DE2220617A1 - METHOD FOR PRODUCTION OF HYDROGEN - Google Patents
METHOD FOR PRODUCTION OF HYDROGENInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT ' 6 Frankfurt/Main, 20. AprilMETALLGESELLSCHAFT '6 Frankfurt / Main, April 20
Aktiengesellschaft DrWer/GSchAktiengesellschaft DrWer / GSch
Prov. Nr. 6982 LTProv. No. 6982 LT
Verfahren zur Herstellung von WasserstoffProcess for the production of hydrogen
Wasserstoff wird in vielen Zweigen der chemischen Technik verwendet, jedoch sind die im Einzelfall jeweils benötigten Mengen sehr unterschiedlich. Sie reichen von wenigen Kubikmetern in der Stunde z. B. in speziellen Fabrikationen der pharmazeutischen Industrie bis zu über hunderttausend Kubikmetern in der Stunde beispielsweise bei der Synthese von Ammoniak.Hydrogen is used in many branches of chemical engineering, however, the quantities required in each individual case are very different. They range from a few cubic meters per hour z. B. in special factories of the pharmaceutical industry up to over one hundred thousand cubic meters per hour, for example in the synthesis of ammonia.
Für die Herstellung des Wasserstoffes stehen zahlreiche Verfahren zur Verfügung. Sind die benötigten Mengen groß, so werden als Rohstoff heute ,meist Erdgas, Erdöl oder Erdölfraktionen eingesetzt. Durch Umsetzung mit Dampf und gegebenenfalls Sauerstoff können gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe bei- hohen Temperaturen, meist über 700 C, teilweise bis zu 1400 C zu einem im wesentlichen aus Wasserstoff und den Oxyden des Kohlenstoffes sowie nicht reagiertem Wasserdampf bestehenden Gasgemisch umgeformt werden. Diese Gase werden, gegebenenfalls nach einer Reinigung und Zufügung von weiterem Wasserdampf bei tieferen Temperaturen an Katalysatoren umgesetzt, die die Konvertierung des Kohlenmonoxyds mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff bewirken. Dabei läßt sich der CO-Gehalt des Gases sehr weit erniedrigen, so daß nach Auswaschung des CO0 ein recht konzentrierter Wasserstoff erhalten wird. In zwei-Numerous processes are available for the production of hydrogen. If the required quantities are large, most of the raw materials used today are natural gas, crude oil or crude oil fractions. By reacting with steam and optionally oxygen, gaseous and liquid hydrocarbons can be converted at high temperatures, usually above 700 ° C., sometimes up to 1400 ° C., to a gas mixture consisting essentially of hydrogen and the oxides of carbon and unreacted water vapor. These gases are converted, if necessary after purification and the addition of further water vapor, at lower temperatures over catalysts, which convert the carbon monoxide with water vapor to carbon dioxide and hydrogen. The CO content of the gas can be reduced very far, so that a very concentrated hydrogen is obtained after the CO 0 has been washed out. In two-
dtGerman **
stufigen Verfahren können durch Verwendung kupferhaltiger Katalysa-stage processes can be achieved by using copper-containing catalysis
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*· Ct —* · Ct -
toren bei Temperaturen um 200 C in der zweiten Stufe in dieser Konvertierungsreaktion Restkonzentrationen an CO von weniger als 0, 5 Vol.' erreicht werden. Wo die dann noch verbleibenden geringen CO-Konzentrationen von einigen Zehntel Prozent bei der Verwendung des Wasserstoffs, z. B. als Katalysatorgifte stören, können sie an bekannten Methanisierungskatalysatoren zu Methan hydriert werden, wodurch der CO-Gehalt im reinen Wasserstoff auf wenige ppm (parts per million) gesenkt werden kann.gates at temperatures around 200 C in the second stage in this shift reaction Residual concentrations of CO of less than 0.5 vol. ' can be achieved. Where the remaining low CO concentrations of a few tenths of a percent when using the hydrogen, e.g. B. interfere as catalyst poisons, they can be known to Methanation catalysts are hydrogenated to methane, whereby the CO content in pure hydrogen to a few ppm (parts per million) can be lowered.
