DE2005891A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff im Dampf-Eisen-Verfahren - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. HARRY ROEVER

68 MANNHEIM-FEUDENHEIM · AM BOGEN 23 - POSTFACH 124

9. Februar 197o R/P

Consolidated Natural Gas Service, Ine, Pittsburgh, Pennsylvania / USA

Priorität der USA-Anmeldung vom 11. λ

Februar 1969

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff im Dampf-Eisen-Verfahren

Die Erfindung betrifft ein verbessertes kontinuierliches Dampf-Eisen-Verfahren zur Herstellung von Hasserstoff und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Dampf-Eisen-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem Wasserstoff hergestellt wird durch die Reaktion von Dampf mit entweder elementare« Eisen oder einem niedrigen Eisenoxyd, beispielsweise FeO. Die Reaktion erzeugt höhere Bisenoxyde, beispielsweise Fe^O₄, die dann wieder reduziert werden können, um den Zyklus su wiederholen.

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Trotz der scheinbaren Einfachheit des Dampf-Eisen-Verfahrens und trotz der Tatsache, daß es über loo Jahre lang bekannt und ausgeübt worden ist, ist kein technisch und wirtschaftlich brauchbares Beispiel eines kontinuierlichen Dampf-Eisen-Verfahrens entwickelt worden, das nun im industriellen Maßstab praktiziert wird. Vielleicht ist der Hauptgrund für die Tatsache, daß das Dampf-Eisen-Verfahren keinen industriellen Erfolg gehabt hat, die Schwierigkeit; dieses Verfahren als kontinuierliches Verfahren durchzuführen. Zur Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens ist es erforderlich, daß ein kontinuierlich fließender Umlauf-Strom von Eisenoxyden zwei unterschiedlichen Reaktionen unterworfen wird, nämlich der Oxydation und der Reduktion, und zwar unter optimalen Bedingungen für jede dieser beiden Reaktionen, einschließlich einer optimalen Einleitung und Verteilung der Wärme, die für dieses Verfahren erforderlich ist.

Früher bekannte kontinuierliche Dampf-Eisen-Verfahren haben die Verwendung von gasförmigen Reduktionsmitteln zur Reduktion der Eisenoxyde bevorzugt. Jedoch ist die Erzeugung eines geeigneten gasförmigen Reduktionsmittels teuer und macht damit das ganze Verfahren unwirtschaftlich. Außerdem, infolge der Begrenzungen, die durch das thermodynamische Gleichgewicht während der Reduktion des 'C₃O₄ und des FeO zu FeO bzw. Fe mit reduzierenden Gasen, die Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthalten, auferlegt werden, enthält das austretende Gas nach einer Reduktion nach einem Durchgang beträchtlichen, nicht reagierten Wasserstoff und Kohlenmonoxyd. Inso-

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fern 1st also ein solches Verfahren gewöhnlich mit Verschwendung an reduzierendem Gas verbunden.

Es sind kontinuierliche Dampf-Elsen-Verfahren vorgeschlagen worden, die entweder Feststoffe In einer Gasdispersion verwenden oder aber die Fließbettechnik In der Oxydationszone und In der Reduktionszone. Reduktlonssysterne, die eine Dispersion von pulverisiertem Elsenoxyd In einem Trägergas verwenden, benötigen sehr große ™ Reaktionsgefäße und kostenaufwendige Gas-Feststoff-Trennvorrichtungen. Alle Versuche, mit dem Eisenoxyd in einem fluidisierten Zustand zu arbeiten, sind nicht derart gewesen, daß sie zu einer industriellen Verwertung angereizt hätten, weil eine fluidisierte Masse überall von gleichmäßiger Zusammensetzung ist, während Im allgemeinen eine Veränderung der Zusammensetzung, eine Art Gradient, wünschenswert ist.

Durch die Erfindung wird ein verbessertes kontinuierliches Dampf- M Eisen-Verfahren geschaffen, das nicht nur eine rezirkulierende Strömung aus kleinteiligen Eisenoxyden verwendet, sondern außerdem auch eine rezirkulierende Strömung aus teilchenförmigen, kohlenstoffhaltigen Feststoffen zur Erzielung einer Reduktion der Eisenoxyde und zur Zuführung der für das Verfahren erforderlichen Wärme. In der Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens werden reduzierte Eisenoxyde, die Im wesentlichen FeO und Fe enthalten, mittels Dampf in einer Oxydationszone erhitzt, und Eisenoxyde, die

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im wesentlichen Fe₃O₄ und FeO enthalten, werden in einer Reduktlonszone reduziert. Durch das Wort "hauptsächlich" soll gesagt werden, da6 mindestens 5o Gewichtsprozente der jeweiligen Mischung aus oxydierbarer oder reduzierbarer Eisenmischung, je nachdem, aus den angegebenen^ Bestandteilen bestehen soll, und der tatsächliche Gewichtsanteil nähert sich unter Gleichgewichtsbedingungen loo t. Die relativen Mengen von FeO und Fe in der oxydierbaren Mischung und die relativen Mengen von Fe₃O₄ und FeO in der reduzierbaren Mischung hängen in starkem Maße von der Temperatur, dem Druck und der Verweilzeit in den jeweiligen Reaktionszonen ab. Die Oxydation von FeO und Fe (die in der nachfolgenden Beschreibung an manchen Stellen einfach als reduzierte Eisenoxyde bezeichnet werden) wird dadurch bewirkt, daß Dampf in Reaktionsbeziehung mit den reduzierten Eisenoxyden in einer Oxydationszone hindurchgeleitet wird. Die Reduktion von Fe₃O₄ und FeO wird dadurch bewirkt, daß diese Stoffe in direkte Berührung gebracht werden, mit dem reζirkulierenden Strom von heißen, kohlenstoffhaltigen Feststoffen in einem sich nach unten bewegenden Bett in der Reduktionszone. Es werden keine Sauerstoff in Molekularform enthaltenden Gase in das bewegende Bett in der Reduktionszone eingeleitet. Die Reduktionsbedingungen werden so gewählt, daß gewährleistet wird, daß nur eine teileise Erschöpfung des Kohlenstoffes während des Durchgangs der kohlenstoffhaltigen Feststoffe durch die Reduktionssone hervorgerufen wird, während aber dabei trotzdem die gewünschte Reduktion der Eisenoxyde in Fe und FeO bewirkt wird. Es wird Wärme zugeführt, uv den Erfordernissen dieses Verfahrens zu genügen, durch teil-

