyst, which is based on a specific use for this particular purpose Bearer is knocked down. This combination greatly increases the effectiveness of this catalytic Process and thus all of the technical processes in which this catalytic reaction of importance is, for example, the purification and the determination of the purity of gases, the extraction of nitrogen from the air, etc.

Der klassische Katalysator für diese Reaktion war metallisches Kupfer. Man hat auch versucht, Katalysatoren aus Edelmetallen der Platingruppe zu verwenden. Aber obwohl einige von ihnen bei einer Reihe von chemischen Reaktionen eine gute Wirkung haben, sind sie alle doch in vieler Hinsicht ungenügend, wenn sie für die katalytische Verbrennung von freiem Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden. Sie erfordern im allgemeinen hohe Temperaturen, meist über 200°. Keiner von ihnen ist in dem technisch wichtigen Falle zuverlässig, wenn die Reaktion bei Zimmertemperatur in Gang gebracht und nur Spuren von Wasserstoff und bzw. oder Sauerstoff abgeschieden werden sollen. Sie sind auch ohne praktischen Wert, wenn für technische Zwecke ein schneller Gasstrom bei Zimmertemperatur und kurzer Kontaktzeit mit verhältnismäßig kleinen Katalysatormengen behandeltThe classic catalyst for this reaction was metallic copper. They also tried catalysts made of precious metals of the platinum group to be used. But although some of them at a number chemical reactions have a good effect, but they are all inadequate in many respects, when used for the catalytic combustion of free hydrogen and oxygen. she generally require high temperatures, usually above 200 °. Neither of them are technical at that important trap reliable when the reaction is started at room temperature and only traces of hydrogen and / or oxygen are to be separated. They are also of no practical value, if for technical purposes a rapid gas flow at room temperature and a short contact time with treated relatively small amounts of catalyst

werden muß. Aus diesen und anderen Gründen hat die katalytische Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff in der Praxis nur beschränkte Anwendung gefunden.must become. For these and other reasons, the catalytic association of hydrogen and Oxygen found only limited use in practice.

Demgemäß hat die Erfindung ein Verfahren der katalytischen Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff zum Gegenstand, welches sich bei Zimmertemperatur voll wirksam durchführen läßt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welchesAccordingly, the invention has a method of catalytically combining hydrogen and oxygen to the subject, which can be carried out fully effectively at room temperature. Another The invention is a method which

ίο selbst bei kurzer Kontaktzeit zwischen Gas und Katalysator ηοΛ voll leistungsfähig bleibt. Die Erfindung hat weiterhin ein Verfahren zum Gegenstand, welches die Aufgabe erfüllt, selbst extrem kleine Mengen von Wasserstoff und Sauerstoff in Gasgemischen miteinander zu verbinden. Weitere Gegenstände und Vorzüge der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.ίο even with a short contact time between gas and Catalyst ηοΛ remains fully efficient. The invention further relates to a method which fulfills the task, even extremely small ones To combine quantities of hydrogen and oxygen in gas mixtures. Other items and advantages of the invention will become apparent from the following description.

Viele technische Verfahren erfordern Gase oder Gasgemische, welche im wesentlichen frei von Wasser-Many technical processes require gases or gas mixtures which are essentially free of water

ao stoff oder Sauerstoff oder beiden sein müssen oder welche nur eine kontrollierte Menge dieser Gase enthalten dürfen. So besteht beispielsweise in der Technik ein starkes Bedürfnis für Wasserstoff oder andere Gase, beispielsweise inerte Gase, wie Argon, Neon,ao substance or oxygen or both or which only contain a controlled amount of these gases to be allowed to. For example, there is a strong need for hydrogen or others in technology Gases, for example inert gases such as argon, neon,