Für die Erzeugung kleiner Mengen Wasserstoff eignen sich diese Verfahren weniger gut. Trotzdem gewinnt man Wasserstoff in kleinen Mengen von wenigen Hundert Kubikmetern pro Stunde beispielsweise durch Umsetzung von Flüssiggas mit Wasserdampf an nickelhaltigen Katalysatoren in von außen beheizten Reaktionsrohren und anschließende Weiterverarbeitung des erzeugten Spaltgases in praktisch gleicher Weise wie bei der Herstellung großer Mengen. Dabei müssen jedoch beträchtliche Nachteile in Kauf genommen werden. Bei der Spaltung flüssiger Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf im Röhrenofen wird ein praktisch methanfreies Gas nur dann erhalten, wenn diese Dampfreformierung bei hohen Temperaturen, möglichst über 800 C, mit hohem Wasserdampfüberschuß und etwa atmosphärischem Druck aiisgeführt wird. In der großindustriellen Wasserstofferzeugung wird der Methangehalt im Produktgas durch Anwendung einer zweistufigen Arbeitsweise dadurch vermindert, daß die Dampfreformierung bei relativ kleinem Dampfüberschuß bei etwa 800° und hohem Druck ausgeführt wird, und daß das dabei erzeugte, methanhaltige Primärgas in einer als Sekundärreformer bekannten zweiten Stufe bei höheren Temperaturen, die 1000 C beträchtlich überschreiten können mit einem Zusatz von Sauerstoff, unter Spaltung des Methans weiter um-These processes are suitable for producing small amounts of hydrogen less well. Nevertheless, hydrogen is obtained in small quantities of a few hundred cubic meters per hour, for example by reacting liquid gas with steam over nickel-containing catalysts in externally heated reaction tubes and then Further processing of the generated cracked gas in practically the same way as in the production of large quantities. However, you have to considerable disadvantages are accepted. When splitting liquid hydrocarbons with water vapor in a tube furnace A practically methane-free gas is only obtained when this steam reforming at high temperatures, if possible above 800 C, with a high excess of water vapor and about atmospheric pressure will. In the large-scale industrial hydrogen production the methane content in the product gas is reduced by using a two-stage procedure that the steam reforming at A relatively small excess of steam is carried out at about 800 ° and high pressure, and that the methane-containing primary gas generated in this process in a second stage known as the secondary reformer at higher temperatures, which can considerably exceed 1000 C with an addition of oxygen, with the cleavage of the methane
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gesetzt wird. Für kleinere Anlagen ist diese zweistufige Arbeitsweise praktisch nicht realisierbar, so daß dafür nur die einstufige Dampfreformierung verbliebe, bei der methanfreier Wasserstoff nur bei Atmosphärendruck erzeugt werden kann.is set. This is a two-stage way of working for smaller systems practically not feasible, so that only single-stage steam reforming would remain, with methane-free hydrogen only with Atmospheric pressure can be generated.
Die in Großanlagen mögliche Ausnutzung der an verschiedenen Stellen des Prozesses anfallenden Wärmemengen in Abhitzekesseln und War- ■ meaustauschern und die damit verbundene Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ist in den kleineren Anlagen nicht oder nur sehr unvollkommen möglich, weil der apparative Aufwand zu groß wird. Weiterhin werden die bei hohen Temperaturen arbeitenden Katalysatoren in ihrer Lebensdauer stark geschädigt, wenn die Anlagen in kurzen Zeitabständen und häufig ab- und wieder angestellt werden. Eine solche Arbeitsweise ist aber in den Bereichen der Technik, in denen nur kleine Wasserstoffmengen benötigt werden, oft notwendig oder zumindest erwünscht. Ein über mehrere Monate ununterbrochen laufender Betrieb ist hier im Gegensatz zu den eingangs erwähnten Großanlagen nur selten anzutreffen. Als weiterer Nachteil kommt deshalb hinzu, daß Anlagen der genannten Art eine relativ lange Zeit brauchen, bis sie Wasserstoff in der gewünschten Menge liefern. Bei Öfters unterbrochenem Betrieb wirkt sich dieser Nachteil besonders aus, da die Wasserstoffanlage oft schon mehrere Stunden vor den verbrauchenden Anlagen angefahren werden muß. Bei Beendigung, bzw. Unterbrechung der Produktion ergeben sich analoge Schwierigkeiten.The possible use of the at various points in large systems of the process accumulating heat in waste heat boilers and war- ■ meaustauschern and the associated increase in profitability is not or only very imperfectly in the smaller systems possible because the outlay on equipment is too great. Furthermore, the catalysts operating at high temperatures are in their Service life severely damaged if the systems are switched off and on again frequently and at short intervals. Such However, the mode of operation is often necessary, or at least at least, in those areas of technology in which only small amounts of hydrogen are required he wishes. An uninterrupted operation for several months is in contrast to the large systems mentioned at the beginning rarely found. A further disadvantage is therefore that systems of the type mentioned need a relatively long time until they deliver hydrogen in the desired amount. With frequent interruptions This disadvantage has a particular effect on operation, as the hydrogen system often already several hours before the consuming one Systems must be approached. Similar difficulties arise when production is terminated or interrupted.