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weise Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in einer Verbrennungszone, die außerhalb der Reduktionszone liegt. Die Menge dieser teilweisen Verbrennung wird derart gesteuert, daß die Temperatur der kohlenstoffhaltigen Feststoffe ausreichend hoch wird, ua auf adiabatische Weise die erforderliche Wärme zu liefern.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens ist eine Trennzone zwischen der Reduktionszone und der Oxydationszone vorgesehen, um eine Trennung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe von den die Reduktionszone verlassenden reduzierten Eisenoxyden zu bewirken. Die Trennung wird bewirkt, indem ein Gas durch die Mischung aus kohlenstoffhaltigen Feststoffen und reduzierten Eisenoxyden mit einer solchen Geschwindigkeit hindurchgeleitet wird, die eine schnelle Trennung infolge der Unterschiede der spezifischen Gewichte der Eisenverbindungen und der kohlenstoffhaltigen Feststoffe ermöglicht. Bevorzugt wird eine fluidisierte Trennzone, in der das f fluidisierte Bett im wesentlichen aus den leichteren kohlenstoffhaltigen Feststoffen besteht, von denen die schwereren Eisenverbindungen abgezogen und wieder in die Oxydationszone gebracht werden können. Die Oxydationszone umfaßt bei der bevorzugten Ausführungsfora ein fluidisiertes Bett aus frischen kohlenstoffhaltigen Feststoffen, in welche die reduzierten Eisenoxyde eingeleitet werden. Wasserstoff wird erzeugt durch die verhältnismäßig schnelle Reaktion «irischen dem Dampf und den reduzierten Eisenoxyden, und er reagiert seinerseits wieder mit den kohlenstoffhaltigen Feststoffen unter

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Erzeugung von Metan. Die abgetrennten kohlenstoffhaltigen Feststoffe aus der Trennzone werden über die Verbrennungszone wiederum in die Reduktionszone rezirfculiert.

Das Verfahren arbeitet kontinuierlich und wirtschaftlich zur Erzeugung von Wasserstoff oder eines an Metan reichen Gases. Die Ver-

sserung in der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, verglichen mit bisher bekannten Dampf-Eisen-Verfahren, ist eine Folge der wirtschaftlichen Anwendung von wenig kostenden, fein verteilten kohlenstoffhaltigen Feststoffen erstens für die Reduktion der Eisenoxyde und zweitens die Erzeugung der Wärme für das Verfahren und drittens bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Erzeugung von Metan in einem verhältnismäßig einfachen Zweigefäßsystem. Die Verbesserung in der Wirtschaftlichkeit in der Reduktionszone ergibt sich aus dem thermischen gradienten, der sich in dem nach unten bewegenden Bett einstellt und aus dem Fehlen einer Rückmischung des reduzierten Eisens. Infolgedessen ergeben sich maxiale Reaktionsmengen aus dem Gegenstrom der nach oben fließenden Reduzierungsgase (die an Ort und Stelle erzeugt werden) und den nach unten fließenden frischen Eisenoxyden. Das Fehlen von molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasen gewährleistet, daß kein Verlust in der gewünschten Reduktion infolge von damit konkurierenden Reaktionen eintritt. Die Strömung der Gase und der Feststoffe in der Oxydierungsvorrichtung wird am wirksamsten in einem Fließbett für die einzelnen, umfaßten Reaktionen durchgeführt, um dadurch die Temperaturgradienten auf ein Geringstmaß herabzusetzen und um ein «irksames

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Gleichgewicht zwischen exothermen und endothermen Reaktionen zu erzeugen. Zusammengefaßt gewährleistet also das erfindungsgemäfie, ver besserte Verfahren die Aufrechterhaltung der optimalen Bedingungen für die Reduktion von Fe₀O. in FeO und Fe und für die Oxydation der

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reduzierten Eisenoxyde mit Dampf.

Die Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff umfaßt einen ersten Behälter zur Reduzierung von Eisenoxyden in einer Mischung von Eisenoxyd und kohlenstoffhaltigen Feststoffen. Eine Leitung verbindet diesen ersten Behälter mit einem Trennbehälter, und die Mischung von reduzierten Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen wird diesem Trer behälter zugeleitet, wo die Eisenoxyde von der Mischung getrennt werden, Eine andere Leitung verbindet den Trennbehälter mit einem zweiten Behälter, in welchem die Eisenoxyde derart geführt werden, daß sie mit Dampf reagieren, um die reduzierten Eisenoxyde zu oxydieren und dabei Wasserstoff zu erzeugen. Es ist eine Leitung vorgesehen, durch welche Dampf in " den zweiten Behälter eingeleitet wird derart, daß er in oxydierende Berührung mit den reduzierten Eisenoxyden kommt. Eine andere Leitung verbindet den zweiten Behälter mit dem ersten Behälter zwecks Rückführung des aus dem zweiten Behälter austretenden Eisenoxyds in den ersten Behälter. Eine weitere Leitung verbindet den Trennbehälter und den ersten Behälter zwecks Rückführung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die in dem Trennbehälter abgeschieden

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worden sind, in den ersten Behälter zwecks Vennischlang mit dem Eisenoxyd aus dem zweiten Behälter.

Zun besseren Verständnis der Erfindung, ihrer Aufgaben, Merkmale und Vorteile, wird Bezug genommen auf die folgende Beschreibung und die zugehörige Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Erfindung im weitesten Sinne.

Fig. 2 ist eine schematische darstellung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung, zeigt aber die hSen unterschiedlicher Punkte in den Feststoff- und Gas-Strömungen zwecks Unterstützung des Verständnisses des in Tabelle I der Beschreibung berichteten Mater ialfluß -Gleichgewichts.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Abwandlung des bevorzugten Ausführungsbeispiels nach Fig. 2.