Helium, Stickstoff, Methan, Äthan, Kohlendioxyd und andere, in denen der Sauerstoffgehalt unter einem kritischen Wert bleibt, der unter Umständen nur einige Tausendstel Prozent betragen darf. Die handelsüblichen Gase enthalten indessen im allgemeinen als Verunreinigung eine gewisse Zumischung von Sauerstoff, häufig 0,5 Volumprozent oder mehr, und die Beseitigung einer derartigen Verunreinigung ist von größter technischer Bedeutung. Selbst ein im wesentlichen reines Gas kann während seiner Verwendung mit Sauerstoff verunreinigt werden, und eine derartige Verunreinigung kann unerwünscht sein. Es gibt auch eine Reihe von Verfahren, bei denen ein bestimmtes Gas aus seinem Gemisch mit Sauerstoff oder Wasserstoff oder beiden isoliert wird, beispielsweise Stickstoff bei seiner Gewinnung aus der Luft.Helium, nitrogen, methane, ethane, carbon dioxide and others in which the oxygen content is below one remains the critical value, which may only be a few thousandths of a percent. The commercially available However, gases generally contain a certain amount of oxygen as an impurity, often 0.5 volume percent or more, and the elimination of such contamination is of greatest technical importance. Even an essentially pure gas can be used during its use may be contaminated with oxygen, and such contamination may be undesirable. There are also a series of processes in which a certain gas is formed from its mixture with oxygen or hydrogen or both, for example nitrogen when recovered from air.

Alle diese Verfahren erfordern die Beseitigung von Sauerstoff oder Wasserstoff oder beiden aus einem Gasgemisch durch katalytische Vereinigung von Sauerstoff und Wasserstoff. Die Reinigung der Gase von Sauerstoff kann beispielsweise so erfolgen, daß man den Sauerstoff mit Wasserstoff katalytisch vereinigt, welcher entweder von Anfang an in dem Gas als Bestandteil enthalten sein kann, beispielsweise wenn das von Sauerstoff zu reinigende Gas aus Wasserstoff besteht, oder welcher dem betreffenden Gas eben zum Zwecke der katalytischen Vereinigung mit Sauerstoff und damit zur Beseitigung des letzteren absichtlich in einem bestimmten Prozentsatz zugemischt wird. So kann man Stickstoff aus der Luft gewinnen, indem man den Sauerstoff der Luft mit zu diesem Zwecke hinzugesetztem Wasserstoff katalytisch vereinigt, wobei Stickstoff als der einzige wesentliche Rückstand hinterbleibt.All of these procedures require the removal of oxygen or hydrogen or both from either Gas mixture through the catalytic combination of oxygen and hydrogen. The purification of the gases of oxygen can, for example, be carried out in such a way that the oxygen is catalytically combined with hydrogen, which can either be included as a component in the gas from the start, for example if the gas to be purified from oxygen consists of hydrogen, or which of the gas in question for the purpose of catalytic association with oxygen and thus to eliminate the latter on purpose is added in a certain percentage. This is how you can get nitrogen from the air, by catalytically combining the oxygen in the air with hydrogen added for this purpose, leaving nitrogen as the only significant residue.

Es wurde gefunden, daß die katalytische Vereinigung von Sauerstoff und Wasserstoff mit bester Leistungsfähigkeit durchgeführt werden kann, indem man einen Katalysator aus Palladium verwendet, welches auf einem Träger aus der aus Aluminiumoxyd und Zirkondioxyd bestehenden Gruppe niedergeschlagen ist. Ein derartiger Kontakt zeichnet sich vor den anderen, bisher für die Oxydation von Wasserstoff bekannten Kontakten durch seine hohe Wirksamkeit bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise Zimmertemperatur aus. Die Reaktion in Gegenwart eines solchen Kontaktes ist deshalb nicht allein dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Zimmertemperatur stattfindet, sondern auch durch ihre außerordentlich hohe Wirksamkeit, beispielsweise das Vermögen, Sauerstoff und Wasserstoff selbst bei den geringsten Mengen der Reaktionsteilnehmer schnell zu vereinigen. Die Reaktion weist ferner den Vorteil auf, daß die katalytische Aktivität des Kontaktes unbeeinträchtigt bleibt, wenn dieser gelegentlich oder längere Zeit hindurch hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Der Kontakt arbeitet also sowohl bei niedrigen als auch bei entweder beabsichtigten oder von der Verbrennungswärme des Wasserstoffs herrührenden hohen Temperaturen einwandfrei. Es ist besonders bemerkenswert, daß die Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart des erfindungsgemäßen Kontaktes äußerst schnell erfolgt, so daß nur sehr kurze Kontaktzeiten zwischen dem Gas und dem Katalysator erforderlich sind.It has been found that the catalytic association of oxygen and hydrogen is one of the best Performance can be carried out by using a catalyst made of palladium, which is deposited on a carrier selected from the group consisting of alumina and zirconia is. Such a contact stands out before the others, so far for the oxidation of hydrogen known contacts due to its high effectiveness at low temperatures, for example room temperature the end. The reaction in the presence of such a contact is therefore not solely due to this characterized in that it takes place at room temperature, but also by its extraordinarily high level Effectiveness, for example, the ability to oxygen and hydrogen even in the smallest amounts to quickly unite the respondents. The reaction also has the advantage that the catalytic Contact activity remains unaffected if this is occasional or for a long period of time is exposed to high temperatures through it. So the contact works at both low and at either intentional or resulting from the heat of combustion of the hydrogen high temperatures perfectly. It is particularly noteworthy that the union of hydrogen and oxygen in the presence of the contact according to the invention takes place extremely quickly, so that only very short contact times between the gas and the catalyst are required.

