DE2164008A1 - Verfahren zur Herstellung von reduzierendem Gas - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von reduzierendem GasInfo
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Description
Nippon Kokan
Kabushiki Kaisha
Kabushiki Kaisha
Tokyo / Japan
Verfahren zur Hersteilung von
reduzierendem Gay
Die lirL'indaiiis betrifft ein Verfahren zur Hera teilung von
reduzierendem Ga,-;.
ar:·/·., Ij-: letzter Zoit i.'jt ein Verfahren zürn Einblasen von
rh'-iuy/i'.-c'tiii'idin Ga;; Ln ,jchacht ο ine» Gubläfseofens oder eine.-.
Ilooiioi'ofirj nekarjiit yev/ordon. Di.'-' Verf.ihren zur Herstellung
von reduzierendem Gars schließen solche ein, bei denen ül
oder L'atur,">'i.r3 teilweise mit reinem ijauer.'rstoff oxidiert
wi rd.
209828/0993 BAD ORIGINAL
2164009
So ist z.B. in Schweden ein Verfahren, nämlich das sogenannte Wiberg-Verfahren, zur Herstellung von Schwammeisen
vorgeschlagen worden, bei welchem Eisenerze in einem Schachtofen reduziert werden. Die gebildeten und
von der Oberseite des Ofens abgegebenen Abgase werden reformiert, indem das COp in dem Abgas mit Kohlenstoff
in einem gesonderten Schachtofen, der Koks enthält, umgesetzt wird. Diese Reformierungsreaktion wird mit dem
Zweck durchgeführt, die Wärmekapazität zuzuführen, die für die endotherme Reaktion durch ein elektrisches Heizen
benötigt wird.
Ein weiteres Verfahren, das "Purofer"-Verfahren, ist dadurch
charakterisiert, daß das Abgas an der Oberseite des Ofens durch zwei Gasreformer reformiert wird, von
denen jeder eine Schicht aufweist, die mit einem Katalysator gefüllt ist. Dies geschieht dazu, um die Eisenerze
in einem Schachtofen zu reduzieren. Bei diesem Verfahren werden die Gasreformierung und das Erhitzen in
einem einzigen Ofen durchgeführt.
Bei dem Armco-Verfahren wird Schwammeisen durch Reduktion von Eisenerzen in einem Schachtofen hergestellt. Dieses
Verfahren stellt weiterhin auch eine wirksame Erhitzung und Reformierung des Gases in einem einzigen Ofen ab,
indem das Abgas an der Oberseite des Ofens gemischt wird und indem, wie bei dem Purofer-Verfuhren, Dieselöfen verwendet
werden.
In der chemischen Industrie sind schon Verfahren zur Reformierung von Naturgasen oder von Schwerölen durch Wasserdampf
zum Zwecke der Herateilung von Gas für die
9898/0993 BAD
Ammoniak-Synthese vorgeschlagen worden. Repräsentative Beispiele hierfür sind das I.C.I.-Verfahren und ein
Methangas-Reformer vom Koppers-Typ.
Es ist auch schon ein Verfahren zur Herstellung von Hochtemperaturgas
zum Einblasen in einen Gebläseofen bzw. Hochofen vorgeschlagen worden, bei dem Naturgas, Schweröldampf
in reinem Sauerstoff teilweise oxidiert wird. Dieses Verfahren ist aber deswegen unvorteilhaft, weil
durch die teilweise Oxidation eine große Menge von Ruß gebildet wird. Mengen von Ruß, die so groß wie 1 bis 10 %
sind, sind zur Reduktion von Erzen in dem Gebläseofen-Verfahren nicht v/irksam. Der Ruß wird dann mit dem Spitzengas
vermischt. Der Ruß vermindert weiterhin die Leistung eines elektrostatischen Staubsammlers, der zur Reinigung
des Gebläseofengases dient. Ferner steigert ein solches Verfahren auf Grund der Verwendung einer großen Menge
von reinem Sauerstoff die Kosten des gebildeten Gases.
Bei dem Wiberg-Verfahreri zur direkten Stahlherstellung,
bei welchem kein Gebläseoferi verwendet wird, wird das Kohlendioxid in dem Abgas mit Kohlenstoff in einem Carburator
versetzt, der mit festem Kohlenstoff beschickt ist. Bei diesem Verfahren muß das Verbrennungsgas des festen
Kohlenstoffs kontinuierlich und absatzweise herausgenommen
v/erden. Es ist daher unmöglich, dieses Verfahren in industriellem Maßstab durchzuführen. Weiterhin sind die Kosten
hoch, da die verwendete Wärme elektrisch gebildet wird.