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche schematisch· Darstellung, zeigt jedoch die Lagen der unterschiedlichen Punkte in den Feststoff- und Gas-Strömungen, um wiederum da* Verständnis

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zu unterstützen für die Angaben in Tabelle II der Beschreibung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist mit Io ein Behälter für die Reduktionszone 12 und eine Oxydationszone 14 bezeichnet. Die Reduktionszone besteht im wesentlichen aus einem sich nach unten bewegenden Bett aus Feststoffen, die infolge der Schwerkraft durch eine öffnung 16 in die Oxydationszone fließen. Das sich nach unten bewegende Feststoffbett in der Reduktionszone besteht im wesentlichen aus einer Mischung aus zwei rezirkulierenden Strömungen aus Feststoffen, die sich ineinander schneidenden Richtungen bewegen. Die erste Strömung aus Feststoffen enthält Eisenoxyde, im wesentlichen Fe₃O- und FeO. Die zweite Strömung von Feststoffen enthält kohlenstoffhaltige Feststoffe, die nicht nur zur Reduktion der Eisenoxyde dienen, sondern auch zur adiabatischen Erzeugung der für den Reduktionsvorgang erforderlichen Wärme. Die primären Reaktionen, die in der Reduktionszone vorkommen, sind die folgenden:

1) CO + Fe₃O₄ ^ 3 Feo + CO₂

2) CO + FeO > Fe + CO₂

3) CO₂ + C > 2 CO

Di· in der Reduktion·zone aufrechterhalten· Temperatur liegt i» ••reich von etwa 56o bis 155o° C. Der Druck kann gleich den Atmospblreadruek oder über d«a Atmosphlrendruck sein. Di« Teilchengröße

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BAD ORIQfNAi.

- Io -

der Eisenoxyde kann im Bereich von 325 bis 2 Tyler-Standard-Sieb liegen. Die Teilchengröße der kohlenstoffhaltigen Feststoffe kann ebenfalls in geeigneter Weise im selben Bereich von 325 bis 2 Tyler-Standard-Sieb liegen. Die Aufenthaltsdauer beider Feststoffe in der Reduktionszone liegt im allgemeinen zwischen 15 Sekunden und 6o Minuten.

Die kohlenstoffhaltigen Feststoffe in der Reduktionszone kann passenderweise ein fester kohlenstoffhaltiger Brennstoff sein, der bei den in der Reduktionszone herrschenden Bedingungen nicht zusammenbackt. Geeignete Feststoffe dieser Art sind nicht zusammenbackende Kohle, Braunkohle (Lignit), Koks, verkohltes Material, also das feste Produkt, das durch Pyrolyse von Kohle oder Braunkohle entsteht, oder Kohle, die durch Vorverbrennung nicht mehr zusammenbackend gemacht worden ist. Derartige Feststoffe enthalten im allgemeinen Asche, und wie später noch gezeigt werden soll, muß eine Vorkehrung dafür getroffen werden, die Asche aus dem Gesamtsystem zu entfernen, um eine AnhÄufung der Asche über ein bestimmtes MaB hinaus zu verhindern. Tatsächlich, dient, bis zu einem bestimmten MaB, die Asche als ein Wärmeträger zur Aufrechterhaltung der gewünschten Temperatur in der Reduktionszone. Im allgemeinen beträgt der Kohlenstoffgehalt der kohlenstoffhaltigen Feststoffe in der Reduktionszone mindestens 2o Gewichtsprozente. Das Gewichtsverhältnis des Kohlenstoffes zum lisenoxyd in der Reduktionszone muß ausreichend sein, um die gewünscht· umwandlung von Fe₃O₄ und FeO in FeO und Fe während des Durchgangs durch dl« Keduktionszone iu gewährleisten. 009837/1904

BAD ORIGINAL

Nach der Erfindung, In ihrem breitesten Aspekt gesehen, fließen die reduzierten Eisenoxyde zusammen mit an Kohlenstoff erschöpften kohlenstoffhaltigen Feststoffen in die Oxydationszone ohne jegliche Vorkehrungen zur Trennung der beiden Feststoffsysterne. Dies ist nicht das bevorzugte Vorgehen, wie sich aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ergeben wird. Jedoch ist es im Falle von sehr reaktionsfähigen kohlenstoffhaltigen Feststoffen, wie z.B. einigen Braunkohlen, für diese Stoffe möglich, selbst in an Kohlenstoffgehalt erschöpftem Zustand mit Dampf in der Oxydationszone zu reagieren, selbst bei Vorhandensein von Eisen oder FeO. Die weniger reaktionsfähigen kohlenstoffhaltigen Feststoffe wurden bei Erschöpfung an Kohlenstoffgehalt im allgemeinen eine Masse an verhältnismäßig inerten Feststoffen bilden und somit den wirksamen Ausgang in der Oxydationszone herabsetzen.

In der Oxydationszone wird Dampf durch einen Dampfeinlaß 18 eingeleitet und, mit den reduzierten Eisenoxyden in Reaktionsbeziehung, \ zirkuliert. Die Reaktion des Dampfes mit Fe und mit FeO ist extrem schnell und außerdem exotherm. Die Reaktionen sind folgendermaßen:

4) H2O + Fe > FeO + H

5) H₂O + 3 FeO ^^Fe3°4 * ^H

Jedes beliebige Gas-Festetoff-System kann in der Oxydationszone verwendet werden, um Wasserstoff herzustellen, und zwar infolge dea

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starken Maßes der Reaktion von Dampf mit den reduzierten Eisenoxyden. Nenn das erwünschte Erzeugnis ein Brenngas sein soll, dann wird das beste System bestimmt durch die Reaktionsfähigkeit der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die der Oxydationszone zugeführt werden, oder durch das Ausmaß der gewünschten Kohlenstoff-Vergasung. Beispielsweise kann ein Freifall-System verwendet werden, bei dem die Feststoffe eine verhältnismäßig kurze Aufenthaltsdauer haben, und zwar im Falle von sehr hochreaktiven kohlenstoffhaltigen Feststoffen, oder auch in solchen Fällen, in denen eine verhältnismäßig geringe Kohlenstoff-Vergasung für weniger reaktionsfähige kohlenstoffhaltige Feststoffe gewünscht wird. Wenn eine beträchtliche Kohlenstoff-Vergasung mit weniger reaktionsfähigen kohlenstoffhaltigen Feststoffen gewünscht wird, so kann ein Fließbettsystem angewandt werden. Die in der Oxydationszone aufrechterhaltene Temperatur liegt im allgemeinen zwischen 537 und Io92° C. Der Druck kann gleich dem Atmoephärendruck oder auch über Atmosphärendruck sein. Die Verweilzeit der Feststoffe in der Oxydationszone kann zwischen 3o Sekunden und 2oo Minuten betragen. Höhere Drücke und längere Verweilzeiten unterstützen die Erzeugung von Metan, und die kürzeren Verweilzeiten sind ausreichend für die WasserstofferZeugung.