Für die Herstellung kleiner Wasserstoffmengen hat man daher schon lange nach anderen Wegen gesucht. So wird beispielsweise Ammoniak, das sich in verflüssigter Form transportieren und lagern läßt, verdampft und über geeigneten Katalysatoren bei erhöhter Temperatur zu einem Gas umgesetzt^ das Wasserstoff und Stickstoff im Ver-For the production of small amounts of hydrogen, one already has long sought other ways. For example, ammonia, which can be transported and stored in liquefied form, evaporates and over suitable catalysts at elevated temperature converted into a gas ^ the hydrogen and nitrogen in the process
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hältnis 3 : 1 enthält. Der hohe Stickstoffanteil stört zwar bei den meisten Anwendungsfällen nicht den Ablauf der Reaktionen, stellt aber einen sehr unerwünschten Ballast dar. So muß beispielsweise bei einer Hydrierung, die einen Wasserstoffpartialdruck von 10 Atmosphären erfordert, bei Verwendung eines Gemisches von 3 Teilen Wasserstoff und 1 Teil Stickstoff der Druck im Reaktionsraum angehoben werden, um auf den gewünschten Partialdruck zu kommen. Wenn bei 20 Atmosphären Gesamtdruck im Reaktionsraum ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff im Verhältnis 1 : 1 vorhanden sein soll, dann muß fortlaufend Gas aus dem Reaktionsraum abgezogen werden, mit dem ein Drittel des ursprünglich aus Ammoniak erzeugten Wasserstoffs verloren geht. Trotz dieser Nachteile wird das Verfahren wegen seiner Einfachheit oft angewendet.ratio 3: 1 contains. The high nitrogen content is a nuisance to the most applications do not the course of the reactions, but represents a very undesirable ballast. For example, must in a hydrogenation which has a hydrogen partial pressure of 10 Atmospheres, when using a mixture of 3 parts hydrogen and 1 part nitrogen, the pressure in the reaction space must be increased in order to reach the desired partial pressure come. If a mixture of hydrogen and nitrogen in a ratio of 1: 1 is present in the reaction space at a total pressure of 20 atmospheres should be, then gas must be continuously withdrawn from the reaction chamber, with which a third of the original ammonia generated hydrogen is lost. Despite these drawbacks, the method is widely used because of its simplicity.
Wasserstoff kann auch durch elektrolytische Zersetzung von Wasser gewonnen werden. In vorteilhafter Weise wird dabei die Elektrolyse unter Druck durchgeführt, wodurch .sich eine Kompression des erzeugten Wasserstoffs in vielen Fällen erübrigt. Die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse ist aber nur dann wirtschaftlich, wenn der Preis für die elektrische Energie nicht zu hoch ist.Hydrogen can also be obtained by the electrolytic decomposition of water. The electrolysis is advantageous here performed under pressure, whereby .sich a compression of the generated Hydrogen is unnecessary in many cases. The production of hydrogen by electrolysis is only economical if the price of electrical energy is not too high.
