DE2438790B2 - Verfahren und anlage zur reduktion von eisenerzen, insbesondere von eisenerzpellets - Google Patents

Description

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Wasserstoff. Ein anderer Teil des Gichtgases wird als aufgebaut werden kann, tine solche Anlage besteht in

Wärmeträger eingesetzt. Die Gichtgasrückführung ist ihrem grundsätzlichen Aufbau aus Schachtofen für die

£abei aber auch für die Verfahrensökonomie bedeu- Eisenerzreduktion, Umformer und Einrichtung für die

lungsvoll. Die bekannten Anlagen für die Reduktion Gichtgasrückführung mit Gichigaskühler und -reiniger

von Eisenerzen sind bezüglich Umforme;· und Gicht- 5 und Sauerstoffreaktor für die Vergasung der Kohle,

gasrückführung entsprechend ausgelegt. Das hat sich Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gichtgasrück-

iwar an sich bewährt, läßt jedoch den Einsatz von führung einen Kohlenmonoxidkonvertierer aufweist

Kohle oder von Schweröl als Kohlenstoffträger nicht und dem Kohlenmonoxidvertierer ein Waschturm zum

zu. Andererseits verlangt die Praxis häufig den Einsatz Auswaschen von Kohlendioxid und Wasserdampf

solcher Kohlenstoffträger. io nachgeschaltet und der so gewonnene Wasserstoff

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gemeinsam mit dem Vergasungsgasgemisch aus dem

gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß nach der Umformer über eine Reinigungseinrichtung in den

Wasserabscheidung und Entstaubung das Reduktions- Schachtofen einfahrbar ist. Der SCohlenmonoxidkon-

gas auf Temperaturen von 1000 C und mehr wieder vertierer ist zweckmäßigerweise hinter einer Naßwä-

aufgeheizt werden kann, ohne daß die Gefahr der 15 sehe, vorzugsweise hinter einer Venturinaßwäsche, für

Rußbildung besteht. d_as rückgeführte Gichtgas angeordnet und mit einem

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß Erhitzer kombiniert, während hinter dem Waschturm aus der Kohle und dem Sauerstoff ein Vergasungs- zum Auswaschen von Kohlendioxid ein weiterer Ergemisch mit einem Kohlenmonoxid/Wasserstoff-Vo- hitzer für die Einstellung der Temperatur des Wasserlumverhältnis von etwa 1,5 : 1 oder größer umgeformt ao stoffs auf Zumischtemperatur angeordnet ist. Die wird, daß das rückgeführte Gichtgas mit Wasserdampf Reinigungseinrichtung zwischen Sauerstoffreaktor und zu einem Konvertierungsgasgemisch aus hauptsächlich Schachtofen besteht im allgemeinen aus einem Zyklon Kohlendioxid und Wasserstoff konvertiert und daraus und einem Schwefelwaschturm.

das Kohlendioxid ausgewaschen wird, und daß endlich Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer der Wasserstoff aus dem Konvertierungsgasgemisch 25 lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichdem Vergasungsgasgemisch zur Erzeugung eines Re- nung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt duktionsgases mit einem Kohlenmonoxid/Wasserstoff- das Schema einer zur Durchführung des erfindungs-Volumverhältnis von etwa 1 : 1 oder kleiner beige- gemäßen Verfahrens eingerichteten Anlage zur Remischt wird, welches danach wieder auf etwa 1000 C duzierung von Eisenerzen mit Stoffflußbild,
aufgeheizt wird. 30 Die im Schema dargestellte Anlage besitzt einen

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß Schachtofen 1 für die Eisenreduzierung, einen Umforerfindungsgemäß das Reduktionsgas nach Wasserab- mer 2 und eine Einrichtung 3 für die Gichtgasrückfühscheidung und Entstaubung, wobei eine Kühlung ein- rung mit Gichtgaskühler und -reiniger. Der Umfortritt, ohne Gefahr der Rußbildung wieder auf die mer 2 ist ein Sauerstoffreaktor für die Vergasung von Temperatur gebracht werden kann, die zur Durchfüh- 35 Kohle. Zur Anlage gehört ein mit Wasserdampf betrierung des Reduktionsverfahrens erforderlich ist. Das bener Kohlenmonoxidkonvertierer 4 in der Einrichist durchaus überraschend. tung 3 für die Gichtgasrückführung. Dem Kohlen-

