DE3422202A1 - Process for catalytic gasification - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur katalytischen VergasungProcess for catalytic gasification
Es ist seit langem bekannt, daß mineralische oder anorganische Zuschläge bei der Vergasung von Kohlen mit Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid oder auch Mischungen derselben, die außerdem Sauerstoff (autotherme Vergasung) und/oder Kohlenmonoxid (mehrstufige Vergasung, Kreislaufführung) enthalten können, die Vergasungsreaktion katalytisch beschleunigen. Für die katalytische Wirkung verantwortlich sind die in den mineralischen oder anorganischen Zuschlägen enthaltenen Metalle. So haben sich für die hydrierende Vergasung, die vorzugsweise unter erhöhtem Druck durchgeführt wird, Eisen und die Eisenmetalle als besonders aktiv erwiesen(1). Dieselben Metalle sind auch hervorragende Katalysatoren der Wasserdampf-Vergasung, sofern sie unter Vergasungsbedingungen in reduziertem Zustand vorliegen.It has long been known that mineral or inorganic additives in the gasification of coal with hydrogen, water vapor, carbon dioxide or even Mixtures of the same, which also contain oxygen (autothermal gasification) and / or carbon monoxide (multi-stage gasification, circulation) may contain the gasification reaction accelerate catalytically. They are responsible for the catalytic effect Metals contained in the mineral or inorganic aggregates. Have so for the hydrogenative gasification, which is preferably carried out under increased pressure is proven, iron and the ferrous metals to be particularly active (1). Same metals are also excellent catalysts of steam gasification, provided they are under Gasification conditions are present in a reduced state.
Dies setzt reduzierende Vergasungsbedingungen voraus.This presupposes reducing gasification conditions.
Der herausragende Vorteil der Eisenmetalle ist, daß geringste Gehalte von etwa 0,5 Gew.- Metall für eine maximale Beschleunigung der Vergasungsreaktion ausreichend sind. Eisen besitzt zudem den Vorteil, daß es in verschiedenen Salzen (z.B. in Beizabwässern oder Abfallsäuren des Ilmenit-Aufschlusses) in ausreichender Menge und kostengünstig zur Verfügung steht. Insofern wäre es ein idealer Katalysator.The outstanding advantage of ferrous metals is that they contain extremely low levels of about 0.5 wt. metal for maximum acceleration of the gasification reaction are sufficient. Iron also has the advantage that it comes in different salts (e.g. in pickling waste water or waste acids from ilmenite digestion) in sufficient quantities Quantity and is available inexpensively. So it would be an ideal catalyst.
Der entscheidende Nachteil des Eisens und der anderen Eisenmetalle jedoch ist, daß sie durch den in Kohlen vorliegenden organisch und anorganisch gebundenen Schwefel vergiftet werden und dadurch ihre katalytische Aktivität weitgehend verlieren. Eine gewisse Kompensation ist durch Temperaturerhöhungen möglich, so daß Eisen dennoch als Katalysator mit günstigen Eigenschaften für die Hochtemperaturvergasung anzusehen ist.The decisive disadvantage of iron and the other ferrous metals however, is that they are bound by the organically and inorganically bounds present in coals Sulfur are poisoned and thereby largely lose their catalytic activity. A certain compensation is possible by increasing the temperature, so that iron is still to be regarded as a catalyst with favorable properties for high-temperature gasification is.
