DE1408921B - Verwendung der Abgase und Nebenprodukte eines Sauerstoff-Aufblaskonverters als Ausgangsstoffe für die Ammoniaksynthese sowie Verfahren und Vorrichtung hierzu - Google Patents

Verwendung der Abgase und Nebenprodukte eines Sauerstoff-Aufblaskonverters als Ausgangsstoffe für die Ammoniaksynthese sowie Verfahren und Vorrichtung hierzu

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DE1408921B
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Pending
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English (en)
Inventor
Keiji Yokohama Kanagawa Okaniwa (Japan)
Original Assignee
Yokohama Engineering Co., Ltd., Tokio

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung der Abgase und Nebenprodukte eines Sauerstoff-Aufblaskonverters als Ausgangsstoffe für die Ammoniaksynthese sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung dieser Rohstoffe.
Nach dem bekannten Verfahren werden die Rohstoffgase für die Ammoniaksynthese aus Generatorgas und Wassergas gewonnen, wobei das Generatorgas durch Verbrennung von Kohle bei ungenügender Luftzufuhr und das Wassergas durch Überleiten von Wasserdampf über glühende Kohle erzeugt wird. Dieses bekannte Verfahren hat zunächst den Nachteil, daß das Wassergas außer H2 und CO noch Inertgas, wie Methan (CH4), und andere Kohlenwasserstoffe enthält, die wieder ausgeschieden werden müssen. Weiterhin hat das Verfahren den Nachteil, daß im Generatorgas neben CO und N2 noch Schwefeldioxyd (SO3) enthalten ist, das die Reaktion im Kontaktofen unterbindet und deshalb vorher mit Hilfe von Aktivkohle entfernt werden muß, wodurch erhebliche Kosten verursacht werden. Da die Reduktion von Wasser beim Überleiten über glühende Kohle nur unvollständig erfolgt, ergibt sich schließlich der Nachteil eines bedeutenden Energieaufwandes bei der Erzeugung der benötigten großen Wasserdampfmengen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile alle für die Ammoniaksynthese benötigten Rohstoffe aus Abgasen oder Nebenprodukten zu gewinnen.
Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung die Verwendung der CO-reichen Abgase eines Sauerstoff-Aufblaskonverters und des im Abhitzekessel dieses Konverters erzeugten Wasserdampfes sowie des bei der Sauerstofferzeugung .zum Betreiben dieses Konverters anfallenden Stickstoffs als Ausgangsstoffe für ' die Ammoniaksynthese vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwendung dieser Rohstoffe ist dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten CO-reichen Abgase zunächst mit Heißwasser gesättigt, in einem Wärmetauscher auf über 35O0C vorgewärmt und dann mit so viel Wasserdampf gemischt werden, daß das Verhältnis νοτι Wasserdampf zu Kohlenmonoxyd etwa 2: 1 beträgt, danach das Gasgemisch einem zweistufigen Kontaktofen mit Eisenoxydkatalysaior von -oben Zugeführt und -das im Kontaktofen unter weiterer Zugabe von .Wasserdämpf zu CO2 und H2 umgesetzte Gasgemisch zunächst durch den Wärmetauscher geführt, danach weiter gekühlt und gespeichert, in einem Druck-Rieselturm von dem CO2-GaS befreit und unter Zwischenschaltung eines druckfesten Wasserstoffbehälters dem Kontaktofen für die Ammoniaksynthese zugeführt wird.
Für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen, zwischen dem TConverterabgasspeicher und dem Wassersättigungsturm sowie zwischen dem Wassersättigungsturm und dem Wärmetauscher je ein Gebläse anzuordnen. Außerdem wird erfindungsgemäß zwischen dem Abhitzekessel der Konverterabgase und dem Wassersättigungsturm sowie dem Kontaktofen ein Heißwasser-Dampf-Speicher angeordnet. Das zwischen Wassersättigungsturm und Wärmetauscher vorgesehene Gebläse kann als Dampfstrahlgebläse ausgebildet sein.
