DE2403885A1 - Verfahren zum regenerieren von gas - Google Patents

Description

• Verfahren zum Regenerieren von Gas Die'Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regenerieren von Gas in einem mit kohlenstoffhaltigem Material beschickten Schachtofen mit vertikaler Gehäuseachse, einer Beschickungsvorrichtung und einem Gasauslaß am oberen Ende, einer Austragöffnung und einer Gaszuleitung am unteren Ende. Das zu regenerierende Gas, das einen hohen Gehalt an C02 hat, wird in dem Ofen mit hoch erhitztem Kohlenstoff in Kontakt gebracht.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, um diese Regenerierung kontinuierlich duchfUhren zu können, die zu regenerierenden Gase durch einen geschlossenen Ofen zu leiten, der Kohlenstoff enthält, in den man bereits vorher aufgeheizte Luft einbläst; die Verbrennung der Kohle mit dieser Luft liefert dte Wärme, die zum Reduzieren des Gases erforderlich ist, Bei diesen bekannten Regenerieverfahren treten die zu regenerierenden Gase mit hoher Temperatur in den Ofen ein und wieder aus ihm aus. Der Verwendungszweck dieser bekannten Regenerieröfen besteht darin, diejenigen Gase, die bereits ftlr die Reduktion von Eisenmineralien benutzt worden sind, für eine weitere Reduktion zu regenerieren; deswegen arbeitet man derart, daß die Gase mit einer Temperatur aus dem Ofen austreten, wie sie für die Reduzierung von Mineralien notwendig ist, Es sind andererseits Gehäuseöfen eines speziellen Typs bekannt, welche die besondere Kennzeichnung aufweisen: Dieser Schachtofentyp, dessen Schema in der Fig. 1 veranschaulicht ist, umfaßt im wesentlichen eine äußere Hülle 1, welche den Kohlenstoff oder die Mischung 2 von Kohlenstoff und zu behandelndem Mineral enthält.
• Der Ofen kann mit kreisförmigem Querschnitt oder vorzugsweise mit rechteckigem Querschnitt hergestellt sein, Er ist an seinem oberen Teil mit einem Beschickungstrichter 6 für das Einbringen von Stoffen, welche die Charge bilden, versehen und an seinem unteren Teil mit einer Austragvorrichtung 7, Leitungen gestatten das Einführen der Gase bei 4 in den unteren Teil des Ofens und ihr Abziehen oder Auslassen bei 5 im oberen Teil des Orens. An den seitlichen Flächen des Ofens sind mehrere Reihen von Verteilerdüsen oder Formen 3 vorgesshen. Diese Düsen bestehen aus porösen Stopfen oder porösen Ziegeln, die es gestatten, Sauerstoff in fein verteiltem Zustand und mit geringer Geschwindigkeit in den Ofenraum einzublasen.
• In derjenigen Zone, in der man den Sauerstoff einbläst, tritt eine Verbrennung des Kohlenstoffs und eine starke Steigerung der Temperatur auf, infolgedessen bildet sich eine Mischung reich an CO. Die Gase fließen in dem Ofen von unten nach oben, während die festen Materialien, die der Ofen enthält, und die oben zugeführt und unten ausgetragen werden, von oben nach unten gehen, Daraus folgt, daß beim Zeichnen des Diagramms, das die Temperaturverteilung der Materialien oder der Gase in dem Ofen wiedergibt, man ein Diagramm erhält, wie es in Fig.2 dargestellt ist.
• Dieser bekannte Ofentyp wird verwendet für die Behandlung von festem Material, das er enthält.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, diesen Ofentyp in einer neuartigen Weise zu benutzen, d.h.
• für die Gewinnung oder Regenerierung eines reduzierenden Gases.
• Bei einer derartigen Anwendungsweise führt man bei 4 am unteren Teil des Ofens das in reduzierendes Gas umzuwandelndes Gas (entweder CO2 oder einen gasförmigen Kohlenwasserstoff, wie Methan) ein. Dieses Gas kann im kalten Zustand eingeführt werden, es tritt aus dem Ofen bei 5 regeneriert für seine Verwendung als reduzierendes Gas (Co, H2)aus, seine Temperatur ist nicht hoch, wie sich dies aus dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ergibt.
• Der Ofen wird mit Koks oder Kohle 2 beschickt. Der Koks wird am unteren Teil des Ofens stetig ausgetragen.
• Der Koks oder die Kohle wird in in-den Ofen Uber die Beschickungsvorrichtung 6 in der Weise eingetragen, daß das Niveau der Ofencharge und das Austragen derart geregelt werden, daß die bei 5 abgezogenen Gase im oberen Teil des Ofens auf niedriger Temperatur gehalten werden. Der Wärmeaustausch zwischen den Gasen, die den Ofen durchströmen, und der festen Charge geben ein Temperatur-Gleichgewicht in denjenigen Zonen, in denen die Feststoffe sich erwärmen, und denjenigen, in denen sie sich wieder abkühlen.