Es wurde nun gefunden, daß sich Wasserstoff in einfacher AVeise dadurch herstellen-läßt, daß man eine Mischung von Methanoldampf und Wasserdampf bei erhöhter Temperatur und normalem oder erhöhtem Druck über fest angeordnete Katalysatoren leitet. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich besonders solche Katalysatoren, die als wesentlichen Bestandteil Kupfer enthalten. An solchen Katalysatoren erfolgt die Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf bereits bei Temperaturen von 200 bis 250 C, Theoretisch liefert die Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf nach der Gleichung CHLOH + H0O = CO0 + 3 H ein Gas, das mir ausIt has now been found that hydrogen can be produced in a simple manner by passing a mixture of methanol vapor and water vapor over fixed catalysts at elevated temperature and normal or elevated pressure. Those catalysts which contain copper as an essential component are particularly suitable for the process according to the invention. On such catalysts, the conversion of methanol with water vapor already takes place at temperatures of 200 to 250 ° C. Theoretically, the conversion of methanol with water vapor according to the equation CHLOH + H 0 O = CO 0 + 3 H gives me a gas
Ö Cl Ct CtÖ Cl Ct Ct
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CO0 (25 Vol.%) und H0 (75 Vol.%) besteht. Als Begleitreaktion er-CO 0 (25% by volume) and H 0 (75% by volume). As an accompanying reaction
ΔΔ ΔΔ
folgt jedoch die Umkehrung der bereits oben mehrfach erwähnten Konvertierungsreaktion gemäß CO0 +H0 = CO +HO, so daß beihowever, follows the reversal of the conversion reaction already mentioned several times above according to CO 0 + H 0 = CO + HO, so that with
Ci Ci CtCi Ci Ct
/der'Umkehrung auch immer eine gewisse Menge CO gebildet wird. Da das erfindungs gemäße "Verfahren bei sehr- niedrigen Tempera-Conversely, a certain amount of CO is always formed. Since the fiction, contemporary "method at very low temperature
türen arbeitet, ist jedoch der CO-Gehalt des erzeugten Gases in durchaus gewünschter Weise äußerst niedrig.doors works, but the CO content of the gas produced is in extremely low, as desired.
Die Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd ist endotherm. Dem Reaktionsgemisch muß also Wärme zugeführt werden. Dies kann in verschiedener Weise geschehen. So kann der Katalysator in von außen beheizten Rohren angeordnet werden, oder man leitet ein Heizmedium durch Rohre, die sich in einem mit Katalysator gefüllten Reaktionsraum befinden. Eine besonders einfache Arbeitsweise ergibt sich, wenn das Gemisch aus Methanol- und Wasserdampf vor Eintritt in die Katalysatorschüttung so hoch aufgeheizt wird, daß der Wärmeinhalt der Mischung ausreicht um die Reaktionswärme zu liefern.The conversion of methanol with water vapor to hydrogen and carbon dioxide is endothermic. The reaction mixture must therefore have heat are fed. This can be done in a number of ways. The catalytic converter can be arranged in tubes that are heated from the outside or a heating medium is passed through pipes located in a reaction chamber filled with a catalyst. One special simple operation results when the mixture of methanol and water vapor before entering the catalyst bed is heated so high that the heat content of the mixture is sufficient to provide the heat of reaction.
Der Druck kann in weiten Grenzen frei gewählt werden. Erst bei Drücken oberhalb 50 ata wird die Methanolumsetzung merklich unvollständig. The pressure can be freely selected within wide limits. Only at pressures above 50 ata does the methanol conversion become noticeably incomplete.
Eine Abwandlung der Verfahrens besteht darin, daß man die Reaktion in zwei Stufen durchführt, wobei in der ersten Stufe bei Temperaturen von 250 bis 300 C die Umsetzung des Methanols mit Wasserdampf zu einem Gas erfolgt, das noch etwas CO enthält, während in der zweiten Stufe bei Temperaturen unterhalb 250 C dieses CO mit Wasserdampf weitgehend zu CO0 und H0 umge-A modification of the process is that the reaction is carried out in two stages, the conversion of the methanol with steam to a gas which still contains some CO taking place in the first stage at temperatures of 250 to 300 ° C., while in the second stage the reaction takes place at temperatures below 250 C this CO is largely converted to CO 0 and H 0 with water vapor
ΔΔ ΔΔ
setzt wird, Die notwendige Abkühlung des Gasgemisches zwischen den beiden Stufen kann in einfacher Weise durch Eindüsen vonis set, the necessary cooling of the gas mixture between the two stages can be easily achieved by injecting
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flüssigem Wasser erreicht werden.liquid water can be achieved.
