DE1771027C3

DE1771027C3 -

Info

Publication number: DE1771027C3
Application number: DE19681771027
Authority: DE
Filing date: 1968-03-23
Publication date: 1976-03-11

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von Kohle, Koks oder anderem kohlenstoffhaltigen Schüttgut mit Spülgasen, die Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthalten, bei einer Temperatur oberhalb 800° C.

Eine derartige kontinuierliche Hochtemperaturbehandlung von Kohle, Koks oder anderem kohlenstoffhaltigen Schüttgut wird bei Schwel-, Verkokungs-, Entgasungs- oder hüttenmännischen Verfahren angewandt. Die Durchführung dieser Verfahren kann jedoch erschwert werden, wenn die zur Anwendung gelangenden Spülgase Kohlendioxyd und Wasserdampf enthalten. Je nach der Reaktionsfähigkeit des eingesetzten kohlenstoffhaltigen Schüttgutes reagieren nämlich die eben erwähnten Gasbestandteile bei einer Temperatur oberhalb 800° C mit dem Kohlenstoff nach den folgenden Reaktionsgleichungen:

C + H₂O =*= CO + H₂ C + CO. =#= 2 CO

(D
(Π)

wobei sich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bilden.

Diese unter Verbrauch von Kohlenstoff ablaufenden Nebenreaktionen sind jedoch in vielen Fällen unerwünscht, weil dadurch der Kohlenstoff des eingesetzten Schüttgutes angegriffen und so dessen Struktur verändert wird. Bei der Verkokung von Kohle beispielsweise wird durch die Umsetzung von Kokskohlenstoff das Koksgefüge gelockert und der Aschegehalt des Kokses vergrößert. Beide Faktoren führen jedoch zu einer Minderbewertung des Kokses. Außerdem wird durch den bei der Reaktion I gebildeten Wasserstoff der Heizwert des erzeugten Gases herabgesetzt.

An und für sich wäre es naheliegend, die Umsetzungen des kohlenstoffhaltigen Schüttgutes mit dem Spülgas bei Temperaturen unter 800° C durchzuführen, da dann das Reaktionsgleichgewicht bei beiden Reaktionsgleichungen nach links verschoben wird und die Nebenreaktionen nicht mehr im nennenswerten Umfang auftreten. Dieses Vorgehen verbietet sich jedoch, weil bei Temperaturen unterhalb 800° C die Umsetzungen des kohlenstoffhaltigen Schüttgutes mit dem Spülgas nicht mehr in ausreichendem Maße stattfinden.

Die Notwendigkeit, bei der kontinuierlichen Behandlung von kohlenstoffhaltigem Schüttgut bei Temperaturen oberhalb 800⁰C mit Spülgasen zu arbeiten, die möglichst frei von Wasserdampf und Kohlensäure sind, hat man deshalb bereits früh erkannt. In der deutschen Patentschrift 4 48 333 wird beispielsweise ein Verfahren zur Entgasung von Kohle vorbeschrieben, bei dem im Heizgasgenerator ein kohlendioxyd- und wasserdampffreies Heizgas er-

xo zeugt wird, das mit einer Temperatur von mindestens 900° C unmittelbar in den Entgasungsschacht eingeleitet wird.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das im Spülgas vorhandene Kohlendioxyd sowie den Wasser-

dampf durch geeignete Maßnahmen zu entfernen.

Beispielsweise kann das Kohlendioxyd mit Äthanol-

aminlösungen, anorganischen Basen oder mit Wasser

' unter Druck ausgewaschen werden. Der im Spülgas

enthaltene Wasserdampf kann durch Auskondensie-.

ao ren entfernt werden. Das bedeutet jedoch in jedem Falle, daß das Spülgas zunächst einmal abgekühlt und dann wieder auf seine Arbeitsttmperatur aufgeheizt werden muß. Hierzu sind aber zusätzliche Einrichtungen, insbesondere kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Wärmeaustauscher, erforderlich, deren Arbeitsweise zum Teil mit beträchtlichen Wärmeverlusten verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung verfolgt nun das Ziel, die Verwendung von kohlendioxyd- und wasserdampfhaltigen Spülgasen für die Behandlung von kohlenstoffhaltigem Schüttgut bei einer Temperatur oberhalb 800° C zu ermöglichen, ohne daß eine vorhergehende Abscheidung dieser beiden Gasbestandteile erforderlich ist.