Neben den Eisenmetallen haben sich vor allem die Alkalimetalle als ausgezeichnete Katalysatoren erwiesen. Sie sind sowohl in reduzierender Atmosphäre (z.B. H2/CO/H20-Gemische) als auch unter oxidierenden Bedingungen (H20, H20/02, CO2) katalytisch aktiv. Angesichts der katalytischen Aktivität und der Verfügbarkeit genießt das Kalium besonderes technisches Interesse. Der Vorteil dieses Metalls wie auch der anderen Alkalimetalle gegenüber dem Eisen und der Eisenmetalle ist, daß sie bei niedrigeren Temperaturen katalytisch aktiv sind und zudem durch den in Kohle vorhandenen Schwefel in ihrer katalytischen Aktivität nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt werden. Die vorhandene Aktivität bei niederer Temperatur kann jedoch nur dann voll zum Tragen kommen, wenn solche Alkali- bzw.In addition to the ferrous metals, especially the alkali metals have proven to be proved to be excellent catalysts. They are both in a reducing atmosphere (e.g. H2 / CO / H20 mixtures) as well as under oxidizing conditions (H20, H20 / 02, CO2) catalytically active. Given the catalytic activity and availability Potassium enjoys particular technical interest. The advantage of this metal as is the case with the other alkali metals compared to iron and ferrous metals, that they are catalytically active at lower temperatures and also by the Sulfur present in coal has little or no catalytic activity be affected. However, the existing activity at the low temperature can are only fully effective if such alkali or
Kaliumsalze als Katalysatorrohstoffe verwendet werden, die bei relativ niederen Temperaturen (500 - 600"C) zur katalytisch aktiven Form, voraussichtlich dem Metall, unter Vergasungsbedingungen reduziert werden. Solche Verbindungen sind beispielsweise die Carbonate, Nitrate und Hydroxide. Auf der Basis von Kaliumcarbonat wurde auch bereits ein Prozeß bis zum Pilotmaßstab entwickelt, bei dem bei einem Druck von etwa 3,5 MPa und 700"C aus Kohle Methan erzeugt wird. Die hohen Kosten für den Katalysatorrohstoff, was nicht nur für das Kaliumcarbonat, sondern in gleichem Maße für andere leicht reduziebare Kaliumsalze gilt, der außerordentlich hohe Katalysatorbedarf von bis zu 30 Gewichtsteilen, vor allem aber die hohen Katalysatorverluste durch Reaktion mit den mineralischen Bestandteilen der Kohlen unter Bildung von Silikaten stehen einer technischen Realisierung des Verfahrens aus ökonomischen Gründen im Wege. Erschwerend kommt hinzu, daß die Rückgewinnung des Kaliums aus den Vergasungsrückständen technisch-ökonomisch nicht gelöst ist.Potassium salts are used as catalyst raw materials, which are relatively lower temperatures (500 - 600 "C) to the catalytically active form, probably the metal, can be reduced under gasification conditions. Such connections are for example the carbonates, nitrates and hydroxides. On the basis of potassium carbonate a process has also already been developed to pilot scale in which one Pressure of about 3.5 MPa and 700 "C is generated from coal methane. The high cost for the catalyst raw material, which is not only true for the potassium carbonate, but in the same way For other easily reducible potassium salts, the extraordinarily high catalyst requirement applies of up to 30 parts by weight, but above all the high catalyst losses Reaction with the mineral components of the coals with the formation of silicates are a technical realization of the process for economic reasons Ways. To make matters worse, the recovery of the potassium from the gasification residues technically and economically is not solved.
Angesichts dieser Probleme ist es nicht überraschend, daß trotz eines Jahrzehntes überaus intensiver Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der katalytischen Kohlevergasung kein technisch relevanter Prozeß gefunden wurde. Nach voranstehenden Ausführungen ist es naheliegend, daß das Problem in erster Linie durch Auffinden eines geeigneten Katalysatorrohstoffes zu lösen sein sollte. Ein solcher Katalysatorrohstoff müßte in ausreichender Menge verfügbar, kostengünstig und vor allem unter Vergasungsbedingungen leicht reduzierbar sein. Das Problem von Verfügbarkeit und Kosten wäre durch Verwendung eines mineralischen Rohstoffes zu lösen. Als typisches Beispiel sei Kaliumchlorid genannt, das in Hartsalzen in ausreichender Menge vorhanden ist. Dieses stabile Salz ist jedoch unter Vergasungsbedingungen nicht oder nur schwer reduzierbar, vorstellbar ist bestenfalls eine Hydrolyse durch Wasser. Die Lösung der Problemstellung könnte durch Beschleunigung des Aktivierungsvorganges, d.h.Given these problems, it is not surprising that despite one thing Decades of extremely intensive research and development in the field of catalytic Coal gasification no technically relevant process was found. According to the above In remarks, it is obvious that the problem is primarily addressed by locating a suitable catalyst raw material should be to solve. Such a catalyst raw material should be available in sufficient quantities, inexpensively and, above all, under gasification conditions be easily reducible. The problem of availability and cost would be through use to solve a mineral raw material. A typical example is potassium chloride called, which is present in sufficient quantities in hard salts. This stable However, salt cannot be reduced or can only be reduced with difficulty under gasification conditions is hydrolysis by water at best. The solution to the problem could be by accelerating the activation process, i.e.