Die große Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäß verwendeten Kontaktes bei der Vereinigung selbst der geringsten Spuren von Sauerstoff mit Wasserstoff hat sich sowohl bei Versuchen als auch im praktischen Betrieb erwiesen. So wurde beispielsweise gemäß einer im »Journal of Chemical Physics«, 12, 295 bis 299, beschriebenen Untersuchungsmethode gewöhnlicher handelsüblicher Tankwasserstoff mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 0,1 Volumprozent bei Zimmertemperatur durch eine einen Palladium-Tonerde-Kontakt enthaltende Reaktionskammer und dann weiter in eine andere Kammer geführt, welche einen an Kieselsäuregel adsorbierten phosphoreszierenden Farbstoff enthielt. Es zeigte sich, daß die Phosphoreszens auf 27°/0 ihrer normalen Intensität herabgesetzt wurde. Das zeigt an, daß der Sauerstoffgehalt des Gases nach der Reduktion des ursprünglich vorhandenen Sauerstoffes nur noch in der Größenordnung von einem Teil Sauerstoff in 10 Millionen Teilen Gas anwesend war.The great efficiency of the contact used according to the invention in combining even the smallest traces of oxygen with hydrogen has been shown both in tests and in practical operation. For example, according to an investigation method described in the "Journal of Chemical Physics", 12, 295 to 299, ordinary commercially available tank hydrogen with an oxygen content of about 0.1 percent by volume at room temperature through a reaction chamber containing a palladium-alumina contact and then further into a out another chamber which contained a phosphorescent dye adsorbed on silica gel. It was found that the phosphorescence was lowered to 27 ° / 0 of its normal intensity. This indicates that the oxygen content of the gas after the reduction of the originally present oxygen was only in the order of one part oxygen in 10 million parts gas.

Der erfindungsgemäß zur katalytischen Vereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff verwendete Kontakt ist demnach noch bei Zimmertemperaturen voll leistungsfähig. In dieser Hinsicht unterscheidet er sich scharf von anderen Kontakten, und zwar sowohl von solchen, bei denen zwar auch Palladium als Katalysatormetall verwendet wird, das aber auf anderen Trägern niedergeschlagen ist, als auch von solchen, bei denen andere, auf geeigneten Trägern niedergeschlagene Edelmetalle verwendet werden.The contact used according to the invention for the catalytic combination of hydrogen and oxygen is therefore still fully efficient at room temperature. In this respect he makes a difference sharply from other contacts, both from those in which palladium as well Catalyst metal is used, but which is deposited on other supports, as well as from those in which other precious metals deposited on suitable carriers are used.