Der Vorteil dieser zweistufigen Arbeitsweise liegt darin, daß infolge der bei höherer Temperatur größeren Reaktionsgeschwindigkeit in der ersten Stufe mit hoher Katalysatorbelastung gearbeitet werden kann, was für einen gegebenen Durchsatz eine kleinere Katalysatormenge und einen kleineren Reaktor bedeutet.The advantage of this two-step procedure is that as a result the higher reaction rate, which is greater at a higher temperature, in the first stage with a high space velocity over the catalyst which means a smaller amount of catalyst and a smaller reactor for a given throughput.
Die für das erfin dungs gern äße Verfahren zu verwendenden Katalysatoren enthalten vorzugsweise Kupfer als wesentlichen Bestandteil. Diese kupferhaltigen Katalysatoren enthalten weiterhin Zink und/oder Mangan in Form ihrer Oxyde sowie gegebenenfalls eines oder mehrere der folgenden Elemente in Form der Oxyde: Magnesium, Calcium, Aluminium, Titan, Vanadin, Chrom. Die Katalysatoren können in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß aus einer Lösung, die die entsprechenden Elemente in Form der Nitrate, Acetate oder in anderer Form enthält durch Zusatz von Alkali oder Ammoniak, bzw. Alkali- oder Ammoniumkarbonaten ein Niederschlag erzeugt wird, der die Metalle in Form der Hydroxide bzw. Karbonate enthält. Dieser Niederschlag wird abfiltriert, gewaschen, getrocknet und unter Zusatz von Schmiermitteln, wie Graphit zu Tabletten verpreßt. Vor der Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren werden die Katalysatoren zweckmäßig durch Behandeln mit Wasserstoff bei Temperaturen um 200°C aktiviert. Durch diese Behandlung wird das Kupfer in die metallische Form überführt. Es gelingt jedoch auch, diese Reduktion mit dem Gemisch aus Methanol und Wasserdampf durchzuführen. Die so behandelten Kontakte zeigen allerdings eine etwas verringerte Lebensdauer.The catalysts to be used for the inven tion like ate process preferably contain copper as an essential component. These copper-containing catalysts also contain zinc and / or manganese in the form of their oxides and optionally one or more of the following elements in the form of the oxides: magnesium, Calcium, aluminum, titanium, vanadium, chromium. The catalysts can be prepared in a known manner by that from a solution which contains the appropriate elements in the form of nitrates, acetates or in another form by addition of alkali or ammonia, or alkali or ammonium carbonates, a precipitate is generated, which the metals in the form of Contains hydroxides or carbonates. This precipitate is filtered off, washed, dried and, with the addition of lubricants, how graphite is pressed into tablets. Before being used for the process of the invention, the catalysts become useful activated by treatment with hydrogen at temperatures around 200 ° C. Through this treatment, the copper gets into the transferred into metallic form. However, it is also possible to carry out this reduction with the mixture of methanol and steam. The contacts treated in this way, however, show a somewhat reduced service life.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Herstellung von Wasserstoff aus Methanol und Wasserdampf liegt darin, daß Methanol als wohlfeiles Produkt der chemischen Großindustrie in ausreichendenThe advantage of the production of hydrogen from methanol and water vapor according to the invention is that methanol is cheap Large chemical industry product in sufficient
