Verfahren zur Herstellung eines hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff
enthaltenden, kohlendioxydarmen Gases aus Kohlenwasserstoffen Verfahren zur Herstellung
von hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltendem Gas aus Kohlenwasserstoffen
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere ist es bekannt, dabei
mit einer zweistufigen Reaktion zu arbeiten, deren erste zwecks Vermeidung einer
Rußbildung als Teilverbrennung in einer hochturbulenten zyklonartigen Wirbelkammer
und deren zweite in einem nachgeschalteten aufgeheizten Reaktionsr.aum erfolgt.Process for the production of a mainly carbon monoxide and hydrogen
containing, low-carbon gas from hydrocarbons Process for the production
of hydrocarbon gas containing mainly carbon monoxide and hydrogen
are known in various embodiments. In particular, it is known to do so
to work with a two-step reaction, the first of which is to avoid a
Soot formation as partial combustion in a highly turbulent cyclone-like swirl chamber
and the second takes place in a downstream heated reaction room.
Die zum vollständigen Reaktionsablauf erforderliche Wärme sucht man
dadurch zuzuführen und gleichzeitig die Rußbildung weiter zu unterdrücken daß man
in der ersten Stufe mit einem zumeist beachtlichen Sauerstoffüberschuß arbeitet.
Auf diese Weise entsteht jedoch im Ergebnis ein kohlendioxyi#-reiches Gas, welches
für viele Zwecke, z. B. als Reduktion-sgas für metallg,rgische#.Zwecke, nicht unmit,-telbar
brauchbar ist. liÜ Übriigenliährt man-di e- iweite Stufe im allgemeinen katalytisch,
um mit niedrigen Temperaturen arbeiten und dadurch die Rußbildung ebenfalls weiter
unterdrücken zu können. Bei katalytischen Verfahren treten aber störende Kontaktvergiftungen
auf. Auch stört die niedrige Temperatur dort, wo die fühlbare Wärme des Produktionsgases
ausgenutzt werden soll, insbesondere also wiederum dort, wo das Produktionsgas als
Reduktionsgas für metallurgische Zwecke unmittelbar eingesetzt werden
soll. One tries to supply the heat required for the complete reaction process and at the same time to further suppress the formation of soot by working with a usually considerable excess of oxygen in the first stage. In this way, however, the result is a kohlendioxyi # -rich gas which is used for many purposes, e.g. B. as a reducing gas for metallic, rgische #. Purposes, not immediately usable. Incidentally, the second stage is generally catalytic in order to work at low temperatures and thereby also to be able to further suppress the formation of soot. In catalytic processes, however, disturbing contact poisoning occurs. The low temperature is also disturbing where the sensible heat of the production gas is to be used, in particular where the production gas is to be used directly as a reducing gas for metallurgical purposes .
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein kohlendioxydarmes
und wasserdampfarmes, insbesondere als Reduktionsgas geeignetes Gas aus Kohlenwasserstoffen
herzustellen und dabei jede Rußbildung zu vermeiden.The invention has the task of providing a low carbon dioxide
and low-water vapor, particularly suitable as a reducing gas, made from hydrocarbons
and avoid any soot formation.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hauptsächlich
Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden kohlendioxyd- und wasserdampfarmen Gases
durch zweistufige Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff, wobei ein im
wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehendes Gas in einer ersten zyklonbrennerartigen
Wirbelkammer bei hoher Turbulenz mittels eines im wesentlichen aus Sauerstoff und
gegebenenfalls Inertgasen bestehenden Gases, insbesondere mittels Luft, ohne wesentliche
Vorwärmung der Ausgangsgase, unvollständig verbrannt und das erhaltene heiße Gasgemisch
ohne wesentliche Zwischenkühlung in einen nachgeschalteten zweiten Reaktionsraum
übergeführt und dort ohne Zufuhr weiterer Reaktionsteilnehmer vollends umgesetzt
wird. Erfindungsgemäß wird zumindest eines der Ausgangsgase mit einer
30 ni/sec übersteigenden Geschwindigkeit in die Wirbelkammer eingeführt,
das Atomverhältnis C.- 0 in den gesamten Ausgangsgasen auf nahezu
1 eingestellt und der zweite Reaktionsraum als katalysatorfreier, auf etwa
13001 C aufgeheizter Cowper ausgebildet.The invention relates to a process for the production of a gas containing mainly carbon monoxide and hydrogen, low in carbon dioxide and water vapor, by a two-stage reaction of hydrocarbons with oxygen, a gas consisting essentially of hydrocarbons in a first cyclone burner-like vortex chamber at high turbulence by means of a gas consisting essentially of oxygen and optionally Inert gases of existing gas, in particular by means of air, without substantial preheating of the starting gases, incompletely burned and the hot gas mixture obtained is transferred without substantial intermediate cooling into a downstream second reaction chamber and completely reacted there without the addition of further reactants. According to the invention, at least one of the starting gases is introduced into the vortex chamber at a speed exceeding 30 ni / sec, the atomic ratio C.- 0 in the total starting gases is set to almost 1 and the second reaction chamber is designed as a catalyst-free cowper heated to about 13001 ° C.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gas ist wegen seines
geringen Gehaltes an Kohlendioxyd und wegen seiner hohen Temperatur geeignet, unmittelbar
in einen metallurgischen Prozeß als Reduktionsgas eingeführt zu werden.The gas produced in the process of the invention is because of its
low carbon dioxide content and, because of its high temperature, suitable for immediate use
to be introduced into a metallurgical process as a reducing gas.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß überraschenderweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die hohe
Strömungsgeschwindigkeit von zumindest einem der Reaktanden und die dadurch bedingte
Turbulenz und innige Durchwirbelung der Reakt'anden in der zyklonartigen Wirbelkammer
auch ohne Sauerstoffüberschuß zur Unterdrückung der Rußbildung ausreicht und infolge
der hohen Temperatur in der zweiten Reaktionsstufe, in der eine endotherriie Reaktion
abläuft, eine vollständige Homogenisierung der Zusammensetzung der Produktgase im
Sinne einer Bildung von ausschließlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff erfolgt.The advantages achieved by the invention are mainly in it
see that, surprisingly, in the context of the process according to the invention, the high
Flow rate of at least one of the reactants and the resulting
Turbulence and thorough swirling of the reactants in the cyclone-like swirl chamber
is sufficient to suppress the formation of soot even without an excess of oxygen and as a result
the high temperature in the second reaction stage, in which an endothermic reaction
expires, a complete homogenization of the composition of the product gases in the
Meaning that only carbon monoxide and hydrogen are formed.