Überführung in den aktiven Zustand gefunden werden.Transfer to the active state can be found.
Es wurden deshalb Vergasungsuntersuchungen mit binären Salzgemischen mineralischen Ursprungs als Katalysatorrohstoffe durchgeführt. Verwendet wurden beispielsweise Mischungen von Kaliumchlorid mit Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Calciumcarbonat und versuchsweise auch mit Vanadiumpentoxid.Gasification studies with binary salt mixtures were therefore carried out of mineral origin as catalyst raw materials. Were used for example mixtures of potassium chloride with magnesium chloride, magnesium sulfate, Calcium carbonate and, on a trial basis, also with vanadium pentoxide.
Daneben wurden auch ternäre Systeme als Katalysatorrohstoffe untersucht, beispielsweise Gemische aus Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat und verschiedenen Eisensalzen. Die Vergasungsuntersuchungen wurden mit Graphiten als Modellstoffe und vor allem mit natürlichen Kohlen durchgeführt. Die Katalysatorrohstoffe wurden dem Graphit bzw. den Kohlen trocken zugemischt, wobei die Katalysatorgehalte etwa zwischen 1 und 50 Massen-% variiert wurden. Neben den voranstehend erwähnten Katalysatorsystemen wurde die Wirkung der bekannten, katalytisch aktiven Kaliumverbindungen wie Kaliumcarbonat und Kaliumnitrat vergleichend studiert. In weiteren Experimenten wurde auch reines Kaliumsulfat, welches sich durch einfache Löseprozesse aus Kaliumchlorid gewinnen läßt, ohne und mit Eisenzusatz untersucht.In addition, ternary systems were also investigated as catalyst raw materials, for example mixtures of potassium chloride, magnesium sulfate and various iron salts. The gasification investigations were carried out with graphites as model materials and above all carried out with natural coals. The catalyst raw materials were the graphite or mixed dry with the coals, the catalyst content between approximately 1 and 50 mass% were varied. In addition to the above-mentioned catalyst systems became the effect of the well-known, catalytically active potassium compounds such as potassium carbonate and potassium nitrate studied comparatively. In further experiments became also pure potassium sulfate, which is made up of potassium chloride through simple dissolving processes can be obtained without and with added iron.
Für die Vergasungsuntersuchungen wurde ein Labor-Festbettreaktor verwendet, der für Drücke bis 5 MPa und Temperaturen bis 1.200°C ausgelegt ist. Der Temperaturanstieg erfolgte stets linear, um ein Anspringen der Vergasung reaktion direkt beobachten zu können. Als Vergasungsmittel wurden reiner Wasserstoff, H2/H2O- und Ar/H2O-Gemische verschiedener Zusammensetzung sowie reines Kohlendioxid verwendet. Die Vergasung wurde durch kontinuierliche Gasanalyse mit Hilfe von Infrarot-Analysatoren verfolgt.A laboratory fixed bed reactor was used for the gasification studies, which is designed for pressures up to 5 MPa and temperatures up to 1,200 ° C. The temperature rise always took place linearly in order to directly observe the start of the gasification reaction to be able to. Pure hydrogen, H2 / H2O and Ar / H2O mixtures were used as gasification agents different composition as well as pure carbon dioxide are used. The gassing was followed by continuous gas analysis using infrared analyzers.
Die Untersuchungen zeigten, daß Gemische aus Kaliumchlorid und Magnesiumchlorid in Ar/H20 eine höhere Aktivität besitzen als reines Kaliumchlorid. Die Aktivität der Mischungen ist jedoch nicht vergleichbar mit der von Kaliumcarbonat oder Kaliumnitrat. Überraschend hohe Aktivität wurde mit Mischungen aus Kaliumchlorid und Magnesiumsulfat (0,0955 g KCl + 0,25 g MgSO4 7 H2 0 pro 0,5 g zu vergasender Rückstand) sowie Kaliumchlorid und Calciumcarbonat (0,0955 g KCl + 0,062 g CaCO3 pro 0,5 g zu vergasender Rückstand) beobachtet, und zwar sowohl in Ar/H2O als auch in reinem Kohlendioxid. Die Aktivität dieser Mischungen ist vergleichbar oder sogar größer als die von Kaliumcarbonat bzw. Kaliumnitrat. Die Ergebnisse mit ternären Systemen (Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat, Eisen-II-chlorid oder Eisensulfat oder Eisenoxid) waren noch besser als mit den zugrunde liegenden binären Systemen aus Kaliumchlorid und Magnesiumsulfat.The tests showed that mixtures of potassium chloride and magnesium chloride have a higher activity in Ar / H20 than pure potassium chloride. The activity however, the mixtures cannot be compared to that of potassium carbonate or potassium nitrate. Surprisingly high activity was found with mixtures of potassium chloride and magnesium sulfate (0.0955 g KCl + 0.25 g MgSO4 7 H2 0 per 0.5 g residue to be gasified) and potassium chloride and calcium carbonate (0.0955 g KCl + 0.062 g CaCO3 per 0.5 g residue to be gasified) observed, both in Ar / H2O and in pure carbon dioxide. The activity this mixture is comparable to or even greater than that of potassium carbonate or potassium nitrate. The results with ternary systems (potassium chloride, magnesium sulfate, Iron (II) chloride or iron sulfate or iron oxide) were even better than with the underlying binary systems of potassium chloride and magnesium sulfate.