Beim dem Purofer-Verfohren zur Herstellung von Schwammeisen
in einoin Schachtofen wird ein Gasreformer des Regenerator-T.yp·^
verwendet, der mit oinem Katalysator beschickt j st. Zirkuli car ung.sgas, lluturgaö, reiner Sauerstoff
209878/0993
und vorerhitzte Luft werden von einem Oberteil das Gas-reformers
eingespeist, um das Gas zu erhitzen und zu reformieren, worauf das reduzierende Gas mit etwa 1OOO°C
vom unteren Teil des Gasreformers abgenommen wird. Dieses Gas wird in den unteren Teil des Schachtofens eingeblasen.
Bei diesem Verfahren erfolgt die Gasreformierung in einem
einzigen Ofen. Die Reaktion des Naturgases mit dem COp
in dem Zirkulierungsgas ist aber eine extrem endotherme Reaktion. Die Reaktion in einem einzigen Gasreformer bewirkt
daher, daß die Reaktion an dem oberen Teil des t
Gasreformers mit hoher,Temperatur verläuft, wobei aber der Austausch der Hitze mit dem Teil mit niedriger Temperatur
am unteren Teil des Gasreformers erfolgt. Es ist daher schwierig, die Gastemperatur beim bevorzugten Wert
von mehr als 1000°C (vorzugsweise 1200 - 1^000C) zu halten.
Beim Betrieb eines einzigen Ofens muß, da der Katalysator der Flamme eines Oxidierungsgasea mit hoher Temperatur
während der Wärme-akkumullerenden Periode des Regenerators
ausgesetzt ist, mit Beschädigungen des Katalysators gerechnet werden. Die möglichen Katalysatoren
sind daher auf solche eingeschränkt, welche wahrscheinlich nicht beschädigt werden. Obgleich beim direkten
otahlherstelluhgsverfahren das Einblasen des Hochtemperaturgases in den Ofen solche Betriebsschwierigkeiten, wie
das Schmelzen des Eisens in dem reduzierenden Ofen mit sich bringt, ist ca anderersen tu vor zu ·ζ lohen, das Gas in
einen Gebläseofen einzubläuen .Di e:;cr Um«Land stellt-den
wesentlichen Unterschied zwischen den beiden Verfahren dar. oolche Verfahren wie da^ Purofer- und das Armco-Verfuhren
bewirken die Denatui'ierimg der, Gases nur durch
die Zirluiljerunr; dt!.·; Gase;-, und den N" I uir;aser,. Diese Verfahren
sind aber in Gegenden unpraki i noh, wo Naturgas
nicht im UlIfI1I1JuJB verfügbar iV.i .
209ß?8/n99 3 BAD ORIGINAL
Bei einer Anlage mit 50 Tonnen pro Tag, die mit dem Armco-Verfahren
arbeitet, wird das Abgas an der Oberseite des Ofens mit Naturgas vermischt, um in zwei Austauschern
eines einzigen Regeneratortyps eine Reformierung vorzunehmen, wobei kein Katalysator verwendet wird und auch
kein reiner Sauerstoff eingesetzt wird. Die Temperaturregulierung des reduzierenden Gases wird demgemäß durch
eine Methode durchgeführt, bei welcher kaltes Gas, das von den Umgehungsströmen gemischt ist, beigemischt wird.
Dieses Verfahren wird herkömmlicherweise dazu verwendet, \
um die Temperatur des heißen Gebläsestroms des Gebläseofens zu fixieren.
Somit ist ein reduzierendes Gas mit einer Temperatur von ungefähr 1OOO°C zu bevorzugen, wenn Schwammeisen in einem
Schachtofen hergestellt wird. Ein soelches Verfahren ist aber nicht mehr als bevorzugt anzusehen, wenn es in einem
Gebläseofen verwendet wird. Dieses Verfahren benötigt fernerhin Naturgas zum Erhitzen eines Regenerators, so
daß dieses Verfahren in Ländern, wo Naturgas nicht in genügender Menge verfügbar ist, nicht durchführbar ist
und die Konten hoch sind. D.h., das Purofer-Verfahren - ,
und das Armco-Verfahren, wenn sie in einem Ofen zur direkten
Stahlherstellung verwendet werden, sind für einen Gehläceofen schwierig anwendbar.