Auf Grund eingehender Untersuchungen wurde nun gefunden, daß es überraschenderweise möglich ist, kohlendioxyd- und wasserdampfhaltige Spülgase für den genannten Zweck zu verwenden, wenn das Verfahren erfindungsgemäß in der Weise durchge-

führt wird, daß die Verweilzeit der Spülgase im Gasbehandlungsraum weniger als 1,45 Sekunden, vorzugsweise weniger als 0,3 Sekunden, beträgt.

Stellt man die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases in Abhängigkeit von den Dimensionen des Gasbehandlungsraumes so ein, daß die Verweilzeit weniger als 1,45 Sekunden beträgt, so stellt man fest, daß die weiter oben beschriebenen Nebenreaktionen nur in einem so geringen Umfange ablaufen, daß eine Schädigung des eingesetzten kohlenstoffhaltigen

Schüttgutes nicht auftritt.

Arbeitet man so, daß die Verweilzeit der Spülgase im Gasbehandlungsraum weniger als 0,3 Sekunden beträgt, so finden die weiter oben beschriebenen Nebenreaktionen praktisch überhaupt nicht statt.

Dieses Ergebnis wird auch durch das nachfolgende Verfahrensbeispiel bestätigt:

In einer Brennkammer werden stündlich etwa 1000 Nm³ Schwachgas folgender Zusammensetzung

CO₂ C„H_m CO H₂ CH₄ N₂

(Volumprozent)

0,9 0,1 22,1 21,4 1,1 54,4

mit vorgewärmter Luft verbrannt.

Das erzeugte Gas verläßt die Brennkammer mit einer Temperatur von etwa 1450⁰C und hat die in

der Tabelle angegebene Zusammensetzung. Das Gas gelangt ohne weitere wesentliche Abkühlung in den Gasbehandlungsraum, den es je nach der eingestellten Verweilzeit mit einer Temperatur zwischen 800 und 1300° C verläßt

In der nachfolgenden Tabelle ist die Gaszusammensetzung in Abhängigkeit von drei verschiedenen Venveilzeiten im Gasbehandlungsraum, der in diesem • Falle in Form eines Schachtofens ausgebildet ist, wiedergegeben. '

Der als Kondensat gemessene Wasserdampf wurde dabei in die trockene Gasanalyse gerechnet.

Zur Erzeugung des Spülgases kann natürlich an Stelle von Schwachgas auch ein anderer gasförmiger, flüssiger und/oder fester Brennstoff mit Luft und/oder Wasserdampf verbrannt werden.

Gas vor
Eintritt
in den
Schachtofen

Versuch Nr. 1 2

Verweilzeit im	0,0	0,28	1,45	2,9
Schachtofen in
Sekunden
Gaszusammen
setzung	3,3	3,2	1,4	0,4
(Volumprozent)	14,9	14,9	21,6	24,6
CO.	11,0	10,8	14,1	15,4
CO"	63,4	63,7	60,0	58,5
*L	7,4	7,4	2,9	1,1

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von Kohle, Koks oder anderem kohlenstoffhaltigen Schüttgut mit Spülgasen, die Kohlendioxyd und/oder Wasserdampf enthalten, bei einer Temperatur oberhalb 800°C, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Spülgase im Gasbehandlungsraum weniger als 1,45 Sekunden, vorzugsweise weniger als 0,3 Sekunden, beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgase durch Verbrennen von gasförmigen, flüssigen und/oder festen Brennstoffen mit Luft oder Sauerstoff und/oder Wasserdampf erzeugt werden.