Zusätzlich zu der Reaktion des Dampfes mit den reduzierten Eisenoxyden zwecks Erzeugung von Wasserstoff findet auch eine gewisse Reaktion des Dampfes mit irgendwelchen anwesenden kohlenstoffhaltigen Feststoffen statt, wobei CO und H₂ wie auch etwas CO. erzeugt

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werden. Wichtiger ist, daß der durch die Reaktion Dampf-Fe, Dampf-FeO oder Dampf-Kohlenstoff erzeugte Wasserstoff mit den kohlenstoffhaltigen Feststoffen reagiert unter Erzeugung von Metan, und zwar insbesondere bei höheren Temperaturen. Falls gewünscht, können frische kohlenstoffhaltige Feststoffe in die Oxydationszone durch eine Leitung 22 eingeführt werden, um den Metangehalt in dem erzeugten Gas zu erhöhen. Die Mischung von Gasen wird als Produktgas durch eine Leitung 2o abgegeben, und zwar entweder für die unmittelbare Verwendung oder für weitere verfahrensmäßige Behandlung oder Reinigung, je nachdem, wie es erwünscht ist.

Das feste Produkt der Oxydationszone, hauptsächlich FeO und Fe₃O., werden zusammen mit noch nicht reagierten kohlenstoffhaltigen Feststoffen aus der Oxydationszone durch eine Leitung 24 abgezogen und einer Hubleitung 26 zugeführt zwecks Rezirkulierung in die Reduktionszone. Die Hubleitung 26 bildet eine langgestreckte Verbrennungszone zur teilweisen Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit Luft, die durch eine Luftzuführungsleitung 28 zugeführt wird. Zusätzliche frische kohlenstoffhaltige Feststoffe können ebenfalls durch eine Zuführungsleitung 3o zugeführt werden, um den in der Oxydations- und in der Reduktionszone, wie auch in der der Verbrennung dienenden Hubleitung 26, verbrauchten Kohlenstoff zu ersetzen. Di· in der Verbrennungs-Hubleitung aufrechterhaltenen Bedingungen sind derart, daS eine Teilverbrennung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe gewährleistet wird xwecks Anhebung der Temperatur der

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nach oben fließenden Feststoffmasse auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um die erforderliche Wärme für die Reduktions-Reaktion zu erzeugen. Da die kohlenstoffhaltigen Feststoffe durch das Rezirkulationssystem rezirkulieren, entsteht eine zunehmende Menge von Asche. Diese Asche kann von der Hauptströmung der rezirkulierenden Feststoffe aus der Hubleitung 26 in einer Zyklon-Trennvorrichtung 32 oder mit anderen geeigneten Mitteln getrennt werden. Das Abgas, zusammen mit dieser Asche, wird durch eine Leitung 34 abgeführt, während die Mischung aus heißen Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen über die Leitung 36 auf das sich nach unten bewegende Bett in der Reduktionszone fällt. Das aus der letzteren ausfließende Gas wird getrennt durch eine Leitung 38 abgezogen.

Das in Fig. 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel ist dazu geeignet, ein Metan enthaltendes Gas zu erzeugen, das durch übliche Maßnahmen in ein Gas hohen Heiswerts umgewandelt werden kann. Frische, Kohlenwasserstoff enthaltende Feststoffe, die sowohl festen Kohlenstoff als auch leichtflüchtige bzw. leicht verdampfbare Kohlenstoffe enthalten, werden kontinuierlich der Oxydation«zone oder der Oxydationseinrichtung, bezeichnet mit der Bezugsziffer 42, zugeführt. Die Oxydationszone befindet sich im unteren Teil eines Behälters 4o, dessen oberer Teil die Reduktionszone 44 enthält. Das frische, Kohlenwasserstoff-Feststoffe enthaltende Bett zu der Oxydationseinrichtung hat einen hohen Gesamt-Kohlenstoffgehalt, im Bereich von 5o bis 9o Gewichtsprosenten. Vorzugsweise wird nach der Erfindung entweder ein verkohltes Material verwendet, wobei das nicht zusammenbackend·

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Feststoffprodukt sich aus der Pyrolyse von Kohle oder Braunkohle bei niedriger Temperatur ergibt, oder Rohkohle, die, falls erforderlich, durch Voroxydation nichtbakend gemacht worden ist. Das verkohlte Material oder die Rohkohle (und nachstehend wird zum Zwecke der Abkürzung lediglich noch von verkohltem Material gesprochen) wird durch eine Leitung 46 in einen trichterförmigen Durchlaufbehälter 48 eingeführt, aus dem durch ein Ventil gesteuerte Mengen des verkohlten Materials über eine Leitung 5o in den offenen Raum ^ oberhalb der Oxydationszone eingeleitet werden.

Das verkohlte Material wird in einer dichten, kompakten fluidisierten Phase gehalten, die als Oxydationszone dient. Elementares Fe und FeO, frei von kohlenstoffhaltigen Feststoffen, werden direkt in das Innere des Fließbetts eingeleitet aus einer Quelle und in einer Art und Weise, die beide weiter unten beschrieben werden sollen. Das elementare Fe und FeO, die ein größeres spezifisches Gewicht haben al« das fluidisierte verkohlte Material, sinken in dem Bett im Gegenstrom zum Dampf'nach unten ab, der durch eine Dampfleitung 52 eingeführt wird, nachdem er durch einen Strahlkompressor 4% 53 verdichtet worden ist. Unter den in der Oxydation«zone aufrechterhaltenen Temperatur- und Druckbedingungen reagiert der Dampf vorzugsweise und schnell mit dem elementaren Fe und FeO, wie dies in den weiter oben angegebenen Gleichungen 4) und 5) angegeben ist, unter Erzeugung von Wasserstoff. Zumindest ein Teil diese« Wasserstoffs reagiert mit dem verkohlten Material in dem Fließbett unter Erzeugung von Metan. Das Metan wird zusammen mit nicht verbrauchtem Dampf

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Ober eine Gasabfuhrleitung 54 abgeleitet zwecks weiterer Behandlung zur Erzeugung eines Gases mit hohem Heizwert.