Der Unterschied zwischen den erfindungsgemäßen und anderen zur Vereinigung von Sauerstoff und Wasserstoff benutzten Kontakten und ihre Überlegenheit über Kontakte aus anderen Edelmetallen gerade für den besonderen Verwendungszweck der Vereinigung von freiem Wasserstoff und Sauerstoff kann an Hand der experimentell ermittelten Wirksamkeit derartiger Kontakte gezeigt werden. Zur PrüfungThe difference between the invention and others for the union of oxygen and Hydrogen used contacts and their superiority over contacts made from other precious metals especially for the special purpose of combining free hydrogen and oxygen can be shown on the basis of the experimentally determined effectiveness of such contacts. For testing

der verschiedenen Katalysatoren wurde gereinigter und getrockneter Wasserstoff verwendet, dem eine abgemessene Menge Sauerstoff zugesetzt war, der elektrolytisch mittels eines Stromes von 900 mA erzeugt wurde. Der auf diese Weise verunreinigte Wasserstoff wurde durch Kontaktzellen geleitet, die aus den betreffenden Katalysator enthaltenden 12 mm weiten Glasröhren bestanden. Die Zellen befanden sich in einem auf 25 bis 270 gehaltenen Wasserbad.of the various catalysts, purified and dried hydrogen was used, to which a measured amount of oxygen was added, which was generated electrolytically by means of a current of 900 mA. The hydrogen contaminated in this way was passed through contact cells which consisted of 12 mm wide glass tubes containing the catalyst in question. The cells were in a 25 to 27 0 held water.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffs in den Zellen wurde zwischen 30 und 120 l/'Std. verändert, während die Sauerstofferzeugung konstant gehalten wurde. Nach dem Verlassen der Kontaktzellen wurde der Sauerstoffgehalt des Wasserstoffs bestimmt. Die nachfolgenden Tabellen zeigen die Wirksamkeit der verschiedenen Kontakte bei der katalytischen Vereinigung voi Wasserstoff und Sauerstoff. Es wurde sowohl das Katalysatormetall als auch das Trägermaterial variiert. Tabelle I enthält die Ergebnisse einer Versuchsreihe, die mit einem Kontakt aus 0,5 Gewichtsprozent Palladium auf einem Träger aus aktivierter Tonerde in Form von Kügelchen von 4 mm Durchmesser durchgeführt wurden. Es wurden fünf palladinierte Kügelchen, etwa 360 mg, verwendet. Tabelle II gibt das Ergebnis einer Versuchsreihe wieder, bei welcher der Kontakt der gleiche war wie der in der ersten Versuchsreihe (Tabelle I) verwendete, jedoch mit der Abweichung, daß das Katalysatormetall (0,5 Gewichtsprozent) aus gleichen Mengen von Palladium und Platin bestand. Der Ausdruck Wirksamkeit in den Tabellen bezieht sich auf den Logarithmus der Reinigung P, welche eine gegebene Katalysatormenge bei einer Norrmlströmungsgeschwindigkeit bei Zimmertemperatur erzielt. Diese Reinigung ist definiert als das Verhältnis der Sauerstoffkonzentrationen in dem Gas vor und nach der Kontaktzelle. Die Reinigung F bei einer beliebigen Strömungsgeschwindigkeit M bestimmt sich zuThe flow rate of hydrogen in the cells was between 30 and 120 l / 'hour. changed while the oxygen production was kept constant. After leaving the contact cells, the oxygen content of the hydrogen was determined. The tables below show the effectiveness of the various contacts in catalytically combining hydrogen and oxygen. Both the catalyst metal and the support material were varied. Table I contains the results of a series of tests which were carried out with a contact of 0.5 percent by weight palladium on a support made of activated alumina in the form of spheres 4 mm in diameter. Five palladium-plated beads, approximately 360 mg, were used. Table II gives the result of a series of tests in which the contact was the same as that used in the first series of tests (Table I), with the difference that the catalyst metal (0.5 percent by weight) consisted of equal amounts of palladium and platinum . The term effectiveness in the tables refers to the logarithm of the purification P which a given amount of catalyst achieves at a normal flow rate at room temperature. This purification is defined as the ratio of the oxygen concentrations in the gas before and after the contact cell. The cleaning F at any flow rate M is determined

== ρρ

woraus M χ log F = log P folgt. Die Wirksamkeit (log P) wird ermittelt durch Messung von F bei bekannten Strömungsgeschwindigkeiten.from which M χ log F = log P follows. The effectiveness (log P) is determined by measuring F at known flow rates.

Tabelle ITable I.