Im einzelnen läßt sich das erfindungsgemäße Ver- mcnoxidkonvertierer 4 ist ein Waschturm 5 zum Ausfahren auf verschiedene Weise gestalten. Eine bevor- waschen von Kohlendioxid und Wasserdampf nachgezugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch 4° schaltet. Der gewonnene Wasserstoff kann gemeinsam gekennzeichnet, daß die Vergasung des Kohlenstoff- mit dem Vergasungsgemisch aus dem Sauerstoffträgers so durchgeführt wird, daß ein Vergasungsgas- reaktor 2 über eine Reinigungseinrichtung aus einem gemisch mit einer Temperatur von etwa 1600 C ent- Zyklon 6 und einem Schwefelreinigungsturm 7 in den steht, daß der Wasserstoff aus dem Konvertierungsgas- Schachtofen 1 eingeführt werden. Der Kohlenmongemisch nach dem Auswaschen des Kohlendioxids und 45 oxidkonvertierer 4 ist hinter einer Naßwäsche 8 für das des Wasserdampfs auf eine Temperatur von etwa rückgeführte Gichtgas angeordnet. Die Naßwäsche 8 400 C aufgeheizt wird, so daß das aus dem Verga- ist als Venturinaßwäsche ausgeführt. Der Pfeil 9 deutet sungsgemisch und dem Wasserstoff gebildete Reduk- an, daß ein Teil des Gichtgases auch für andere Zwecke tionsgas, nach mechanischer Reinigung und Schwefel- abgezogen werden kann, beispielsweise für Behrireinigung, bei einer Temperatur von etwa 1000 C in 5° zungsiiwecke. Im übrigen ist der Kuhlenmonoxidkonden Reduktionsprozeß eingeführt werden kann. Im vertierer 4 mit einem vorgeschalteten Erhitzer 10 komallgemeinen wird man das Gichtgas, nach Kühlung biniert. Hinter dem Waschturm 5 zum Auswaschen und Reinigung, auf etwa 400 bis 600 C aufheizen und von Kohlendioxid befindet sich ein weiterer Erhitzer bei dieser Temperatur mit Wasserdampf Überschuß 11, der dazu dient, die Temperatur des erzeugten konvertieren. Wo im Rahmen des erfindungsgemäßen 55 Wasserstoffs auf Zumischtemperatur einzustellen. Der Verfahrens eine Aufheizung erforderlich ist, kann das Wasserdampf wird über die Zuführung 12 in den für die Konvertierung nicht verbrauchte Gichtgas als Kohlenmonoxidkonvertierer 4 eingeleitex.
Wärmeträger eingesetzt werden, es besteht aber selbst- In dem beschriebenen Schema sind die einzelnen verständlich auch die Möglichkeit, für diese Aufhei- Apparate und Aggregate durch angedeutete Rohrleizung andere Wärmeträger einzusetzen. 60 t.jngen verbunden. In diesem Leitungssystem deuten

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß Pfeileden Stofffluß an. Die wichtigsten Daten über den

erfindungsgemäß die sogenannte Direktreduktion von Stofffluß und die wichtigsten Temperaturen sind in das

Eisenerzen auch mit Kohle als Kohlenstoffträger ohne Schema eingetragen worden. Man erkennt, daß die den

Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. Dabei Schachtofen 1 verlassenden, aus Kohlenmonoxid,

zeichnet sich das Verfahren durch Einfachheit und 65 Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf zusam-

Funktionssicherheit aus. Von besonderem Vorteil ist, mengesetzten Gichtgase bei der Naßwäsche 8 gekühlt

daß auch die Anlage zur Durchführung des erfin- und gereinigt werden. Die gekühlten und gereinigten

diinosnemäßen Verfahrens einfach und funktionssicher Gichtgase werden im Erhitzer 10 auf etwa 400 bis