Die in der Oxydationszone aufrechterhaltenen Betriebsbedingungen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind folgendermaßen: Temperatur 76o bis 981° C; Druck 7,o3 bis Io5 kg/cm2, und Aufenthaltszeit des verkohlten Materials 1 bis 2oo Minuten, wobei die höheren Drucke und längeren Verweilzeiten für die Metanerzeugung bevorzugt werden.

Die Mischung von Eisenoxyden, hauptsächlich Fe₃O₄ und FeO, zusammen mit an Kohlenstoff erschöpftem verkohltem Material, wird über eine Leitung 56 aus der Oxydationszone abgezogen. Diese Mischung wird durch eine Hubleitung 58 zur Reduktionszone zurückgehoben durch Dampf aus der Dampfzuführungsleitung 52. Beim Rezirkulieren zur Reduktionszone strömen die Feststoffe durch eine Zyklon-Trenneinrichtung 60, die den Dampf von den Feststoffen trennt. Der Dampf wird durch eine Leitung 62 zur Oxydationszone zurückgeleitet, nachdem er auf den gewünschten Druck komprimiert worden ist, zusammen mit dem Rest des Einlaßdampfes im Kompressor 53. Die Feststoffe fallen aus dem Zyklon 60 in den Raum oberhalb des sich bewegenden Betts und sodann auf das bewegliche Bett infler Reduktionszone herab.

Die Reduktionszone, wie im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, besteht im wesentlichen aus einem nach unten eich bewegenden Bett aus zwei im wesentlichen quer zueinander fliesenden Feststoff strömungen. Die rezirkulierten Eisenoxyde werden mit den heißen

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Strom von kohlenstoffhaltigen Feststoffen, die in den Behälter aus einer Hubleitung 66, deren Funktion nachfolgend noch näher beschrieben werden soll, eintreten, vermischt. Das in der Reduktionszone erzeugte Gas wird durch eine Leitung 68 abgezogen. Die in der Reduktionszone des bevorzugten Ausführungsbeispiels aufrechterhaltenen Betriebsbedingungen sind wie folgt: Temperatur 815 bis 1148° C, Druck 7 bis Io5 kg/cm2; Verweilzeit 1 bis 3o Minuten; Kohlenstoffverbrauch pro Durchgang 1 bis lot des Kohlenstoffs in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen; Gewichtsverhältnis des verkohlten Materials zu den Eisenoxyden 0,5 bis 5 kg/kg.

Die Mischung aus reduzierten Eisenoxyden, hauptsächlich Fe und FeO, zusammen mit zum Teil an Kohlenstoff erschöpften kohlenstoffhaltigen Feststoffen fällt infolge der Schwerkraft durch eine Auslaßleitung 7o in eine Trennvorrichtung 72. Diese letztere dient dazu, die Feststoffmischung in fluidisiertes^ Zustand zu halten, wobei das Fluidisierungsgas durch eine Leitung 74 zugeführt wird. Das Fluidisierungsgas kann ein inertes Gas sein oder aber auch etwas Dampf enthalten. Wenn es Dampf enthält, dann wird etwas Wasserstoff erzeugt, und in diesem Fall kann dann das aus dieser Trenneinrichtung ausflieBende Gas der Oxydierungeeinrichtung zugeführt werden. Anderenfalls kann das ausfließend· Gas über die Leitung 75 abgeführt werden. Infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der kohlenstoffhaltigen Feststoffe und der Eisenverbindungen können die Fluidisierungsbedingungen derart gewählt werden, daß die Eisenver-

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bindungen sich aus dem Bett absetzen und durch eine Leitung 76 in die Oxydationszone 4 2 abgeführt werden können. Das fluidisierte verkohlte Material fließt über in eine Leitung 78, die zu der bereite weiter oben erwähnten Hubleitung 66 führt. Am Fuß der Hubleitung wird durch eine Leitung 8o Luft eingeleitet, und zwar nicht nur zum Anheben der Feststoffe zurück in die Reduktionseinrichtung, Jk sondern auch zwecks Verbrennung eines Teils der kohlenstoffhaltigen Feststoffe unter gesteuerten äußeren Umständen zwecks Anhebung der Temperatur der Feststoffe auf einen Wert, der ausreichend ist, um die in der Reduktionszone erforderliche Wärme zu erzeugen. Es kann zusätzliche Luft in den Raum oberhalb der Reduktionszone durch eine Leitung 82 eingeleitet werden, um eine Verbrennung des Kohlenmonoxyds zu bewirken, das in der Reduktionszone erzeugt wird, und auch zur Verbrennung eines Teils der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die aus der Hubleitung 66 kommen.

Das folgende Beispiel erläutert die Wirkungeweise dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die bei einem Materialdurchlauf im Gleichgewicht aufrechterhaltenen Betriebsumstände und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt, in der die Zustände und Zusammensetzungen der verschiedenen Gas- und Feststoff-Strömungen tabellarisch festgehalten sind. Die Gasströmungen sind ait dem Ziffern 1 bis 8 bezeichnet und die

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Feststoffströroungen durch die Ziffern Ά bis H. Die in dieser Heise bezeichneten Strömungen sind in Fig. 3 durch die in Kreisen stehenden Ziffern oder Buchstaben gezeigt. Außerdem sind die Drücke an verschiedenen Stellen des Systems durch die ebenfalls durch Kreise umgebenen dreistelligen Ziffern in englischen Pfund pro Quadratzoll angegeben.