Versuchs
nummerAttempt
number Strömungs
geschwindigkeit
M
l'hFlow
speed
M.
l'h Reinigungs
faktor
F Cleaning
factor
F. Λί χ log FΛί χ log F '"1
2 .... '"1
2 .... 49.3
72,5
92,3
120,0
32,7
47-8
67.5
89,4
120,049.3
72.5
92.3
120.0
32.7
47-8
67.5
89.4
120.0 5.73
4,68
3,48
2,93
21,00
9.95
5.24
3.93
2,925.73
4.68
3.48
2.93
21.00
9.95
5.24
3.93
2.92 43.0
48,5
50,0
56,0
46,5
47,5
48,5
53,0
55,543.0
48.5
50.0
56.0
46.5
47.5
48.5
53.0
55.5

Der Durchschnittswert von M χ log F beträgt demnach 50, was einer Wirksamkeit von 139 pro Gramm Kontakt und einer Wirksamkeit von 278 pro 10 mg Palladium entspricht.The average value of M χ log F is accordingly 50, which corresponds to an effectiveness of 139 per gram of contact and an effectiveness of 278 per 10 mg of palladium.

Tabelle IITable II

Versuchs
nummerAttempt
number Strömungs
geschwindigkeit
M
l/hFlow
speed
M.
l / h Reinigungs
faktor
F Cleaning
factor
F. M χ log F M χ log F f
I I
2 f
I I
2 38,9
5O,O
67,8
90,7
122,0
33,3
48,6
71,0
95,o
120,038.9
5O, O
67.8
90.7
122.0
33.3
48.6
71.0
95, o
120.0 9,90
6,20
4.27
3,02
2,44
13,85
7.65
4,8o
3,42
2,939.90
6.20
4.27
3.02
2.44
13.85
7.65
4.80
3.42
2.93 39,0
40,0
42,5,
43,5
47,0
38,0
43.0
48,5
50,5
56,039.0
40.0
42.5,
43.5
47.0
38.0
43.0
48.5
50.5
56.0

Der Durchschnittswert von M χ log F beträgt hier 45, was einer Wirksamkeit von 125 pro Gramm Kontakt und einer Wirksamkeit von 250 pro 10 mg Palladium + Platin entspricht.The average value of M χ log F here is 45, which corresponds to an effectiveness of 125 per gram of contact and an effectiveness of 250 per 10 mg of palladium + platinum.

Die Versuche ergeben also eine Wirksamkeit von 278 bei einem 0,5 gewichtsprozentigen Palladium-Tonerde-Kontakt (Tabelle I) und 250 bei einem 0,25-gewichtsprozentigen Palladium-, 0,25gewichtsprozentigen Platin-Tonerde-Kontakt, jeweils bezogen auf 10 mg Katalysatormetall. Um diese hohe Wirksamkeit zahlenmäßig in Vergleich zu setzen mit der Wirksamkeit anderer Kontakte, sei darauf hingewiesen, daß bei Vergleichsversuchen die Wirksamkeit eines 0,5 gewichtsprozentigen Platin-Tonerde-Kontaktes 127 betrug. Selbst bei Verwendung von Palladium auf anderen Trägern ergaben die optimalen Werte wesentlich geringere Wirksamkeiten, beispielsweise 54 für einen 0,5gewichtsprozentigen Palladium-Aktivkohle-Kontakt. The tests result in an effectiveness of 278 with a 0.5 percent by weight palladium-alumina contact (Table I) and 250 for a 0.25 weight percent palladium, 0.25 weight percent Platinum-alumina contact, based in each case on 10 mg of catalyst metal. To this high effectiveness to be numerically compared with the effectiveness of other contacts, it should be noted that that in comparative tests the effectiveness of a 0.5 weight percent platinum-alumina contact 127 was. Even when using palladium on other carriers, the optimal results were obtained Values of significantly lower effectiveness, for example 54 for a 0.5 percent by weight palladium-activated carbon contact.