Aufgrund dieser Ergebnisse wurden auch Untersuchungen mit Kaliumsulfat und dem voranstehend genannten Eisensalzen sowie mit reinem Kaliumsulfat durchgeführt. In diesen Fällen wurden als Vergasungsmittel alle eingangs erwähnten Vergasungsmittelgemische benutzt.Based on these results, studies with potassium sulfate were also carried out and the above-mentioned iron salts as well as with pure potassium sulfate. In these cases, all gasification agent mixtures mentioned at the beginning were used as gasification agents used.
Es ergab sich überraschenderweise sowohl in oxidierender (Ar/H2O) als auch in reduzierender (H2/H2O) Atmosphäre, daß Kaliumsulfat katalytisch aktiv ist, und daß diese katalytische Aktivität durch Zusatz eines Eisensalzes (beispielsweise 1 bis 2 Massenteile Eisen pro 5 Massenteile Kalium) entscheidend gesteigert werden kann.Surprisingly, both in oxidizing (Ar / H2O) as well as in a reducing (H2 / H2O) atmosphere that potassium sulfate is catalytically active is, and that this catalytic activity by adding an iron salt (for example 1 to 2 parts by mass of iron per 5 parts by mass of potassium) can be increased significantly can.
Dieselben positiven Ergebnisse wurden auch bei Vergasung mit Kohlendioxid gefunden. In allen Vergasungsatmosphären ist die Aktivität beispielsweise einer Mischung aus Kaliumsulfat und Eisensulfat vergleichbar mit der von Kaliumcarbonat oder Kaliumnitrat. Vergleichbare Aktivität bedeutet in allen Fällen, daß die Vergasungsreaktion bei etwa gleicher Temperatur anspringt und daß auch die maximalen Vergasungsgeschwindigkeiten etwa gleich groß sind.The same positive results were obtained with gasification with carbon dioxide found. For example, in all gasification atmospheres, the activity is one Mixture of potassium sulfate and iron sulfate comparable to that of potassium carbonate or potassium nitrate. Comparable activity means in all cases that the gasification reaction starts at about the same temperature and that also the maximum gasification rates are about the same size.