• Der in der mittleren Ofenzone eingeführte Sauerstoff wirkt auf das durch den Ofen hindurchströmende Gas ein, verbrennt es teilweise zu C02 und H20 und erhöht die Temperatur in dieser Zone. Entsprechend der eingeführten Menge des Sauerstoffs ist es möglich, die Temperatur so hoch einzustellen, wie man dies wünscht.
• Das C02 und der Wasserdampf, die in den den Ofen durchströmenden Gasen enthalten sind, werden nun bei Anwesenheit von überschüssigem Kohlenstoff jeweils in CO und H2 umgeformt, sowie die Temperatur 10000 übersteigt. Die Kontaktzeiten zwischen Gas und Koks bei hoher Temperatur bestimmen die Mengen des reduzierten oder "reformierten" Gase. Die Verwendung dieses besonderen Ofentyps für die Herstellung eines reduzierenden Gases hat - verglichen mit der Verwendung bekannter anderer Regenerieröfen die folgenden Vorteile: Die zu regenerierenden oder umzuwandelnden Gase können kalt eingeleitet werden. Die betreffenden Durchsätze an Gas und Koks, die notwendig sind, um den Betrieb aufrchtzuerhalten, werden derart bestimmt, daß das behandelte Gas mit einer nicht sehr hohen Temperatur austritt, ebenso wie die verkokte Kohle, die am unteren Teil des Ofens ausgetragen wird. Die austretenden Gase haben keine hohe Temperatur, was ihren Transport erleichtert und was inbesondere bei bestimmten Anwendungen vorteilhaft ist.
• Um die Temperatur in derJenigen Zone, in der der Sauerstoff eingeblasen wird, zu überwachen oder einzustellen, kann man Sauerstoff in Mischung mit umzuwandelndem Gas oder unter Zugabe von Kohlenwasserstoffen einblasen.
• Es ist auch möglich, in dem Ofen Gase zu behandeln, die Methan oder Kohlenwasserstoffe enthalten.
• Wenn man das Auftreten besonders heißer Stellen in dem Ofen vermeiden will, die ein störendes Schmelzen der Koksasche ergeben würden, ist es möglich, reinen vorgeheizten Sauerstoff gleichzeitig mit Wasserdampf in die Düsen einzublasen, welche das oxydierende Gas fein verteilen. Die endothermische Wirkung der Zersetzung des Wasserdampfes macht es möglich, in geeigneter Weise die Temperatur dieser betreffenden Zone einzustellen.
• Der an der Austragöffnung des Ofens entnommene Koks wird wiederum im Umlauf in den Ofen eingeführt, bis die Erhöhung seines Aschegehaltes seinen Austausch gegen neuen Koks erwünscht erscheinen läßt.
• Auf diese Weise vermeidet man die Gefahr eines Schmelzens der Asche, was bei der Betriebstemperatur des Ofens störend sein könnte, indem man dennoch eine ausgezeichnete Wärmebilanz fUr das Verhalten beibehält.
• Im Fall einer Höchstleistung des Ofens oder der Regeneriervorrichtung ist es notwendig, den Durchsatz an Sauerstoff zu erhöhen. Das Einführen einer Mischung mit einem Gehalt an C02 oder eines nicht reduzierenden Gases macht es auch dabei möglich, das Ansteigen der höchsten Temperatur in dem Ofen zu überwachen bzw. zu begrenzen.
• FUr den Fall, daß man Kohle anstelle von Koks verwendet, ist das regenerierte Gas durch flüchtige Anteile angereicnert;die von der Destillation der Kohle herrühren. Das Gas wird in diesem Falle gewaschen und durch einen Teerabscheider geschickt, bevor q; benutzt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   1 1. Verfahren zum Regenerieren von Gas in einem mit kohlenstoffhaltigem Material beschickten Schachtofen mit vertikaler Gehäuseachse, einer Beschickungsvorrichtung und einem Gasauslaß am oberen Ende, einer AuStragöffnung und einer Gaszuleitung am unteren Ende, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man mittels Düsen, die die Gehäusewand in dem mittleren Ofenbereich durchsetzen, einen Sauerstoffstrom in die Ofencharge einbläst, das zu regenerierende Gas am unteren Teil des Ofens einführt, die Charge am oberen Ofenteil einbringt und am unteren Ofenteil austrägt, und daß der Durchsatz der durch drehofen hindurchgehenden Stoffe derart eingestellt wird,daß das regenerierte Gas am oberen Teil des Ofens mit einer relativ niedrigen Temperatur austritt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regenerierende Gas in den Ofen bei einer ziemlich niedrigen Temperatur eingeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ofen abgezogenen Produkte keine hohe Temperatur haben.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Charge eine Mischung von Sauerstoff und zu regenerierendem Gas einführt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1'dadurch gekennzeichnet,daß man in die Charge eine Mischung von Sauerstoff und gasförmigen Kohlenwasserstoffen einführt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Charge eine Mischung aus Sauerstoff und Wasserdampf einführt.