Das Trägermaterial der erfindungsgemäß verwendeten Kontakte, nämlich Aluminiumoxyd, insbesondere dehydratisiertes Aluminiumoxyd, wie aktivierte Tonerde oder wasserfreies Aluminiumoxyd, oder Zirkondioxyd, kann in jeder geeigneten Form verwendet werden, beispielsweise gekörnt oder als Tabletten, Kügelchen u. dgl. Das Palladium, das als Katalysatormetall auf dem Träger niedergeschlagen ist, kann in jeder gewünschten Menge verwendet werden. Es zeigte sich beispielsweise, daß selbst noch so geringe Mengen wie 0,01 Gewichtsprozent Palladium zufriedenstellende Ergebnisse zeitigen. Wenn sich auch keine bestimmte obere Grenze für das auf der Oberfläche des Trägers befindliche Palladium angeben läßt, so wird es doch im allgemeinen nicht zweckmäßig sein, mehr als 1 Gewichtsprozent Palladium zu nehmen. Immerhin kann man auch größere Mengen verwenden. Insbesondere empfiehlt sich ein Kontakt, der 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent PalladiumThe carrier material of the contacts used according to the invention, namely aluminum oxide, in particular dehydrated alumina, such as activated alumina or anhydrous alumina, or Zirconia, can be used in any suitable form, such as granular or as Tablets, spheres and the like. The palladium, which is deposited as a catalyst metal on the support can be used in any desired amount. It turned out, for example, that even still amounts as little as 0.01 weight percent palladium give satisfactory results. if there is also no specific upper limit given for the palladium located on the surface of the support it will generally not be expedient to use more than 1 percent by weight of palladium gain weight. At least you can use larger amounts. In particular, one is recommended Contact containing 0.1 to 0.5 weight percent palladium

enthält, welches gleichförmig über die Oberfläche des Aluminiumoxyd- oder Zirkondioxydträgers verteilt ist. Die Kontaktmasse kann auch andere katalytische oder nichtkatalytische Metalle oder Verbindungen enthalten, beispielsweise andere Metalle der ,Platingruppe außer Palladium.contains, which is distributed uniformly over the surface of the aluminum oxide or zirconium dioxide carrier is. The contact mass can also contain other catalytic or non-catalytic metals or compounds contain, for example, other metals of the platinum group besides palladium.

Die Vereinigung von Sauerstoff und Wasserstoff ist von einer Wärmeentwicklung begleitet. Die Temperaturerhöhung beträgt etwa i6o° für die Reduktion von ι Volumprozent Sauerstoff in einem Wasserstoffstrom.The union of oxygen and hydrogen is accompanied by the development of heat. the The temperature increase is about 160 ° for the reduction of ι percent by volume of oxygen in one Hydrogen stream.

Wenn deshalb die Gesamtmenge an Sauerstoff in dem Gasgemisch weniger als etwa 3 Volumprozent beträgt, dessen katalytische Vereinigung mit 6 Volumprozent Wasserstoff eine Temperatur von etwa 500? erzeugen würde, so kann man den gesamten Sauerstoff auf einmal reduzieren. Aus Sicherheitsgründen empfiehlt es sich indessen, wesentlich unterhalb dieser Maximaltemperatur zu bleiben. Wenn derTherefore, if the total amount of oxygen in the gas mixture is less than about 3 percent by volume whose catalytic association with 6 percent by volume of hydrogen has a temperature of about 500? would produce, you can reduce all of the oxygen at once. For safety reasons however, it is advisable to stay well below this maximum temperature. If the