Die Erfindung ergibt zunächst den Vorteil, daß alle für die Ammoniaksynthese benötigten Rohstoffe als Abgase oder Nebenprodukte beim Frischen von Roheisen gewonnen werden und nicht besonders erzeugt werden müssen. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß die als Rohstoff verwendeten Abgase eines sauerstoffgeblasenen Konverters zu etwa 90°/0 aus Kohlenmonoxyd (CO) bestehen und keine Inertgase, wie Methan od. dgl., enthalten. Infolgedessen kann der Kontaktofen zum Umsetzen des Kohlenmonoxyds mit dem Wasserdampf in Kohlendioxyd (CO2) und Wasserstoff (H2) kleingehalten werden, wodurch sich eine erhebliche Kostenersparnis ergibt. Schließlich wird mit
ίο der Erfindung der Vorteil einer beträchtlichen Energieersparnis erzielt, da der gesamte für die Umsetzung benötigte Wasserdampf ausschließlich durch die Abwärme der Konvertergase in einem Abhitzekessel erzeugt wird.
In der Zeichnung ist schematisch an Hand eines Ausführungsbeispiels eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
Die in einem Aufblaskonverter 1 mit Sauerstofferzeuger 2 anfallenden, hauptsächlich aus Kohlenmonoxyd (CO) bestehenden Abgase werden zunächst in einem Abhitzekessel 3 abgekühlt, gereinigt und in einem Konverterabgasspeicher 4 .gesammelt. Von dort aus werden die CO-Gase durch die Rohgasleitung 5 mit Hilfe eines Gebläses 6 von unten in einen Wassersättigungsturm 7 eingeleitet. Mittels Heißwasser, das dem Wassersättigungsturm 7 durch eine Warmwasserleitung 8 aus einem Heißwasser-Dampf-Speicher 9 zugeführt wird, werden die CO-Gase im Wassersättigungsturm 7 gesättigt und vorgewärmt »Dieser Heißwasser-Dampf-Speicher 9 wird vom Abhitzekessel 3, mit dessen Kühlrohren er in Verbindung steht, gespeist.
Die oben aus . dem Wassersättigungsturm 7 austretenden Gase werden von einem Dampfstrahlgeblase 10 in einen Wärmetauscher 11 gedrückt, in dem sie durch Wärmeaustausch mit den bereits umgesetzten Gasen auf über 35O0C erwärmt werden. Der für das Dampfstrahlgebläse 10 notwendige Dampf wird durch eine Dampfleitung 12 vom Heißwasser-Dampf-Speieher 9 geliefert.
Aus dem Wärmetauscher 11 werden die erhitzten Gase einem Kontaktofen 13 von oben zugeführt, der als Katalysator Eisenoxyd in zwei untereinander angeordneten Schichten enthält. Zwischen dem Wärmetauscher 11 und dem Kontaktofen 13 ist in die Rohgasleitung 5 noch ein Gaserhitzer 14 eingebaut, der zur Erhitzung der Rohgase beim Anfahren dient und der von dem Dampf des Heißwasser-Dampf-Speichers 9 oder (einem -anderen Heizmittel »beaufschlagt werden kann.
Bei ihrem Eintritt in den Kontaktofen 13 wird den Rohgasen so viel Wasserdampf zugemischt, bis das Verhältnis von Kohierrmonoxyd zu Wasserdampf etwa 1: 1 beträgt..Beim.Durchgang durch die Katalysator-
schicht der ersten Stufe werden ungefähr &O'D/o des Kohlenmonoxydes J[CQ) oind des Wasserdampfes zu Kohlendioxyd (CO2) und Wasserstoff (H2) umgesetzt. Das aus der ersten Stufe austretende Gasgemisch wird auf seine Zusammensetzung und Temperatur geprüft und weiter mit Wasserdampf angereichert. Beim Durchgang durch die zweite Katalysatorstufe werden nochmals 10 bis 13°/o des Kohlenmonoxydes mit Wasserdampf konvertiert, so daß insgesamt 90 bis 93 % der eingeleiteten CO-Gase in CO2 umgewandelt werden.