Die Erfindung sei zunächst an Hand eines Beispiels erläutert: Bläst
man in eine z. B. horizontal liegende zylindrische, zyklonbrennerartig ausgebildete
und mit Schamotte ausgekleidete Wirbelkammer von etwa 200 mm lichtem Durchmesser
und 55 mm Wandstärke sowie etwa 500 mm Länge ohne Vorerwärmung tangential
pro Stunde etwa 27 Nin3 Sauerstoff als Umformungsmittel und ein umzuformendes
kohlenwasserstoffreiches Gas in Mengen von
100 Nms/Std.,
z. B. ein Restgas aus Koksofenaas der Zusammensetzung 53'% CH4, 14 % H2, 12 % CO,
1 "/o, CO2, ein und arbeitet man, in dieser Brennkammer, mit Eintrittsgeschwindigkeiteir
des Sauerstoffs von 33 m/see und des Restgases von 14 in/sec, so erhält man
am Austritt der Brenukammer ein Gas von der Zusammensetzung 10 ID/o CH4, 32 % 142,
25 % CÖj - 7 % CO '10% H.0.The invention will first be explained using an example. B. horizontally lying cylindrical, cyclone burner-like and lined with fireclay vortex chamber with a clear diameter of about 200 mm and a wall thickness of 55 mm and a length of about 500 mm without preheating tangentially per hour about 27 nin3 oxygen as a forming agent and a hydrocarbon-rich gas to be formed in quantities of 100 Nms / Hours, e.g. B. a residual gas from coke oven gas with the composition 53% CH4, 14% H2, 12% CO, 1 "/ o, CO2, and one works, in this combustion chamber, with entry speeds of the oxygen of 33 m / s and the residual gas of 14 in / sec, a gas with the composition 10 ID / o CH4, 32% 142, 25% CO 1 - 7 % CO, 10% H.0 is obtained at the outlet of the Brenu chamber.
2e Die Temperatur dieses Gasgemisches am Austritt der Brennkammer
liegt bei etwa 10001 C. Führt man dieses Gasgemisch nunmehr, --in--einen-
-C-,awpe4 -der auf etwa 1300' C aufgebeizt ist, so erfolgt eine Restums
- etzung, und es entsteht im Ergebnis ein Gas der Zusammensetzung
1 29 3 '14 H2 2'lo-(#'i4':#P'/QH2130v/oCO 20/öC0 0
welches sich
durch seinen geringen C02-Gehalt auszeichnet und infolge seiner verhältnismäßig
hohen -Temperatur- von über 1000-0 C- für die Erzreduktion direkt geeignet
ist.2e The temperature of this gas mixture at the outlet of the combustion chamber is about 10001 C. Carrying out this gas mixture now, --in - is an N- -C-, awpe4 -the aufgebeizt to about 1,300 'C, a Restums occurs - nuation, and the result is a gas with the composition 1 29 3 '14 H2 2'lo - (# 'i4': # P '/ QH2130v / oCO 20 / ÖC0 0 which is characterized by its low C02 content and due to its relatively high -Temperature- of over 1000-0 C- is directly suitable for ore reduction.
Das ..erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in einer Vorrichtung
durchgeitihrt, die aus einem eow-pdr-'-init--un . mittelbar- vorgesetzter
zyklonbrennerartiger Wirbelkammer mit tangentialen Einführungsstutzen für die Kohlenwasserstoffe
bzw. Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase besteht.The method according to the invention is expediently carried out in a device which consists of a eow-pdr -'-init-un . There is an indirect cyclone burner-like vortex chamber with tangential inlet ports for the hydrocarbons or oxygen or oxygen-containing gases.