-
Verfahren zur Konvertierung von Wassergas Für die Herstellung von
Gasgemischen, wie diese beispielsweise für die Synthese von Wasserstoff enthaltenden
Verbindungen oder für die Durchführung von Hydrierungen verlangt werden, wird meist
das als -'#,usgangsgas dienende Wassergas, genauer dessen Kohlenoxydgehalt mehr
oder weniger vollständig konvertiert nach der chemischen Umsetzungsgleichiing
CO + H.0 = CO, + H, um entweder bestimmte, von der Synthese
bedingte Nfengenverhältnisse zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff einzustellen bzw.
um den Wasserstoffgehalt im Gas so hoch als möglich zu treiben und zugleich das
Kohlenoxyd möglichst vollständig ans dem Gasgemisch zu entfernen. Abgesehen von
einigen Vorschlägen, weiche die Konvertierung im Gaserzeuger selbst durch entsprechende
Zuschläge zum Brennstoff vornehmen wollen, ist die Konvertierung bisher allgemeinhin
wie folgt durchgeführt worden: Das Gas wurde nach den Gaserzeugern zuerst gekühlt
und gereinigt, danach von Schwefelwasserstoff befreit. Anschließend gelangte das
Gas in die Konver. tierungsanlage, wo es nach einem Wiederaufheizen auf 450 bis
470' unter Verwendung geformter, ruhender und speziell zusammengesetzter Katalysatoren
in Gegenwart eines erheblichen Wasserdampfüberschusses konvertiert wurde. Dieser
Wasserdampfüberschuß steigt mit abnehmender Höhe des Rest-CO-Gehaltes im konvertierten
Wassergas an, bedingt durch das Wassergasgleichgewicht.
Urn den
recht erheblichen Dampfbedarf der Konvertierung zu vermindern, ist von anderer Seite
vorgeschlagen worden, die Konvertierung bei Gegenwart CO.-bindender Stoffe durchzuführen
und so durch Herausnahme des Kohlendioxyds den Wasserdampfüberschuß einzusparen
und doch eine. Fntfernung des CO bis auf geringe Restgehalte zu erreichen,
auch in diesem Falle befanden sich die katalytisch wirkenden und CO,-bindenden Zusätze
in ruhendem Zustand.
-
Die Erfindung betrifft nun eine wesentliche Vereinfachung des bisher
für dieKonvertierungüblichen Weges, wobei sowohl in verfahrenstechnischer als auch
in apparatetechnischer Hinsicht erhebliche Vereinfachungen erzielt werden. Es wurde
nämlich gefunden, daßes unnötig wird, das Gas abzukühlen, zu entschwefeln und wieder
zur Durchführung der Konvertierung aufzuheizen, daß sich ferner eine besondere Konvertierungsanlage
und die Verwendung besonderer hoch entwickelter Kontakte erübrigt, sobald man das
Wassergas bei ein-er Ternperatur, mit welcher dasselbe üblicherweise den Gaserzeuger
verläßt, der Konvertierung unterwirft. Diese wird erreicht, wenn man Stoffe, die
geeignet sind. den Ablauf der Konvertierungsrektion im erforderlichen Ausmaß einzuleiten
und zu beschleunigen, wie bekannt, z. B. Eisenoxyd oder solches als Beimengung enthaltende
Stoffe in so feiner Verteilung in den heißen Gasstrom einbringt, daß die Teilchen
vom Strom des zu konvertierenden Gases in Schwebe gehalten bzw. bewegt werden. Das
Wassergas und ähnliche Gase treten erfahrungsgemäß mit Temperaturen um 5oo' aus
den Gaserzeugern aus und enthalten zugleich je nach dem Grad der im Gaserzeuger
erreichten Wasserdampfzersetzung bestimmte Mengen an überschüssigem #,\'asserdampf
von gleicher' Temperatur. Diese Wasserdampfmenge entspricht in etwa dem theoretischen
Bedarf. Nach Zufuhr weiterer Wasserdampfmengen liegt ein zur Konvertierung reifes
Ga.s-Dampf-Gemischvor.DieserZusatzwasserdampf braucht in der Regel nicht nennenswert
überheizt zu werden, da allgemeinhin eine Senkung der Temperatur, mit welcher das
Gas den Generator verläßt, auf den für die Konvertierung günstigen Temperaturbereich
erforderlich ist. Der beispielsweise mit diesem Zusatzdampf oder in anderer geeigneter
Form in den Gasstrom eingebrachte Katalvsator entwickelt bei der verfahrensgemäß
beabsichtigten feinen Verteilung eine erheblich größere freie Oberfläche als in
ruhendem und vertormtern Zustand. Wenn man berücksichtigt, daß bei verformten Kontakten
die katalvtische Wirksamkeit fast ausschließlich im Innern des porösen Kontaktmaterials
liegt und daß damit die Aktivität flieser Kontakte weitgehend von der Oberflächendiffusion
abhängig wird, ist es verständlich, daß die katalvtische Wirksamkeit in feinster
Verteilung bewegter Kontaktmasse erheblich diejenige ruheD-(ler und verformter Kontakte
übersteigt. Aus diesem Grunde können die an die Kontaktsubstanzen zu stellenden
Güteanforderungen so gesenkt werden, daß es mögiich wird., auf sehr billige Rohstoffe,
wie z. B. auf technisch als Abfallprodukt- anLI-lende Eisenoxyde oder Staubkalke,
Staubmagnesia u. dgl., zurückzugreifen.