Die Lehre aus den voranstehenden Untersuchungsergebnissen ist, daß in allen Fällen die Beschleunigung des Aktivierungsprozesses die Grundlage für die Aktivität sein muß, und daß die katalytische Wirkung de facto ausschließlich vom Kalium ausgeht. Im Fall der Mischungen aus Kaliumchlorid und Magnesiumsulfat wäre denkbar, daß sich in einem frühen Stadium der Vergasung Kaliumsulfat bildet. Dessen überraschende katalytische Aktivität wurde im voranstehend beschriebenen Experiment gefunden. Benetzungsuntersuchungen in Vergasungsatmosphäre mit Graphit als Unterlage zeigten, daß bereits bei 750"C eine Schmelze vorliegt, die auch in den Graphit eindringt. Offensichtlich hat diese schmelzflüssige Phase entscheidenden Anteil an der Aktivierung und damit an der katalytischen Aktivität. Bei Zusatz der Eisenverbindungen zum Kaliumsulfat wurde eine Schmelze bereits bei etwa 650"C beobachtet, was wiederum darauf hindeutet, daß die Eisenverbindung die Zersetzung bzw.The lesson from the foregoing research is that in all cases the acceleration of the activation process is the basis for the Activity must be, and that the catalytic effect de facto exclusively from Running out of potassium. In the case of mixtures of potassium chloride and magnesium sulfate it would be It is conceivable that potassium sulfate is formed in an early stage of the gasification. Whose surprising catalytic activity was found in the experiment described above found. Wetting studies in a gasification atmosphere with graphite as a base showed that a melt is already present at 750 "C, which also penetrates the graphite. Obviously, this molten phase plays a decisive role in the activation and thus the catalytic activity. With the addition of the Iron compounds For potassium sulfate, a melt was already observed at around 650 "C, which in turn suggests that the iron compound is responsible for the decomposition or
Reduktion des Kaliumsulfats beschleunigt. In Inert-Atmosphäre schmilzt Kaliumsulfat erst bei 1.069"C. Die gleiche Ursache sollte der Wirkung der Kaliumchlorid/ Magnesiumchlorid-Mischung (äquimolare Mischung beider Komponenten) zugrunde liegen. Mit Kaliumchlorid wurde eine Schmelze bei 770"C gefunden, mit der Mischung betrug diese Temperatur ca. 500"C Diese Ergebnisse mit der Mischung aus Kaliumchlorid und Magnesiumsulfat lassen vermuten, daß bei der Mischung von Kaliumchlorid mit Calciumcarbonat ein ähnlicher Mechanismus zugrunde liegt, d.h. möglicherweise Bildung von Kaliumcarbonat in einem frühen Stadium der Vergasung. Daraus ist zu folgern, daß die Möglichkeiten von katalytisch aktiven Salzgemischen nicht auf die voranstehend erwähnten Beispiele beschränkt sind, sondern daß grundsätzlich solche binären oder multiplen Salzgemische eine hohe katalytische Aktivität besitzen, bei denen unter Vergasungsbedingungen eine Beschleunigung des Aktivierungsprozesses erfolgt, sei es aufgrund der katalytischen Wirkung einer oder mehrerer Komponenten auf den Aktivierungsprozeß, oder sei es aufgrund eines Anionenaustausches, der unter Vergasungsbedingungen zu einer leicht reduzierbaren Kalium- bzw. Alkali-Verbindung führt. Die voranstehenden Beobachtungen sollen im folgenden anhand einiger Beispiele näher erläutert werden.Accelerated reduction of potassium sulfate. Melts in an inert atmosphere Potassium sulfate only at 1.069 "C. The same cause should be the effect of the potassium chloride / Magnesium chloride mixture (equimolar mixture of both components). A melt at 770 "C was found with potassium chloride, with the mixture being this temperature approx 500 "C This results with the mixture of potassium chloride and Magnesium sulfate suggests that when potassium chloride was mixed with calcium carbonate it is based on a similar mechanism, i.e. possibly formation of potassium carbonate at an early stage of gassing. From this it can be concluded that the possibilities of catalytically active salt mixtures does not refer to the examples mentioned above are limited, but that basically binary or multiple salt mixtures have a high catalytic activity where under gasification conditions an acceleration of the activation process takes place, be it due to the catalytic Effect of one or more components on the activation process, or be it due to an anion exchange, which under gasification conditions to an easily Reducible potassium or alkali compound leads. The foregoing observations are to be explained in more detail below with the aid of some examples.
Beispiel 1 0,5 g Graphit (Naturgraphit Ceylon) wurden mit 0,0955 g Kaliumchlorid und 0,25 g MgSO4 7 H2 0 durch Verreiben innig durchmischt , die Mischung wurde zu Tabletten verpreßt, die sodann auf die Körnung 0,4 bis 1,0 mm aufgemahlen wurden.Example 1 0.5 g of graphite (natural graphite Ceylon) was added with 0.0955 g Potassium chloride and 0.25 g MgSO4 7 H2 0 thoroughly mixed by rubbing, the mixture was compressed into tablets, which were then ground to a grain size of 0.4 to 1.0 mm became.