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Mengen und mit hoher Reinheit überall verfügbar ist, und daß bei der erfindungs gern äßen Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf bei normalem wie bei erhöhtem Druck kein Methan entsteht. Dadurch wird die Herstellung von inertgasfreiem Wasserstoff unter Druck möglich. Eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann aus konventionellen Elementen der chemischen Verfahrenstechnik zusammengestellt werden. Die wesentlichen Bestandteile der Anlage sind Verdampfer und Vorerhitzer für die Einsatzstoffe Methanol und Wasserdampf, ein oder zwei katalytische Reaktoren, die als adiabatische Schachtreaktoren oder als Reaktoren mit Wärmeaustauschelementen ausgebildet sein können, und eine Anlage zur Absorption des Kohlendioxyds und zur Kondensation des Wasserdampfes aus dem Reaktionsprodukt. Die Auswaschung des Kohlendioxyds kann in bekannter Weise mit einem alkalisch reagierenden, regenerierbarem Lösungsmittel,· z.B. einem alifatischen Amin oder Alkanolamins z.B. mit Mono- oder Diäthanolamin, erfolgen. Wenn von dem erzeugten Wasserstoff eine absolute Reinheit bezüglich Kohlenmonoxyd verlangt wird,, kann die Einfügung einer bekannten Methanisierungsstufe vorgesehen werden, in welcher Reste von CO durch den in großem Überschuß vorhandenen Wasserstoff katalytisch zu Methan hydriert werden. Diese Methanisierungsstufe schließt sich zweckmäßig an die Anlage zur Auswaschung von Kohlendioxyd und zur Kondensation des Wasserdampfes an. Zur Energieversorgung der Anlage genügt im allgemeinen ein Dampfkessel.Quantities and high purity is available everywhere, and that no methane is formed in the fiction like aßen reaction of methanol with water vapor at normal or elevated pressure. This enables the production of inert gas-free hydrogen under pressure. A plant for carrying out the method according to the invention can be assembled from conventional elements of chemical process engineering. The main components of the system are evaporators and preheaters for the feedstocks methanol and steam, one or two catalytic reactors, which can be designed as adiabatic shaft reactors or as reactors with heat exchange elements, and a system for absorbing the carbon dioxide and for condensing the water vapor from the reaction product . The leaching of carbon dioxide can be used in conventional manner with an alkaline reacting, regenerable solvents · eg an aliphatic amine or alkanolamine s example with mono- or diethanolamine, done. If absolute purity with respect to carbon monoxide is required of the hydrogen produced, a known methanation step can be provided in which residues of CO are catalytically hydrogenated to methane by the large excess of hydrogen. This methanation stage expediently follows the system for washing out carbon dioxide and for condensing the water vapor. A steam boiler is generally sufficient to supply the system with energy.
Die Einfachheit der Anlage beruht nicht zuletzt darauf, daß die in katalytischen Prozessen oft sehr aufwendigen Vorkehrungen zur Entschwefelung der Einsatzstoffe oder der primären Zwischenprodukte entfallen. Da auch das handelsübliche tiviuiisehe Methanol schwefelfrei angeboten wird, braucht im erfiiidungsgemäßen Verfahren auf die Schwefelempfindlichkeit der Katalysatoren keiner-The simplicity of the system is due not least to the fact that the in catalytic processes often require very costly precautions for desulfurization of the feedstock or the primary intermediate products omitted. Since also the commercially available tiviuiisehe methanol Is offered sulfur-free, needs in the process according to the invention on the sulfur sensitivity of the catalysts
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lei Rücksicht genommen zu werden.lei to be taken into consideration.
Zur eingehenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mö gen die nachfolgenden Beispiele dienen, die sich auf die Herstellung geeigneter Katalysatoren und ihre Verwendung im erfindungsgemäs sen Verfahren richten.The following examples, which relate to the preparation, may serve to explain the process according to the invention in detail judge suitable catalysts and their use in the process according to the invention.
Herstellung eines Kiipfer-Zink-Aluminium-Kontaktes.Creation of a Kiipfer-zinc-aluminum contact.