ao Sauerstoffgehalt höher als etwa 2 bis 3 Volumprozent ist, ist es deshalb zweckmäßig, die katalytische Reaktion, das heißt die Reduktion des Sauerstoffs, stufenweise durchzuführen, indem man nicht mehr als 2 bis 3 Volumprozent Sauerstoff auf einmal reduziert. Dieser Stufenprozeß wird so durchgeführt, daß man das Gasgemisch entweder durch eine Reihe von Kontaktzellen, also Verbrennungskammern, welche den Katalysator enthalten, oder im Kreislauf wiederholt durch eine und dieselbe Kammer führt und dabei in beiden Fällen zweckmäßig zwischendurch kühlt. Auf diese Weise wird der Sauerstoffgehalt stufenweise verringert. Damit die Temperatur unter 500° bleibt, wird der Wasserstoffgehalt des in die Reaktionskammer eintretenden Gasgemisches bei jeder Reduktionsstufe so geregelt, daß er nicht mehr als 6 Volumprozent beträgt, wodurch die Gewähr gegeben ist, daß nicht mehr als 3 Volumprozent Sauerstoff reagieren können, selbst wenn das Gasgemisch viel mehr Sauerstoff enthält. Wenn der Gehalt an Sauerstoff wesentlich weniger als 3 Volumprozent beträgt, ist keine Beschränkung des Wasserstoffs nötig, da höchstens 6 Volumprozent Wasserstoff genügend Sauerstoff zur Reaktion finden und somit die Temperatur nicht auf über 500° steigen kann.If the oxygen content is higher than about 2 to 3 percent by volume, it is therefore advisable to use the catalytic Reaction, i.e. the reduction of oxygen, to be carried out in stages by no more than 2 to 3 percent by volume of oxygen reduced at one time. This step process becomes like this carried out that the gas mixture either through a series of contact cells, i.e. combustion chambers, which contain the catalyst, or repeatedly circulates through one and the same chamber, and in both cases expediently cools in between. In this way the oxygen content is gradually reduced. In order to the temperature remains below 500 °, the hydrogen content of the entering the reaction chamber Gas mixture regulated at each reduction stage so that it does not exceed 6 percent by volume which guarantees that no more than 3 percent by volume of oxygen will react can even if the gas mixture contains much more oxygen. When the oxygen content is significantly less than 3 percent by volume, no restriction of the hydrogen is necessary, since at most 6 percent by volume hydrogen will find enough oxygen to react and thus the temperature cannot rise above 500 °.

Ein Stufenverfahren unter Begrenzung des Wasserstoffgehaltes würde sich beispielsweise dann empfehlen, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung des Sauerstoffs aus der Luft (etwa 21 Volumprozent) verwendet wird. Dies ist für verschiedene Zwecke erwünscht, beispielsweise für die Gewinnung von Stickstoff als Rückstand aus der Luft oder bei der Herstellung eines Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches zur Ammoniaksynthese oder zur Herstellung einer inerten Atmosphäre oder zur Aufrechterhaltung oder Kontrolle einer solchen, die notwendig ist beispielsweise zum Schutz der darin befindlichen Gegenstände vor der Zerstörung oder Verschlechterung durch Sauerstoff, Wie Lebensmittel, Maschinenteile o. dgl., und für andere Zwecke.A step process with limitation of the hydrogen content would be recommended, for example, if the method according to the invention for removing the oxygen from the air (about 21 percent by volume) is used. This is desirable for various purposes, for example for the extraction of Nitrogen as a residue from the air or in the production of a nitrogen-hydrogen mixture Ammonia synthesis or to create an inert atmosphere or for maintenance or control one that is necessary, for example, to protect the objects inside the destruction or deterioration by oxygen, such as food, machine parts, etc., and for other purposes.

Die infolge der Reduktion des Sauerstoffs eintretende Temperaturerhöhung kann auch zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gasgemisches benutzt werden. Da nämlich der Wirkungsgrad der katalytischen Reaktion so groß ist, daß einem Gasgemisch im wesentlichen die Gesamtmenge an Sauerstoff durch sie entzogen wird, zeigt die Temperaturerhöhung tatsächlich den ursprünglichen Sauerstoffgehalt des Gasgemisches an. Umgekehrt zeigt eine ausbleibende Temperaturerhöhung die Abwesenheit von Sauerstoff an.The increase in temperature that occurs as a result of the reduction in oxygen can also be used to determine the oxygen content of a gas mixture can be used. Because the efficiency of the catalytic reaction is so large that a gas mixture essentially the total amount of oxygen is withdrawn by it, the temperature increase actually shows the original oxygen content of the gas mixture. Conversely, a lack of temperature increase indicates the absence of oxygen.