Als Beispiel eines bekannten Verfahrens, bei welchem Methan erhitzt und mit Wasserdampf zersetzt wird, wird
ein Holzofen des Koppers-Typs angegeben. Dieses Verfahren
erfordert die Spülung deο Inneren des Ofens mit Inortp;ai; oder Wasserdampf bei der Übergangsperlode vom
Erhitzer.· zur Verbrennung, wodurch die Leistung vermindert
wi ν (1.
209828/D993 BAD ORIGINAL.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines reduzierenden Gases zur Verfugung
zu stellen, das für einen Gebläseofen geeignet ist.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines reduzierenden Gases, bei welchem ein Gebläseofengas,
das Kohlendioxid enthält, mit einer Degenerationsquelle,
die Kohlenwasserstoff enthält, vermischt wird, das Gemisch erhitzt wird, indem das gemischte Gas durch einen
von mindestens zwei Wärmeaustauschöfen geleitet wird, das Gemisch durch einen Katalysator eines Temperatur-regulierenden
Reformers geleitet wird und teilweise oxidierter Kohlenwasserstoff zugeführt wird, um die Temperatur und
die Zusammensetzung des auf diese Weise gebildeten reduzierenden Gases zu regeln.
Die Erfindung soll anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 ein Fließschema, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens darstellt, und
Figur 2 ein Fließschema, das ein modifiziertes Verfahren, das im allgemeinen derjenigen der Figur 1 ähnlich ist,
darstellt.
In Figur 1 sind mindestens zwei Wärmeaustauscher en 1 des
Regenerator-Typs und ein unabhängigerTemperatur-regulierender
Reformer 2 in Nebeneinanderstellung zu einem Gebläseofen 8 angeordnet. Kohlenwustjerstoffhalti£;;es Gas in dem
Kanal j5 wird zuvor in einem Mischbank vermische oder in
einen der Wärmeaustauscher on 1 getrennt: mit einem geeigneten
209828/(1993
BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
Verhältnis geblasen und rasch auf eine Temperatur von ungefähr
500 bis 60O°C erhitzt, so daß kein Kohlenstoff zur Ausfällung kommt.
Ein Teil des Gases wird nun an dem Hochtemperaturteil an der Oberseite des Wärmeaustauschofens reformiert. Sodann
wird das gemischte Gas in den Temperatur-regulierenden
Reformer 2 eingespeist. Der Reformer 2 hat einen Gaskontrollbrenner 7j in welchem ein Kohlenwasserstoff 9 mit
Sauerstoff oder Sauerstoff angereicherter Luft 10 verbrannt wird. Auf diese Weise wird das gemischte Gas auf
eine hohe Temperatur erhitzt. Sodann gelangt das gemischte Gas durch eine angemessen geschützte Katalysatorschicht 5
ui:d es wird wird letztlich zu einem reduzierenden Gas reformiert,
das die benötigten Verbindungen enthält. Auf diese Weise ist es möglich., ein reduzierendes Gas zu erhalten,
dessen Temperatur und Zusammensetzung reguliert worden. Das gebildete Gas wird in den Gebläseofen geblasen.
In dem Regenerativ-Wärmeaustauscher 1, der einen gegebenen
Wärmeaustauschzyklus vervollständigt hat, werden das Abgas der Oberseite des Gebläseofens und das Gas, dessen Wärmewert
durch Anreicherung von abgetrennten Kohlenwasserstoffen reguliert worden ist, mit Luft oder vorerhitzter Luft
verbrannt und der Regenerierungsbetrieb wird bewirkt. Zu diesem Zeitpunkt strömt das Gas 3 eier Oberseite des Ofens
durch einen Hojzbrenner 6, einen Wärmeaustauschofen 1,
ein Ventil 11 und es entweicht durch einen Schornstein
Bei der Modifikation gemäß Figur 2 v/erden zwei getrennte
Temperatur-regulierende Reformer 2a verwendet. Sonnt wird
das Verfahren gleich durchgeführt.
209828/0993
In einer nicht ger-sifiten Alternativmöglichkeil werden der
V/ärrneaustauschofen und der Reformer kombiniert. Es können
zwei solche Kombinationen vorgesehen und abwechselnd verwendet vier den.
Der Grundprozeß ist wie folgt:
(z.B. mit einem Gas von der Oberseite eines Gebläseofens)
G.O.G.