-
Da diese Stoffe mit Rücksicht auf den billigen Preis nach ein- oder
mehrmaligem Einsatz verworfen bzw. gegebenenfalls in der trockenen Entschweflung
weiter verwendet werden können, ist es möglich, die Konvertierung in Schwefelwasserstoff
enthaltendem rohen Wassergas auszuführen. Andererseits bewirkt die Konvertierung
bekanntermaßen eine nahezu vollständige katalytische Umwandlung der organischen
Schweielverbindungen, welche in geringen Konzentrationen auch in Wassergasen enthalten
sind, in Schwefelwasserstoff, so daß nunmehr bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens
in einer nachfolgenden Entschweflungsanlage alle Schwefelverbindungen mit einem
Zuge entfernt werden.
-
Vorteilhaft wird jedoch grundsätzlich der Verfahrensgang vom Rohgas
zum syntliesereifen Gas wie folgt geändert: Das unmittelbar nach dem Gaserzeuger
konvertierte, Schwefelwasserstoff enthaltende Gas wird nach Entfernung des Staubes
und Kontaktes und nach Kühlung in üblicher Weise für die Durchführung der Kohlendioxydwäsche
verdichtet. In den CO.-Wäschern wird dann unter Druck neben dem CO, auch
der Hauptanteil des Schwefelwasserstoffes ausge-,vaschen, welcher nach Entspannung
des Druckwassers zur billigen Weiterverarbeitung auf Schwefel oder Schwefelsäure
und dergleichen zur Verfügung steht. Nach der CO -
Wäsche folgt nunmehr
eine unter Druck arbeitenje trockene Gasentschweflung, vorteilhaft nach dem Turmreinigerprinzip
ausgebildet, zur Entfernung der letzten Schwefelwasserstoffspurzn. 1)as Arbeiten
unter Druck gestattet dabei trotz geringer Schwefelwasserstoffkonzentrationen eine
brauchbare Schwefelanreicherung der --%lasse. Außerdem beträgt die Größe dieser
Anlage nur einen Bruchteil der Anlagen unter Niederdruck. welche bei dem bisher
üblichen Verfahrensgang der Konvertierung vorgeschaltet werden müssen. Für die Durchfüh-#ung
der Konvertierung wird zweckmäßig dem Gaserzeuger beispielsweise ein entsprechend
ausgebildetes kohrstück als Flugstrecke nachgeschaltet. Der Katalysator wird in
zweckentsprechender Kornfeinheit an einer oder mehreren Stellen entlang dieser Flugstrecke
in den Gasstrom so eingebracht,-,laß das strömende Gas denselben feinst verteilt
mit sich führt.
-
Durch Einblasen von Dampf oder Einnebeln von Wasser wird die Temperatur
des Gases beim Übertritt vom Gaserzeuger in die Flugstrecke auf die für die Durchführung
der Konvertierung günstige Höhe abgesenkt. Das Einführen von Dampf bzw. Wasser,
erfolgt zweckmäßig an mehreren Punkten entlang der Flugstrecke, um die bei der Konvertierung
frei werdende Reaktionswärme im, Sinne des Verfahrens zu verwerten bzw. zu
vernichten, Nach der Flugstrecke folgt zweckmäßig ein Staub-, abscheider in Form
eines Wirblers. Nach den gr-' machten Erfahrungen kann bei zweckentsprechender Ausbildung
die Konvertierung auch vollständig
oder teilweise in diesem Apparat
ausgeführt werden. Ebenso können ga:nz oder teilweise die Kontaktsubstanz bzw. der
benötigte Zusatzdampf bereits in den Gasraum des Generators eingebracht werden.
-
Weiterhin ist es möglich, den Bedarf an Zusatzdampf zu vermindern
bzw. zu beseitigen, indem die Gastemperatur am Austritt des Generators bzw. Eintritt
in die Konvertierungsstrecke, falls sie nicht hoch genug sein sollte, dadurch erhöht
wird, daß in den Gasstrom Luft, Sauerstoff oder ein Gemisch aus beiden eingebrannt
wird. Wird auf diese Weise beispielsweise die Gastemperatur auf etwa 8oo' und höher
gesteigert, so genügt die Einführung von Heißwasser, welches durch Verdampfen die
Gastemperatur auf die für die Konvertierung günstige Höhe herabsetzt und zugleich
den erforderlichen Dampfgehalt in das Gas einbringt.