Die katalytische Reaktion ist natürlich von der Bildung von Wasser begleitet, welches man, wenn es erwünscht oder erforderlich ist, aus dem Gas entfernen kann. Das kann durch Verwendung von adsorbierendem Material, wie aktivierte Tonerde, Kieselsäuregel o. dgl., oder durch Entwässerungsmittel, wie Phosphorpentoxyd, Calciumchlorid, Magnesiumperchlorat o. dgl., oder durch Kondensation mittels Kühlung erfolgen.The catalytic reaction is of course accompanied by the formation of water, which, when it is is desired or necessary, can remove from the gas. This can be done by using adsorbent Material, such as activated clay, silica gel or the like, or by means of dehydrating agents, such as Phosphorus pentoxide, calcium chloride, magnesium perchlorate o. The like., Or by means of condensation Cooling take place.

Bei der erfindungsgemäßen Vereinigung von Sauerstoff und Wasserstoff löst der Katalysator die Reaktion von selbst aus. Infolgedessen kommt die Reaktion durch bloßen Kontakt zwischen Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines derartigen Katalysators in Gang und läuft mit großer Geschwindigkeit ab. Eine Erhitzung ist nicht erforderlich.When oxygen and hydrogen are combined according to the invention, the catalyst triggers the reaction by itself. As a result, the reaction occurs through mere contact between hydrogen and Oxygen in the presence of such a catalyst starts up and drains off at great speed. Heating is not required.

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Entfernung von freiem Wasserstoff und bzw. oder freiem Sauerstoff aus Gasgemischen durch flammenlose katalytische Vereinigung von freiem Wasserstoff und freiem Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man ein derartiges Gasgemisch mit einem Palladiumkatalysator in Kontakt bringt, der auf einem Träger aus der Gruppe Aluminiumoxyd und Zirkondioxyd niedergeschlagen ist.1. Process for removing free hydrogen and / or free oxygen from gas mixtures by flameless catalytic association of free hydrogen and free oxygen, characterized in that one brings such gas mixture with a palladium catalyst in contact, which is on a Carrier from the group of aluminum oxide and zirconium dioxide is deposited. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen mit Palladiumdehydratisierten Tonerdekontakt verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that that a palladium dehydrated alumina contact is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen mit Palladium aktivierten Tonerdekontakt verwendet.3. The method according to claim 1, characterized in that that an alumina contact activated with palladium is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasgemisch so lange mit den gekennzeichneten Kontakten in Berührung bringt, bis zumindest eines der beiden Gase, Wasserstoff oder Sauerstoff, im wesentlichen entfernt ist.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the gas mixture is so long with the marked contacts until at least one of the two gases, Hydrogen or oxygen, is substantially removed. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Luft, welcher bis zu 6 Volumprozent Wasserstoff zugesetzt sind, mit den gekennzeichneten Kontakten in Berührung bringt, um den zugesetzten Wasserstoff mit dem in der Luft enthaltenen freien Sauerstoff katalytisch zu Wasser zu verbrennen, das Wasser entfernt und den zurückbleibenden Stickstoff rein oder mit einem kontrollierten Gehalt an Wasserstoff auffängt.5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that air, which up to 6 percent by volume of hydrogen are added, with the marked contacts in contact brings to the added hydrogen catalytically with the free oxygen contained in the air to burn into water, remove the water and purify the remaining nitrogen or with a controlled content of hydrogen. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren stufenweise wiederholt, bis die dem Verfahren unterworfene Luft praktisch sauerstofffrei ist.6. The method according to claim 5, characterized in that the process is carried out in stages repeatedly until the air subjected to the process is essentially free of oxygen. 7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 zur Bestimmung des Sauerstoffs in einem gas-7. Application of the method according to claim 4 for determining the oxygen in a gas förmigen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch die katalytische Reaktion verursachte Temperaturerhöhung mißt.shaped medium, characterized in that one caused by the catalytic reaction Measure temperature increase. 8. Kontaktmasse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ι bis 7, bestehend aus Kügelchen aus aktivierter Tonerde mit darauf niedergeschlagenem Palladium.8. contact compound for carrying out the method according to claim ι to 7, consisting of Activated clay spheres with palladium deposited on them. 9. Kontaktmasse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Palladiumgehalt von 0,5 Gewichtsprozent. 9. Contact compound according to claim 8, characterized by a palladium content of 0.5 percent by weight. O 2155 10.51O 2155 10.51
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