6(XFC aufgeheizt und mit Wasserdampf Überschuß zum Konvertierungsgas konvertiert. Dabei wird der Kohlenmonoxidgehalt der Gichtgase gemäß CO+H₂O -^CO₂+H₂ umgesetzt. Das Kohlendioxid und der Wasserdampf werden im Waschturm S in bekannter Weise ausgewaschen. Der technisch reine Wasserstoff wird, z. B. rekuperativ, auf 400 C erhitzt und dem etwa 1600"C heißen Vergasungsgasgemisch des Umformers 2 zugemischt. So entsteht ein etwa 1000 C

heißes Reduktionsgas mit einem Kohlenmonoxid/ Wasserstoff-Volumverhältnis von etwa oder kleiner 1. Dieses Reduktionsgas wird über den Zyklon 6 und über einen z. B. mit Dolomit oder mit anderen Entschwefelungsmitteln gefüllten Schwefelreinigungsturm" geleitet und dort von störenden Schwefelverbindung*^ befreit sowie in den Schachtofen 1 eingeführt. Du Gefahr von Rußbildung im Reduktionsgas ist ml· Sicherheit vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. 6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch

   Patentansprüche· gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung

   zwischen Umformer (2) und Schachtofen (Ij aus

   L Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen, ins- einem Zyklon (6) und einem Schwefelreinigungs-

   besondere von Eisenerzpellets, — wobei ein haupt- 5 turm (7) besteht, in dem die Gase bei einer Tempesächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthal- ratur von 1000 C entschwefelt werden,

   tendes Reduktionsgas unter Einsatz von Kohle und
   Sauerstoff in einem Umformungsprozeß erzeugt,
   Gichtgas aus dem Reduktionsprozeß zuriickgeführt und das Reduktionsgas nach Wasserabschei- "»
   dung und Entstaubung in den Reduktionsprozeß

   eingeführt wird, dadurch gekennzeich- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und

   net, daß aus der Kohle und dem Sauerstoff ein eine Anlage zur Reduktion von Eisenerzen, insbeson-Vergasungsgemisch mit einem Kohlenmonoxid/ dere von Eisenerzpellets, — wobei ein hauptsächlich Wasserstoff-Volumverhältnis von etwa 1,5: 1 oder 15 Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Redukgrößer umgeformt wird, da3 das rück^eführte tionsgas unter Einsatz von Kohle und Sauerstoff in Gichtgas mit Wasserdampf zu einem Konvertie- einem Urnformungsprozeß erzeugt, Gichtgas aus dem rungsgasgemisch aus hauptsächlich Kohlendioxid Reduktionsprozeß zurückgeführt und das Reduktionsund Wasserstoff konvertiert und daraus das Koh- gas nach Wasserabscheidung und Entstaubung in den lendioxid ausgewaschen wird und daß endlich der ao Reduktionsprozeß eingeführt wird.
   Wasserdampf aus dem Konvertierungsgasgemisch Bei einem bekannten gattungsgemäßen Verfahren