0,8455 g dieser Körnung wurden im Vergasungsreaktor bei einem Gesamtdruck von 2 MPa mit einem äquimolaren Ar/H20-2 Gemisch vergast. Die Temperatur wurde mit einer Geschwindigkeit von 4 K min bis 900"C gesteigert, diese Temperatur wurde sodann eine Stunde gehalten. In gleicher Weise wurden Proben mit den reinen Komponenten (0,0955gKCl pro 0,5 g Graphit und 0,25 g MgSO4.7 H20 pro 0,5 g Graphit) sowie K2CO3 (0,042 g K2C03 pro 0,5 g Graphit) und K2 SO4 ( 0,055 g K2SO4 pro 0,5 g Graphit) präpariert und vergast. Die Vergasung wurde durch on line-Analyse von CO2 und CO mit IR-Analysatoren verfolgt. Die Bilder (1a) und (1b) zeigen die Bildungsgeschwindigkeit von CO2 und CO mit steigender Temperatur bis 900"C und während der einstündigen isothermen Vergasung bei 900"C.0.8455 g of this grain were in the gasification reactor at a total pressure of 2 MPa gasified with an equimolar Ar / H20-2 mixture. The temperature was with a speed of 4 K min to 900 "C, this temperature was then increased held for an hour. Samples with the pure components were made in the same way (0.0955gKCl per 0.5 g graphite and 0.25 g MgSO4.7 H20 per 0.5 g graphite) and K2CO3 (0.042 g K2C03 per 0.5 g graphite) and K2 SO4 (0.055 g K2SO4 per 0.5 g graphite) prepared and gassed. The gasification was carried out by on-line analysis of CO2 and CO tracked with IR analyzers. Figures (1a) and (1b) show the formation speed of CO2 and CO with increasing temperature up to 900 "C and during the hour isothermal gasification at 900 "C.
Man erkennt, daß die Bildung von CO2 und CO bei Zusatz der KCl/MgSO4-Mischung etwa bei derselben Temperatur einsetzt wie bei Zusatz des höchstaktiven K2C03, und auch die maximalen Bildungsgeschwindigkeiten beider Gase sind bei Verwendung der Mischung als Katalysator mit denen bei Zusatz von K2CO3 vergleichbar. Im Gegensatz dazu findet man, daß sowohl reines KCl und in noch stärkerem Maße reines MgSO4*7 H2 0 nur schwach katalytisch aktiv sind. Die Reaktivität des reinen Graphits ohne Zuschlag ist völlig vernachlässigbar. Die hohen Gasbildungsgeschwindigkeiten, die bei der Mischung KCl/MgSO4 erzielt wurden, lassen sich nicht durch einen additiven Effekt der beiden reinen Komponenten erklären. Eine überraschend hohe katalytische Aktivität zeigt K2 SO4, doch setzt bei diesem Salz die katalytische Reaktion wesentlich später ein als bei K2CO3 oder der untersuchten Mischung aus KCl und MgSO4 .7 H2O. Eine völlig analoge Abstufung der Aktivität wurde auch bei der Vergasung einer Kohle (GFK Leopold) gefunden. Ergebnisse mit dieser Kohle werden im folgenden Beispiel (2) beschrieben.It can be seen that the formation of CO2 and CO when the KCl / MgSO4 mixture is added starts at about the same temperature as when the highly active K2C03 was added, and the maximum formation rates of both gases are also when using the Mixture as a catalyst comparable to that with the addition of K2CO3. In contrast in addition, it is found that both pure KCl and, to an even greater extent, pure MgSO4 * 7 H2 0 are only weakly catalytically active. The reactivity of pure graphite without Surcharge is completely negligible. The high gas formation rates that with the KCl / MgSO4 mixture cannot be achieved by adding an additive Explain the effect of the two pure components. A surprisingly high catalytic activity shows K2 SO4, but with this salt the catalytic Reaction occurs much later than with K2CO3 or the mixture under investigation KCl and MgSO4 .7 H2O. A completely analogous gradation of activity was also found in the gasification of a coal (GFK Leopold) found. Results with this coal will be described in the following example (2).
