Die Umsetzung von gelostem Kohlenmonoxid mit Wasser zu Wasserstoff und Kohlendioxid erfolgt in waBriger Phase als homogene Reaktion gemiil3 -dcco/dt = kl CCO. Bei der Reduktion von Kobalt-Ionen aus acetat-haltigen Losungen mit Kohlenmonoxid reagiert zunachst gelostes CO mit H20 zu Hz und C02, anschlieBend wird das Kobalt mit diesem intermediar gebildeten H2 reduziert. Fur die heterogen an Kobalt-Pulver (Flache P) im Losungsvolumen Vli ablaufende Kobalt-Reduktion rnit H, gilt -dccoz+/dt = ( k , P / V l i ) p ~~. Die Kobalt-Reduktion mit CO (Anfangsdruck &o) laBt sich durch die Gleichung -(dccoz+/dt) V1i = k3p&o beschreiben. Bei ausreichendem Angebot an Fremdkeimen gilt in guter Niiherung -dccoz+/ d t -klp&, d. h. die Wassergas-Reaktion bestimmt die Geschwindigkeit der Kobalt-Fallung. Gelostes Kohlenmonoxid reagiert mit flussigem Wasser oberhalb 250 "C bereits mit merklicher Geschwindigkeit zu Wasserstoff und Kohlendioxid [l]. Da diese Umsetzung durch bestimmte Ionen erheblich beschleunigt wird, kann sie unter Urnstanden zur Konvertierung von Kohlenmonoxid in Betracht gezogen werden. Bei der Druckreduktion von Metallen rnit Kohlenmonoxid tritt sie in gewissen Fallen als vorgelagerte Reaktion vor der Metallfallung auf und kann die Geschwindigkeit des Gesamtprozesses bestimmen.
Es schien deshalb lohnend, die Kinetik der in wiil3riger
Phase ablaufenden Wassergas-Reaktion und ihren Ein-fluB auf die Druckreduktion am Beispiel der Kobalt-Fallung mit Kohlenmonoxid experimentell zu untersuchen.
Versuchsdurchfuhrung
Die Versuche zur Wassergas-Reaktion und zur Kobalt-Fallung wurden in einem 2,5-l-Autoklaven [2] aus Cr/Ni-Stahl mit einer korrosionsbestandigen Titan-Auskleidung durchgefuhrt. Ein Schaufelruhrer, bis 1 400 U/min stufen-10s regelbar, ermoglichte eine gute Durchmischung von Gas-und Losungsphase. Die Temperatur im Autoklaven wurde mit einem Eisen/Konstantan-Thermoelement ge messen und auf f 0,2 grd konstant gehalten. Der Gesamtdruck wurde mit einem FeinmeBmanometer auf + 0,2 a t genau bestimmt.
Durch eine Gasleitung konnte der Autoklav evakuiert, Reaktionsgas eingelassen und wahrend des Versuches Gas aus dem Reaktionsraum zur Analyse entnommen werden. Eine zweite Leitung ragte bis kurz oberhalb des Autoklavenbodens und diente der Entnahme von Losungsproben.