   dem Vergasungsgasgemisch zur Erzeugung eines (USA.-Patentschrift 27 40 760) wird die Kohle mit Reduktionsgases mit einem Kohlenmonoxid/Was- dem Sauerstoff in einem Gasgenerator zu hauptsächserstoff-Volumverhältnis von etwa I : I oder kleiner Hch Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt. beigemischt wird, welches danach wieder auf etwa »5 Außerdem wird in den Gasgenerator ein Gas aus dem 1000 C erhitzt wird. Reduktionsprozeß zurückgeführt, welches zwar noch
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- als Gichtgas bezeichnet werden mag, aber nicht an der zeichnet, daß die Vergasung des Kohlenstoff trägers Gicht des Schachtofens für die Reduktionsprozesse so durchgeführt wird, daß ein Vergasungsgasge- sondern mehr oder weniger indessen Mitte, wenn auch misch mit einer Temperatur von etwa 1600 C ent- 30 oberhalb der Reduktionszone, abgezogen wird und steht, daß der Wasserstoff aus dem Konvertie- hauptsächlich aus Kohlendioxid, Wasserdampf, Kohrungsgasgemisch nach dem Auswaschen des Koh- lenmonoxid und Wasserstoff besteht. Aus diesem Gas lendioxids und des Wasserdampfs auf eine Tempe- wird der Wasserdampf entfernt, eine Konvertierung ratur von etwa 400 C aufgeheizt wird, und daß das des Kohlendioxids wird jedoch nicht durchgeführt, ehe aus dem Vergasungsgasgemisch und dem Wasser- 35 dieses Gas in den Gasgenerator eingeführt wird. Der stoff gebildete Reduktionsgas nach mechanischer Gasgenerator arbeitet dabei grundsätzlich als Sauer-Reinigung und Schwefelreinigung bei einer Tempe- Stoffreaktor, so daß hauptsächlich Kohlenmonoxid ratur von etwa 1000 C in den Reduktionsprozeß und Wasserstoff (neben Kohlendioxid und Wassereingeführt wird. dampf) entsteht (cgi Jacques Meunier »Vergasung
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 40 fester Brennstoffe und oxidative Umwandlung von gekennzeichnet, daß das Gichtgas, nach Kühlung Kohlenwasserstoffen«, Verlag Chemie GmbH, Wein- und Reinigung, auf etwa 400 bis 600 C aufgeheizt heim/Bergstraße, 1962). Das so entstehende Verga- und bei dieser Temperatur mit Wasserdampfüber- sungsgemisch hat jedoch ein Kohlenmonoxid-Wasserschuß konvertiert wird. st off-Volumverhältnis von etwa 1,5:1 und größer.
4. 4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach 45 Durch die Rückführung des beschriebenen Gases aus einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus dem Reduktionsprozeß läßt sich das nicht wesentlich Schachtofen für die Eisenerzreduktion, Umformer verändern. Andererseits muß das Reduktionsgas vor und Einrichtung für die Gichtgasrückführung mit Einführung in den Reduktionsprozeß auf eine Tempe-Gichtgaskühler und -reiniger und Sauerstoffreaktor ratur von über 1000 und mehr aufgeheizt werden, für die Vergasung der Kohle, dadurch gekennzeich- 50 wobei im Rahmen der bekannten Maßnahmen Rußnet, daß die Gichtgasrückführung (3) einen Kohlen- bildung auftritt.

   monoxidkonvertierer (4) aufweist und dem Koh- Bei einem ähnlichen, jedoch gattungsfremden Ver-

   lenmonoxidkonvertierer (4) ein Waschturm (5) fahren (deutsche Patentschrift 12 01 377) werden leich-

   zum Auswaschen von Kohlendioxid und Wasser- te Kohlenwasserstoffe, ζ. B. in Form von Erdgas als

   dampf nachgeschalte· und der so gewonnene Was- 55 Kohlenstoffträger eingesetzt. Die Umformung des

   serstoff gemeinsam mit dem Vergasungsgasgemisch Kohlenwasserstoffs geschieht hier thermisch oder

   aus dem Umformer (2) über eine Reinigungsein- katalytisch mit Kohlendioxid, gegebenenfalls plus

   richtung in den Schachtofen (1) einfahrbar ist. Wasserdampf und/oder Sauerstoff, zu einem haupt-
5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- sächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenzeichnet, daß der Kohlenmonoxidkonvertierer (4) 60 den Reduktionsgas, wobei das Kohlenmonoxidhinter einer Naßwäsche (8), vorzugsweise hinter Wasserstoff-Volumverhältnis bei 1 liegt oder kleiner einer Venturinaßwäsche, für das rückgeführte als 1 ist. Dieses Reduktionsgas wird mehr oder weniger Gichtgas angeordnet und mit einem Erhitzer (10) mit der Temperatur des Umformungsprozesses in den kombiniert ist, und daß hinter dem Waschturm (5) Reduktionsprozeß eingeführt. Ein Teil des entstehenzum Auswaschen von Kohlendioxid ein weiterer 65 den Gichtgases wird als Sauerstoffträger in den UmErhitzer (11) für die Einstellung der Temperatur formungsprozeß zurückgeführt und wirkt dort gleichdes Wasserstoffs auf Zumischtemperatur ange- zeitig thermodynamisch über das Massenwirkungsordnet ist. gesetz mit seinen Bestandteilen Kohlenmonoxid und