In eine Lösung von 12 kg Natriumkarbonat in 100 1 Wasser von 90 C läßt man 100 1 ebenfalls auf 90 C erhitzte Lösung unter ständigem Rühren einlaufen, die folgende Mengen an Nitraten enthält: 14,50 kg Cu(NOg)2 3 H2O; 8, 92 kg Zn(NOg)2 6 H3O und 3, 75 kg Al(NOg)3 9 H0O. Der erhaltende Niederschlag wird abgenutscht und mit insgesamt 250 1 warmem Wasser gewaschen. Er wird anschließend bei 120 getrocknet, dann vier Stunden auf 300 C erhitzt und anschlie ssend unter Zusatz von 2 Gew.% Graphit zu Tabletten mit.5mm Höhe und 5mm Durchmesser verpreßt. Die Elemente stehen in diesem. Katalysator im Atomverhältnis Cu : Zn : Al = 6 : 3 : 1.A solution of 12 kg of sodium carbonate in 100 l of water at 90 ° C. is allowed to run 100 l of solution, likewise heated to 90 ° C., with constant stirring, which contains the following amounts of nitrates: 14.50 kg of Cu (NOg) 2 3 H 2 O; 8.92 kg Zn (NOg) 2 6 H 3 O and 3.75 kg Al (NOg) 3 9 H 0 O. The precipitate obtained is filtered off with suction and washed with a total of 250 liters of warm water. It is then dried at 120 ° C., then heated to 300 ° C. for four hours and then pressed with the addition of 2% by weight of graphite to form tablets with a height of 5 mm and a diameter of 5 mm. The elements are in this. Catalyst in the atomic ratio Cu: Zn: Al = 6: 3: 1.
Herstellung eines Kupfer-Mangan-Chrom-Kontaktes, Analog Beispiel 1 wird zunächst ein Niederschlag erzeugt, der Kupfer und Mangan im Atomverhältnis 1 : 1 enthält. In den feuchten Filterkuchen wird dann Cf OQ in einer solchen Menge eingearbeitet, daß der Chromanteil im fertigen Kontakt 20 Atom % beträgt. Die weitere Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1.Production of a copper-manganese-chromium contact, analogously to Example 1, a precipitate is first produced which contains copper and manganese in an atomic ratio of 1: 1. Cf O Q is then incorporated into the moist filter cake in such an amount that the chromium content in the finished contact is 20 atom%. The further processing takes place as in example 1.
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Herstellung von Wasserstoff.Production of hydrogen.
Für die Umsetzung von Methanol mit Wasserdampf wird ein Apparat verwendet, der in einem äußeren - mit Zu- und Ableitungen versehenen - Mantel zehn Rohre von je 50 mm innerem Durchmesser und 2 m Länge enthält. Die Rohre sind mit Ihren Enden in einen Rohrboden eingeschweißt und enthalten 40 1 eines nach Beispiel 2 hergestellten Kupfer, Chrom und Mangan enthaltenden Kontaktes. In den äußeren Mantel wird auf 340 überhitzter Wasserdampf von 30 atü Druck eingeleitet. Das anfallende Dampf kondensat wird in bekannter Weise ausgeschleust. Durch die Rohre wird eine Mischung aus 48 kg Methanoldampf und 100 kg Wasserdampf unter einem Druck von 5 atü geleitet. Mit dem aus dem äußeren Mantel des Apparates ausgeschleusten Dampfkondensat wird ein Verdampfer beheizt, in dem das Methanol unter einem Druck von 5 atü verdampft wird. Aus den mit Katalysator gefüllten Rohren tritt ein Gas aus, das ·* trocken gerechnet -Λ 2 Vol.% CO, 24,9 Vol.% CO0 und 74,9 Vol. % H0 ent-For the conversion of methanol with water vapor, an apparatus is used which contains ten pipes, each 50 mm in inner diameter and 2 m in length, in an outer jacket with inlet and outlet lines. The ends of the tubes are welded into a tube sheet and contain 40 l of a contact made according to Example 2 containing copper, chromium and manganese. Steam at 30 atmospheres pressure, superheated to 340, is introduced into the outer jacket. The resulting steam condensate is discharged in a known manner. A mixture of 48 kg of methanol vapor and 100 kg of water vapor is passed through the pipes under a pressure of 5 atmospheres. With the steam condensate discharged from the outer jacket of the apparatus, an evaporator is heated in which the methanol is evaporated under a pressure of 5 atmospheres. A gas emerges from the tubes filled with catalyst, which, calculated dry, contains -Λ 2 vol.% CO, 24.9 vol.% CO 0 and 74.9 vol.% H 0
3 ■3 ■
hält. Die trockene Gasmenge beträgt 135 Nm . Wird aus dem Gasholds. The dry amount of gas is 135 Nm. Gets out of the gas
3 die Kohlensäure ausgewaschen, so erhält man 101 Nm Wasserstoff mi«3 Vol.% CO.3 washed out the carbonic acid, 101 Nm of hydrogen are obtained mi «3 vol.% CO.