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T a b β 11 e I (Fortsetzung) Feststoff -Ströeunoen

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176	978	926	901	1063	978	965	' 9 ' 1018

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	O	5,69	-	-
	S	3,56	-	-
		15,03	-	2,05	2,00
		-	11,03	-	-
	Fe	-	88,97	93,99	47,03
	Fe947O	-	-	•	47,12
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26,51

45,31 31,99 45,57

11,40

54,43 88,60

Eine Abwandlung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 4 dargestellt. Die Bezugsziffern loo und Io2 bezeichnen die Oxydations- bzw. die Reduktionseinrichtung. Die Oxydationseinrichtung besteht aus zwei übereinander liegenden FließbettZonen, den Zonen I und II, bezeichnet mit den Bezugsziffern Io4 bzw. Io6. Die Zone I soll in erster Linie zur Reaktion der kohlenstoffhaltigen Feststoffe mit Wasserstoff zur Erzeugung von Metan dienen, während die Zone II in erster Linie zur Reaktion zwischen Dampf und Fe oder FeO zur Erzeugung von Wasserstoff dienen soll. Die Reduktionseinrichtung Io2 besteht aus drei übereinander liegenden Zonen, die mit den Bezugsziffern Io8, Ho und 112 bezeichnet sind. Die Zone Io8 ist eine Mischkammer, in welcher die ankommenden Stoffe Fe₃O. und FeO und die kohlenstoffhaltigen Feststoffe miteinander vermischt werden. Die Zone Ho ist eine Verbrennungszone, in der Kohlenmonoxyd und/ oder die kohlenstoffhaltigen Feststoffe, während sie frei in Mischung mit den Eisenoxyden herunterfallen, zwecks Erzeugung von Wärme teilweise verbrannt werden. Die Zone 112 ist die eigentliche Reduktionszone, die aus einem sich nach unten bewegenden Bett aus der Mischung von Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen besteht.

Die Wirkungsweise des in Fig. 4 dargestellten Verfahrens ist folgendermaßen : Die ausgezogenen Linien zeigen die Feststoffströmungen und die gestrichelten Linien zeigen die Gasströmungen. Kohlenwasserstoff haltige Feststoffe (als "Kohle" bezeichnet), die «inen flüchtigen Kohlenwasserstoff"Bestandteil und einen festen Kohlenbestandteil enthalten, werden durch die Leitung 114 kontinuierlich

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In die Zone I, Bezugsziffer Io4, der Oxydationseinrichtung loo eingeleitet. Ein fluidisiertes Bett (Fließbett) der Kohlenwasserstoff-Feststoffe wird auf einer Temperatur zwischen 76o und 98o° C und auf einem Druck von 7 bis Io5 kg/cm2 gehalten, um eine optimale Reaktion zwischen den kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffen und dem Hasserstoff zu gewährleisten. Das Produktgas, das hauptsächlich Metan und Wasserstoff enthält, wird durch eine Leitung 116 abgezogen, nachdem es von Feststoffen und Kondensaten befreit worden ist, die, % wie schematisch dargestellt, über die Leitung 117 abgezogen werden. Die teilweise reagierten kohlenstoffhaltigen Feststoffe aus der Zone I fallen durch Schwerkraft durch eine Leitung 118 in die darunter liegende Zone II. In dieser Zone wird ein fluidisiertes Bett aus kohlenstoffhaltigen Feststoffen auf einer Temperatur zwischen 76o° C und 981° C gehalten bei einem Druck zwischen etwa 7 bis Io5 kg/cm2. Das gasförmige Erzeugnis aus dieser Zone enthält im wesentlichen Wasserstoff und nicht reagierten Dampf, mit etwas CO, CO. und CBL, und wird durch eine Leitung 12o der oberen Zone II zugeleitet, um j als FluidisierungsrReaktionsmittel in der Zone I zu dienen.

Die Mischung von Eisenoxyden aus der Zone II wird aus dieser Zone abgezogen über eine Leitung 122 und zu einer Eisenoxyd-Hubleitung 124 geführt, in welcher die Mischung aus Oxyden durch Dampf angehoben wird, der durch eine Leitung 126 zugeführt wird. Die Temperatur in der Hubleitung wird, durch entsprechende Steuerung der Tempera-

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tür des Dampfes und der Eisenoxyde, zwischen 7o4 C und 961° C gehalten, wodurch die Reaktion des Dampfes mit FeO in der Zuleitung zu der Hubleitung zwecks Bildung von ^e η. unterstützt wird. Dieses Fe.O. wird aus den ausfließenden Gasen abgetrennt durch irgendeine geeignete Einrichtung, die am oberen Ende der Hubleitung vorgesehen ist. Die Eisenoxyde, die im wesentlichen Fe₃O₄ und FeO enthalten, werden durch eine Leitung 128 zur Mischkammer I08 am oberen Ende des Reduktionsbehälters geleitet, wo sie mit verkohltem Material vermischt werden, das über die Leitung 148 in diese Mischkammer eintritt.

Die Eisenoxyde und das verkohlte Material, die in der Mischkammer I08 innig miteinander vermischt werden, können dann anschließend frei durch die Verbrennungszone Ho hindurchfallen. Diese Zone wird zweckmäßig mit Luft über eine Leitung 13o beliefert, und zwar in einer solchen ausreichenden Menge, daß die verkohlten Materialien teilweise verbrannt werden und damit die Temperatur der Feststoffmischung auf diejenige Temperatur erhöht wird, die für die Reduktion der Eisenoxyde erforderlich ist. Das ausströmende Gas und die Asche werden aus der Verbrennungszone durch irgendeine geeignete Einrichtung abgezogen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist in Form der beiden Leitungen 132 bzw. 134.