Beispiel 2 Nach der im Beispiel (1) beschriebenen Präparierung der Proben wurden 0,5 g GFK Leopold, der 0,055 g K2 SO4 und 0,049 g FeSO4g7 H2O zugesetzt wurden, im Vergasungsreak--1 tor bei einem Temperaturanstieg von 4 K min bis zur Endtemperatur von 850"C und einer einstündigen Haltezeit bei der Endtemperatur in einer äquimolaren H2/H2O-Atmosphäre bei einem Gesamtdruck von 2 MPa vergast. In gleicher Weise wurden Proben mit den reinen Komponenten der Katalysatormischung ( 0,055 g K2SO4 pro 0,5 g GFK Leopold und 0,049 g FeSO4w7 H2O pro 0,5 g GFK Leopold) sowie Proben, die als Referenz K2CO3 (0,042 g K2CO3 pro 0,5 g Kohle) und KNO3 (0,064 g KNO3 pro 0,5 g Kohle) enthielten, präpariert und vergast. Vergleichend wurde auch die Reaktivität der unbehandelten GFK Leopold untersucht. Die Hauptprodukte der Vergasungsreaktion CH4 und CO wurden IR-analytisch erfaßt.Example 2 After the preparation of the described in Example (1) Samples were added to 0.5 g GFK Leopold, to which 0.055 g K2 SO4 and 0.049 g FeSO4g7 H2O were added were, in the gasification reactor with a temperature rise of 4 K min to Final temperature of 850 "C and a one-hour holding time at the final temperature in an equimolar H2 / H2O atmosphere at a total pressure of 2 MPa. In Samples with the pure components of the catalyst mixture were made in the same way (0.055 g K2SO4 per 0.5 g GFK Leopold and 0.049 g FeSO4w7 H2O per 0.5 g GFK Leopold) as well as samples that were used as reference K2CO3 (0.042 g K2CO3 per 0.5 g coal) and KNO3 (0.064 g KNO3 per 0.5 g coal), prepared and gasified. Comparative was also investigated the reactivity of the untreated GFK Leopold. The main products of the Gasification reaction CH4 and CO were recorded by IR analysis.
Die Bilder (2a) und (2b) zeigen die Bildungsgeschwindigkeiten von CH4 und CO mit steigender Temperatur bis 850"C und während der sich anschließenden einstündigen Vergasung bei 850"C. Man erkennt, daß die Bildungsgeschwindigkeit des unter diesen Reaktionsbedingungen als Hauptprodukt entstehenden CH4 bei Zusatz der Mischung aus K2 SO4 und FeSO4 die Methanbildungsgeschwindigkeit, die bei Zusatz anderer aktiver Katalysatorrohstoffe (KNO3, K2CO3) erzielt wird, übertrifft. Die CO-Bildungsgeschwindigkeiten mit diesen Katalysatorrohstoffen sind etwa gleich groß.Figures (2a) and (2b) show the formation rates of CH4 and CO with increasing temperature up to 850 "C and during the following one hour gasification at 850 "C. It can be seen that the rate of formation of the CH4 formed as the main product under these reaction conditions on addition of the Mixture of K2 SO4 and FeSO4 the methane formation rate, which with the addition other active catalyst raw materials (KNO3, K2CO3) achieved will, surpasses. The CO formation rates with these catalyst raw materials are about the same size.
Der starke Abfall der Gasbildungsgeschwindigkeiten im isothermen Bereich ist auf den hohen Kohlenstoff-Umsatz zurückzuführen. Im Gegensatz zur aktiven Mischung aus K2 SO4 und FeSO4 .7 H2O zeigen die reinen Komponenten dieser Mischung eine geringere Aktivität. Im Falle des FeSO4 7 H2 0 wird praktisch keine Steigerung der Aktivität über die der unbehandelten Kohle hinaus erzielt. Im Falle von K2 SO4 wird eine von der nichtkatalysierten Reaktion deutlich abweichende Gasbildungsgeschwindigkeit (CH4, CO) erst bei erheblich höherer Temperatur beobachtet. Daraus ergibt sich, daß die hohe Aktivität der Katalysatormischung K2SO4/FeSO4 sich nicht duch einen additiven Effekt der reinen Katalysatorkomponenten K2 SO4 und Fest4*7 H2O ergibt.The sharp drop in gas formation rates in the isothermal range is due to the high carbon turnover. In contrast to the active mix from K2 SO4 and FeSO4 .7 H2O, the pure components of this mixture show a lower level Activity. In the case of FeSO4 7 H2 0 there is practically no increase in activity achieved beyond that of the untreated coal. In the case of K2 SO4, one of the gas formation rate significantly different from the non-catalyzed reaction (CH4, CO) only observed at a considerably higher temperature. This results in, that the high activity of the catalyst mixture K2SO4 / FeSO4 does not go through a additive effect of the pure catalyst components K2 SO4 and Fest4 * 7 H2O results.
Literatur (1) K. J. Hüttinger, Fuel 62 (1983), 166 - Leerseite -Literature (1) K. J. Hüttinger, Fuel 62 (1983), 166 - Blank page -
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