Das heiße Gasgemisch wird unten aus dem Kontaktofen 13 abgezogen und durch den Wärmetauscher 11 geleitet, wo es der Äufheizung der dem Kontaktofen 13 zuzuführenden Rohgase dient. Dort wird das aus CO2
und H2 bestehende Gasgemisch vorgekühlt und dann von unten einem Kühlturm 15 zugeführt, in dem es durch im Gegenstrom eingespritztes Kaltwasser 16 weiter abgekühlt wird.
Die abgekühlten Gase werden zunächst in einem Gasbehälter 17 gesammelt und gelangen über einen Kompressor 18 in einen Rieselturm 19, in dem das Kohlendioxyd (CO2) unter Druck herausgewaschen und einem Auslaßturm 20 zugeführt wird. Das vom Kohlendioxyd befreite Wasserstoffgas (H2) wird in einem druckfesten Wasserstoff behälter 21 gespeichert und von dort aus einem Kontaktofen 22 für die Ammoniaksynthese zugeleitet. Das für die Ammoniaksynthese benötigte Stickstoffgas fällt als Nebenprodukt des Sauerstofferzeugers 2 an, der den für das Frischen des Roheisens im Aufblaskonverter 1 benötigten Sauerstoff erzeugt.
Der im Sauerstofferzeuger 2 abgeschiedene Stickstoff, der auch zur Abdichtung der Haube und der Schieber des Abhitzekessels 3 benutzt wird, wird zunächst in einem Stickstoffgasbehälter 23 gesammelt und von dort aus über eine Stickstoffgasleitung 24 dem Kontaktofen 22 zugeführt, in dem die Ammoniaksynthese bei einem Mischungsverhältnis von 1 Raumteil Stickstoff und 3 Raumteilen Wasserstoff in bekannter Weise vor sich geht.

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    ■1. Verwendung der CO-reichen Abgase eines Sauerstoff-Aufblaskonverters und des im Abhitzekessel dieses Konverters erzeugten Wasserdampfes sowie des bei der Sauerstofferzeugung zum Betreiben dieses Konverters anfallenden Stickstoffs als Ausgangsstoffe für die Ammoniaksynthese.
  2. 2. Verfahren zur Verwendung der Rohstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten CO-reichen Abgase zunächst mit Heißwasser gesättigt, in einem Wärmeaustauscher auf über 35O°C vorgewärmt und dann mit so viel Wasserdampf gemischt werden, daß das Verhältnis von Wasserdampf zu Kohlenmonoxyd etwa 2: 1 beträgt, danach das Gasgemisch einem zweistufigen Kontaktofen mit Eisenoxydkatalysator von oben zugeführt und das im Kontaktofen unter weiterer Zugabe von Wasserdampf zu CO2 und H2 umgesetzte Gasgemisch zunächst durch den Wärmetauscher geführt, danach weiter gekühlt und gespeichert, in einem Druck-Rieselturm von dem CO2-GaS befreit und unter Zwischenschaltung eines druckfesten Wasserstoffbehälters dem Kontaktofen für die Ammoniaksynthese zugeführt wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Konverterabgasspeicher (4) und dem Wassersättigungsturm (7) sowie zwischen dem Wassersättigungsturm (7) und dem Wärmetauscher (11) je ein Gebläse (6, 10) angeordnet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abhitzekessel (3) der Konverterabgase und dem Wassersättigungsturm (7) sowie dem Kontaktofen (13) ein Heißwasser-Dampf-Speicher (9) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Wassersättigungsturm (7) und Wärmetauscher (11) vorgesehene Gebläse (10) als Dampf strahlgebläse ausgebildet ist.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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