Die heiße Mischung aus Eisenoxyden und verkohltem Material fällt herunter auf die Oberseite des sich nach unten bewegenden Betts 112,

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in dem die Eisenoxyde zu Fe und FeO reduziert werden. Die einzigen, in diesem beweglichen Bett vorhandenen Gase sind diejenigen, die an Ort und Stelle entstehen, wie dies durch den gestrichelten Pfeil 136 schematisch dargestellt ist. Das aus der Reduktionszone herauskommende feste Erzeugnis wird durch eine Leitung 138 einer Trenneinrichtung 14o zugeführt. In dieser Trenneinrichtung wird, in der bereits weiter oben beschriebenen Weise, ein Fließbett aufrechter- Q halten, und die Geschwindigkeit des Fluidisierungsgases wird so gesteuert, daß die reduzierten Eisenoxyde nach unten fallen, während die verkohlten Materialien in Fließzustand bleiben und über eine getrennte Auslaßleitung 142 abfließen. Das verkohlte Material wird der Reduktionseinrichtung über eine Hubleitung 144 rezirkuliert mittels Luft, die über eine Leitung 146 zugeführt wird. Diese Luft dient, wie zuvor schon erwähnt, auch zur Verbrennung eines Teils des verkohlten Materials zwecks Erzeugung der für dieses Verfahren erforderlichen Wärme. Die heißen Feststoffe werden von λ der Oberseite der Hubleitung über eine Leitung 148 der Mischkammer Io8 zugeführt. Das von der Hubleitung 144 ausfließende Gas wird auch der Mischkammer zugeleitet und ist schematisch, um alle Gasströmungen, wie auch Feststoffströmungen zu zeigen, so dargestellt, als ob es durch eine getrennte Leitung 15o übergeleitet wird, obgleich es an dieser Stell« normalerweise nicht getrennt geleitet werden wird.

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Die von der Oberseite der Eisenoxyd-Hubleitung 124 austretenden Gasströmungen umfassen, wie schon bereits erwähnt, im wesentlichen Wasserstoff und nicht reagierten Dampf. Diese Gasströmung wird über Leitungen 152 und 154 der Zone II zugeleitet, und gegebenenfalls kann ein Abstrom über eine Leitung 156 der Trenneinrichtung 14o zugeleitet werden. Auf diese Weise kann dieser dann als Fluidisierungsgas in der Trenneinrichtung dienen; dieses Gas wird jedoch in diesem Fall im Verlauf des Durchgangs in Berührung mit dem reduzierten Eisenoxyd zumindest einen Teil des Fe zu FeO reoxydieren, das dann seinerseits wieder, zumindest in gewissem NaBe, mit dem Dampf reagiert unter Erzeugung von Wasserstoff. Die Mischung von reduzierten Eisenoxyden, einschließlich etwa durch die Reaktion von Dampf und Fe oder FeO in der Trenneinrichtung erzeugten FeO, wird der Zone II über die Leitung 158 von der Trenneinrichtung zugeleitet. Das aus der Trenneinrichtung austretende Gas, das etwa durch die Reaktion des Dampfes und des Fe oder FeO in der Trenneinrichtung enthaltenen Wasserstoff enthält, wird über eine Leitung 16o der Zone II zugeleitet; diese Leitung 16o steht mit der Leitung 154 am Einlaß zur Zone II in Verbindung.

Das folgende Beispiel zeigt die Arbeitsweise der in Fig. 4 gezeigten Abwandlung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die bei Betrieb der Anlage bei Gleichgewichtszustand ersielten Bedingungen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IZ ang·-

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geben, in der die Zustände und Zusammensetzungen der verschiedenen Gas- und Feststoff-Strömungen tabellarisch angegeben sind. Die Gasströmungen sind durch die Ziffern 1 bis 14 bezeichnet, während die Feststoff-Strömungen die Bezeichnungen A bis L tragen. Die in dieser Weise bezeichneten Strömungen sind in Fig. 5 dvufti die entsprechenden Ziffern oder Buchstaben, von Kreisen umgeben, bezeichnet.
Außerdem sind die Temperaturen in Grad F der verschiedenen Strömun- ä gen durch die in runden Klammern enthaltenen vierstelligen Ziffern angegeben.

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H₂ 0,1543 0,0225 0,0137 -

0 Ο,Ο359 -

V₂ Ο,ΟΟ35 0,0007 0,0007 -

S⁺⁾ 0,00599 -

FeS⁺* 0,00259 0,0025 0,0018 -

Fe+* - 0,00009 0,00082 -

₁ ⁺⁺⁾Ο,842Ο Ο,842Ο Ο,842Ο -

0,1975 0,0079 4,5043 0,0137 0,0033 0,3118

HIJK],

4,4743 4,3522 4,3522 4,3068 0,0132 0,3097 0,3012 0,3012 0,2981 0,0009

0,0005 -

0,0007 -

0,0018 0,00082 O,842O -

947'

0,6659 0,6655 0,2684 -

0,1255 -

O_r3449O Opt49 0,3449 -

0.1612 0,1612 0,1612 -

0,0422 0,0415 0,0415 0,0415 0,0415 0,00068

0,1009 0,0991 0,0991 0,0991 0,0992 Ο,Ο588 0,0579 0,0579 0,0579 0,0598

40,0198 39,1778 39,1778 39,1778 39,1778

Ο_#1Ο75 0,2684 0^84 0,5524 -

0,0163

0,000*95

0,8420

0,3449
0,1612

C,3449 0,3449 0,3449 -

0,1612 0,1612 -

+) Verbundes ait den Aschegehalt des Verkohltes Materials ++) In kg/h angegeben

Claims (1)

1. Patentanspruch

   1. Kontinuierliches Dampf-Eisen-Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich insgesamt nach unten bewegende Strömung von teilchenförmigen Eisenoxyden einer direkten Reaktionsberührung mit sich im wesentlichen nach unten bewegenden teilchenförmigen kohlenstoffhaltigen Feststoffen in einer Reduktionszone in Abwesenheit von molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasen unterworfen wird, wodurch die Eisenoxyde reduziert werden und den kohlenstoffhaltigen Feststoffen der Kohlenstoff nur teilweise entzogen wird, wonach anschließend die teilweise von Kohlenstoff befreiten Feststoffe aus der Reduktionszone in einer Verbrennungszone außerhalb der Reduktionszone zwecks Erhöhung ihrer Temperatur teilweise verbrannt werden, wonach die teilweise verbrannten kohlenstoffhaltigen Feststoffe aus der Verbrennungszone in die Reduktion»- zone geleitet werden, um die für die wirksame Reduktion der Eisenoxyde erforderliche Wärme zu liefern, wonach kohlenstoffhaltige Feststoffe zugeleitet werden, um die bei dem Verfahren verbrauchten kohlenstoffhaltigen Feststoffe zu ersetzen, wonach dann anschließend die reduzierten Eisenoxyde aus der Reduktionszone mit Dampf unter Oxydationsbedingungen in einer Oxydationszone reagieren gelassen werden, um Nasaerstoff zu erzeugen, wo-

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   nach dann die Eisenoxyde aus der Oxydationszone wiederum der Reduktionszone zugeleitet werden, um den Zyklus aus Reduktion und Oxydation der Eisenoxyde zu wiederholen.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich insgesamt nach unten bewegenden Srömungen einer direkten reduzierenden Berührung in einem sich nach unten bewegenden Bett unterzogen werden.