K.O.G. (Koksofengas) oder CmH2n
. (V/ärmeenergie für
das Erhitzen)
das Erhitzen)
R-Gas
(reduzierende Gas)
(Temperatur)
CpHq + qO2 —» pCO +
C Hp und CpHq sind nicht im wesentlichen als identische
Kohlenwasserstoffe definiert. Insbesondere kann die Komponente CpHq öl, Teer, Rohöl, Naphtha, verflüssigtes Naturgas
oder verflüssigtes Petroleumgas sein.
In diesem Beispiel wurde Geblaseofengas (G.O.G.) und Koksofengas
(K.O.G.) und öl als Ausgangsmaterlallen verwendet.
Zur gleichen Zelt wurde eine teilweise Oxidation dieser Stoffe durchgeführt, wodurch ein reduzierendes Gas gebildet
wurde.
209828/0993
BAD 0,RfGlNAL
(1) Materialien
G.O.G. K.O.G. Öl
| CO0 | IG* | 3;* | 364 | C o4 /o | 0C | 6 # |
| GO | 24 | 6 | 182 | H 16 ;£ | (trocken) | 7 ■'■< |
| H2 | 2 | 49 | 120 | 3, | ||
| Spuren | 36 | 95 | 44, | |||
| 56 | ■ 6 | |||||
| (2) 5n;obni | 1020 | |||||
| 1187 | ||||||
| G . O. G. | Nm^/h | |||||
| K.O.G. | Nm^/h | |||||
| Öl | kg/'h | |||||
| °2 | ;ebi.ldeten reduzierenden | Nm-5Zh | ||||
| I-Ienfjo des c | "Z | |||||
| Ga.'K:., | ||||||
| Temperatur | dec reduzierenden Gases | |||||
| Zu;;amiaen3ot | zung des reduzierenden Gases | |||||
| CO2 | ||||||
| GO | ||||||
H2 29,5 ^
GHj, Gpuron
TT O O Γ- cf
Die Ahkurzijri^ IJm·^ bedeutet 1 obm bei einer Temperatur
von 0 JC "Jri'l eirjem Druck von 1 at.
2 0 9 8 7.β/;Π,9-β.$ η
BADORlGiNAL
In diesem Beispiel wurden als Rohmaterialien Gebläseofengas
(g.O.G.) und Methan verwendet. Zur gleichen Zelt wurde eine partielle Oxidation dieser Stoffe durchgeführt,
wodurch ein reduzierendes Gas gebildet wurde.
(l) Materialien
| G.O.G. Methan | reduzierenden Gases | öl | |
| Co2 | 18,3 c/o | 5 des reduzierenden Gases | C 84 ;5 |
| co | 23,9 | H 16 ;!> | |
| H2 | 1,3 | ||
| CH4 | Spuren 98 ',Ό | ||
| N2 | 57,2 2 | ||
| (2) Ergebnisse | |||
| G.O.G. | 400 NnrV'h | ||
| CH4 | 80 Nm ,Zh | ||
| Öl | 127 kg/h | ||
| O2 | 102 Wt? /Yv | ||
| Menge des gebildeten reduzierenden | - r | ||
| Gases | IOI3 Nm-Vh | ||
| Temperatur des | 12220C | ||
| Zusammensetzung | (trocken) | ||
| CO^ | 3,2 % | ||
CO 40,4 /o
H2 35,2 $
CH4 Spuren
N0 21,8 ;'a
2098?B/0993 BAD ORIGINAL
Claims (2)
1) Verfahren zur Herstellung eines· reduzierenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Gebläseofengas (l), das Kohlendioxid enthält, mit
einer Reformierungsq'uelle, die Kohlenwasserstoff enthält, vermischt, das Gemisch erhitzt, indem man das gemischte
Gas durch einen von mindestens zwei Wärmeaustauschöfen (1) leitet, das Gemisch durch einen Katalysator (5) eines
Temperatur-regulierenden Reformers (2) leitet, und daß man teilweise oxidierten Kohlenwasserstoff (7*9*10) zuführt,
um die Temperatur und die Zusammensetzung des auf diese V/eise gebildeten reduzierenden Gases zu regulieren.
2. Verfahren nach xinspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe der Erhitzung bei
einer Temperatur im Bereich von 500 bis 600°C vornimmt,-um die Ausfällung von Kohlenstoff zu vermeiden.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch in dem
Reformer teilweise oxidiert, indem man es in Sauerstoff verbrennt.
209828/0993 BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP45116269A JPS5021158B1 (de) | 1970-12-23 | 1970-12-23 |
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ID=14682889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 1971-12-22 DE DE2164008A patent/DE2164008C3/de not_active Expired
Also Published As
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|---|---|---|---|
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