Herstellung von Wasserstoff.Production of hydrogen.
In einem Behälter von 80 mm innerem Durchmesser und 1500 mm Länge befinden sich 6 1 eines nach Beispiel 1 hergestellten Kupfer, Zink und Aluminium enthaltenden Katalysators. In einem mit Gas beheizten Verdampfungs apparat werden stündlich eine Mischung aus 5 kg Methanol und 30 kg Wasser bei einem Druck von 30 ata verdampft und auf eine Temperatur von 340°C gebracht. Mit dieser Temperatur tritt die Mischung in den Katalysator ein. Durch die Umsetzung sinkt die Temperatur bis zum Austritt aus dem Behäl-In a container with an internal diameter of 80 mm and a length of 1500 mm there are 6 liters of a copper produced according to Example 1, Zinc and aluminum containing catalyst. In a gas-heated evaporation apparatus, a mixture of 5 kg of methanol and 30 kg of water evaporated at a pressure of 30 ata and brought to a temperature of 340 ° C. At this temperature the mixture enters the catalyst. Through the Implementation, the temperature drops until it exits the container
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ter auf etwa 220 C ab. Es entströmen dem Katalysator stündlichter down to about 220 C. It flows hourly from the catalyst
14,1 Nm eines Gases, das CO und H im Verhältnis 1 : 3 enthält14.1 Nm of a gas that contains CO and H in a ratio of 1: 3
ΔΔ ΔΔ
und dessen CO-Gehalt unter 0,05 Vol. % liegt.and its CO content is below 0.05% by volume.
Herstellung von Wasserstoff.Production of hydrogen.
Ein auf 300 C vorgeheiztes Gemisch von 72 kg Methanol und 180 kg
Wasserdampf wird unter einem Druck von 3 atü in 40 1 eines Katalysators eingeleitet, der Kupfer, Zink und Chrom im Atomverhältnis
3:5:2 enthält und dessen Temperatur durch in die Schicht eingelagerte, von Rauchgas durchströmte Rohre auf 280 bis 290 C gehalten
wird. In die aus dieser Schicht austretende Gasmischung
wird flüssiges Wasser in einer Menge von stündlich 7 kg eingespritzt. Dadurch sinkt die Temperatur auf 230 C11 Mit dieser Temperatur
trübt das Gemisch in 60 1 eines Kupfer, Chrom und Mangan enthaltenden
Katalysators ein, der nach Beispiel 2 hergestellt wurde. Pro Stunde erhält man 180 Nm Spaltgas rniirtl Vol.% CO. In der ersten
Stufe dieser Arbeitsweise können auch die für die Hochdruck-Methanolsynthese bekannten, Zink und Chrom enthaltenden Katalysatoren
verwendet werden.A mixture of 72 kg of methanol and 180 kg of steam, preheated to 300 ° C., is introduced under a pressure of 3 atmospheres into 40 l of a catalyst which contains copper, zinc and chromium in an atomic ratio of 3: 5: 2 and whose temperature is embedded in the layer , pipes through which flue gas flows is kept at 280 to 290 C. In the gas mixture emerging from this layer
liquid water is injected in an amount of 7 kg per hour. This causes the temperature to drop to 230 C 11 at this temperature
the mixture in 60 l of a copper, chromium and manganese-containing catalyst, which was prepared according to Example 2, becomes cloudy. 180 Nm of cracked gas by volume are obtained per hour. The zinc and chromium-containing catalysts known for high pressure methanol synthesis can also be used in the first stage of this procedure.
3Q9846/06Q93Q9846 / 06Q9
Claims (11)
terzogen wird.4) The method according to claim 3, characterized in that all the elements contained in the catalyst are originally in the form of their oxides or carbonates and that the catalyst before using a what
is bred.
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