   3. Kontinuierliches Dampf-Eisen-Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Eisenoxyde und die teilweise von Kohlenstoff befreiten kohlenstoffhaltigen Feststoffe aus der Reduktionszone in einer Trennzone von einander getrennt werden, bevor sie in die Oxydationszone und in die Verbrennungszone gelangen.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tren- ^ nung der reduzierten Eisenoxyde und der teilweise von Kohlenetoff befreiten kohlenstoffhaltigen Feststoffe in der Trennzone dadurch bewirkt wird, daß ein Gas durch die Mischung mit einer solchen Geschwindigkeit hindurch bewegt wird, daß eine schnelle Trennung infolge der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der reduzierten Eisenoxyde einerseits und der kohlenstoffhaltigen Feststoffe andererseits bewirkt wird.

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   5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Trennzone ein Gas hindurch geleitet wird durch die Mischung aus reduzierten Eisenoxyden und teilweise von Kohlenstoff befreiten kohlenstoffhaltigen Feststoffen aus der Reduktionszone mit einer solchen Geschwindigkeit, daß ein Fließbett aus den kohlenstoffhaltigen Feststoffen erzeugt wird, von dem die reduzierten Eisenoxyde abgetrennt werden.

   6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die speziellen Eisenoxyde im wesentlichen Fe₃O₄ und FeO enthalten, und daß die speziellen Eisenoxyde einer direkten Reaktiven Berührung mit kohlenstoffhaltigen Feststoffen unterworfen werden bei einer Temperatur zwischen 815° C und 1148° C bei einem Druck zwischen 7 bis Io5 kg/csn2 zwecks Reduzierung der Eisenoxyde auf im wesentlichen Fe und FeO.

   7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Reduktionszone kommenden reduzierten Eisenoxyde mit Dampf in eine Oxydationszone reagieren in der Anwesenheit von Kohlenwasserstoff hai tieren Feststoffen bei einer Temperatur zwischen 537° C bis Io92° C zwecks Erzeugung von Wasserstoff und Metan.

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   8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffentzug pro Durchgang, der bei der Reduktion der Eisenoxyde bewirkt wird, zwischen 1 bis lot des in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen enthaltenen Kohlenstoffs liegt.

   9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Fließbett aus kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffen erzeugt und aufrechterhalten wird bei einer Temperatur zwischen etwa 76o° C bis 98o° C und einem Druck zwischen 7 und Io5 kg/cm2 in der Oxydationszone, wonach die voneinander getrennten reduzierten Eisenoxyde aus der Trennzone zu dem in der Oxydationszone erzeugten Bett geleitet werden und die reduzierten Eisenoxyde im Gegenstrom zu dem Dampf, der in den Bett nach oben fließt, herunterfallen können, wodurch Hasserstoff und Metan erzeugt werden.

   Io. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxydationszone ein zweites Fließbett aus kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffen erzeugt und aufrecht erhalten wird bei einer Temperatur zwischen 76o° C und 961° C, und einem Druck zwischen 7 bis Io5 kg/cm2, wobei dieses zweite Fließbett mit dem ersten Fließbett aus kohlenwasserstoffhaltigen Feststoffen auf einer Temperatur «wischen 76o° C und 961° C und einem Druck zwischen

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   7 bis Io5 kg/cm2 verbunden 1st, so daft die Feststoffe aus dem «weiten FlieBbett in das erste Fließbett strömen können und das Produktgas aus dem ersten Fließbett in das zweite Fließbett fließt, wodurch ein Produktgas erzeugt wird, das in dem zweiten Fließbett an Metan angereichert wird.

   11. Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff, gekennzeichnet durch einen ersten Behälter zur Reduzierung der Eisenoxyde in einer Mischung aus Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen, einen Trennbehälter zur Trennung der Eisenoxyde avis einer Mischung von reduzierten Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen, eine erste Leitung, die den ersten Behälter und den Trennbehälter zwecks Hinüberleitung der Mischung aus reduzierten Eisenoxyden und kohlenstoffhaltigen Feststoffen von dem ersten Behälter zu dem Trennbehältor verbindet, einen zweiten Behälter zur Reaktion der reduzierten Eisenoxyde mit Dampf zwecks Oxydierung der reduzierten Eisenoxyde und zur Erzeugung von Wasserstoff, eine zweite Leitung, welche den Trennbehälter mit dem zweiten Behälter verbindet zwecks Hinüberleitung der in dem Trennbehälter abgeschiedenen reduzierten Kisenoxyde von den kohlenstoffhaltigen Feststoffen in den zweiten Behälter, eine dritte Leitung, welche den zweiten Behälter mit einer Dampfquelle verbindet zwecks Einleitung von Dampf in den ■weiten Behälter in oxydierender Besiehung mit den reduzierten

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   Eisenoxyden, die von dem Trennbehälter kommen, und eine vierte Leitung, die den zweiten Behälter und den ersten Behälter verbindet zwecks Rückführung der Eisenoxyde, die aus dem zweiten Behälter austreten, zu dem ersten Behälter, und ferner durch
   eine fünfte Leitung, die den Trennbehälter und den ersten Behälter miteinander verbindet zwecks Zurückführung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, die in dem Trennbehälter abgeschieden werden, zu dem ersten Behälter zur Vermischung mit den
   aus dem zweiten Behälter kommenden Eisenoxyden.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbehälter in Nähe seines unteren Teils eine öffnung aufweist, die mit einer Fluid! i.-.örungsmittel-Quelle verbunden
   ist zwecks Fluidisierung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe
   zur Trennung derselben von den reduzierten Eisenoxyden.

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