DE19853836A1 - Verfahren zur Direktreduktion von Oxiden - Google Patents
Verfahren zur Direktreduktion von OxidenInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Direktreduktion von Oxiden enthält die folgenden Schritte: Zurverfügungstellung einer Reduktionszone zur Direktreduktion von Oxiden und einer mit der Reduktionszone in Verbindung stehenden Gasreformierungszone; Einbringen von Metalloxiden in die Reduktionszone; Einbringen eines Methan und eine Sauerstoffquelle umfassenden Gasgemischs in die Gasreformierungszone zur Erhaltung eines wasserstoff- und kohlenmonoxidhaltigen reformierten Gases; In-Kontakt-bringen der Oxide und des reformierten Gases in der Reduktionszone zur Erhaltung eines reduzierten Metalls und eines Gichtgases; und Behandlung des Gichtgases in solcher Weise, daß das Gasgemisch erhalten wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Direktre
duktion von Oxiden, insbesondere von Eisenoxiden, in einem
Schachtofen.
Herkömmlicherweise werden Schachtöfen zur Behandlung von
Metalloxiden, wie beispielsweise Eisenoxiden, bei hohen
Temperaturen mit einem Reduktionsmaterial, wie beispiels
weise an Wasserstoff und Kohlenmonoxid reichem Reduktions
gas, in solcher Weise verwendet, daß die Oxide reduziert
werden und somit ein metallisiertes Produkt, wie beispiels
weise reduziertes Eisen, an einer Entnahmestelle des
Schachtofens gewonnen wird.
Typischerweise besteht das Verfahren zur Direktreduktion
aus mehreren Schritten, in welchen Reduktionsgas in einem
als Reformer bekannten externen Reaktor gebildet wird. In
einem separaten Schritt wird dem Ofen dann Reduktionsgas
zugeführt, um die gewünschte Reaktion zu erhalten. Andere
Verfahren erfordern die Reformierung von Gasen in der Re
duktionszone.
Es besteht noch Bedarf an einem Verfahren zur Direktreduk
tion von Oxiden, bei welchem kein Verfahren in mehreren
Schritten erforderlich ist und welches Energie in wirksamer
Weise einsetzt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver
fahren zur Direktreduktion von Oxiden zur Verfügung zu
stellen, bei welchem keine separaten Gasreformierungsein
richtungen benötigt werden. Ferner ist ein Verfahren zur
Direktreduktion von Oxiden zur Verfügung zu stellen, bei
welchem das Reduktionsverfahren in wirksamer Weise durchge
führt wird.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentan
spruch 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den
Unteransprüchen beschrieben. Zudem fallen in den Rahmen der
Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der
Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offen
barten Merkmale.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Direktreduktion von
Oxiden vorgesehen, das die folgenden Schritte umfaßt:
Zurverfügungstellung einer Reduktionszone zur direkten Re duktion von Oxiden und einer mit dieser Reduktionszone in Verbindung stehenden Reformierungszone;
Einbringen von Metalloxiden in die Reduktionszone;
Einbringen eines Methan und eine Sauerstoffquelle enthal tenden Gasgemischs in die Gasreformierungszone zur Erhal tung eines wasserstoff- und kohlenmonoxidhaltigen refor mierten Gases;
In-Kontakt-bringen dieser Oxide und des reformierten Gases in der Reduktionszone zur Erhaltung eines reduzierten Me talls und eines Gichtgases (top gas); und
Behandlung des Gichtgases in solcher Weise, daß das Gasge misch erhalten wird.
Zurverfügungstellung einer Reduktionszone zur direkten Re duktion von Oxiden und einer mit dieser Reduktionszone in Verbindung stehenden Reformierungszone;
Einbringen von Metalloxiden in die Reduktionszone;
Einbringen eines Methan und eine Sauerstoffquelle enthal tenden Gasgemischs in die Gasreformierungszone zur Erhal tung eines wasserstoff- und kohlenmonoxidhaltigen refor mierten Gases;
In-Kontakt-bringen dieser Oxide und des reformierten Gases in der Reduktionszone zur Erhaltung eines reduzierten Me talls und eines Gichtgases (top gas); und
Behandlung des Gichtgases in solcher Weise, daß das Gasge misch erhalten wird.
Weiterhin erfindungsgemäß umfaßt der Schritt der Zurverfü
gungstellung der Reduktionszone und der Gasreformierungszo
ne vorzugsweise die folgenden Schritte:
Zurverfügungstellung eines Schachtofens, der über einen
Oxideinlaß, eine diesem Oxideinlaß nachgeordnete Vorwärm- und
Vorreduktionszone und einen Gichtgasauslaß verfügt, die
der Vorwärm- und Vorreduktionszone nachgeordnete Reduk
tionszone, eine der Reduktionszone nachgeordnete Übergangs
zone (transition zone), eine der Übergangszone nachgeord
nete Entnahmezone und die mit der Reduktionszone in Verbin
dung stehende Gasreformierungszone zur Gewährleistung einer
Gasströmung von der Gasreformierungszone zur Reduktionszo
ne.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungs
beispiele sowie aus der einzigen Figur, die eine schemati
sche Darstellung eines Systems zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Direktre
duktion von Oxiden, insbesondere auf die Direktreduktion
von Eisenoxiden, bei welchem Eisenoxid in einem Schachtofen
mit einem wasserstoff- und kohlenmonoxidhaltigen Reduk
tionsgas behandelt wird, um Eisenoxide zu reduzieren und
hierdurch ein metallisiertes Produkt zu erhalten. Erfin
dungsgemäß wird Reduktionsgas zur Behandlung der Eisenoxide
einer Reduktionszone zugeführt, als Gichtgas der Reduk
tionszone entzogen, rückgeführt und zur weiteren Behandlung
in Reduktionsgas reformiert. Erfindungsgemäß wird Gas in
einer Gasreformierungszone reformiert, die im wesentlichen
in der Nähe der Reduktionszone vorgesehen ist und mit die
ser in Verbindung steht, so daß Gas, welches der Refor
mierungszone zugeführt wird, bei Reformierungstemperatur
vorteilhafterweise direkt in die Reduktionszone strömen und
in solcher Weise die Effizienz des gesamten Verfahrens
steigern kann.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein System zur Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Verfahrens exemplarisch und
schematisch dargestellt. Entsprechend der Darstellung wird
vorzugsweise ein Schachtofen 10 vorgesehen, der über einen
Oxideinlaß 12, eine Vorwärm- und Vorreduktionszone 14, eine
Reduktionszone 16, eine Übergangszone 18 und eine in einen
Austritt 22 für die Entnahme des metallisierten Produkts
führende Entnahmezone 20 verfügt. Im Verlauf des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung werden Oxide, wie beispielsweise
Eisenoxid, in einen Oxideinlaß 12 eingeführt und wandern
durch die nachgeordneten Zonen 14, 16, 18 und 20 zum Aus
tritt 22, wo wunschgemäß ein reduziertes oder metallisier
tes Produkt erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird ein Reduktionsgas bei hoher Temperatur
der Reduktionszone 16 zugeführt, so daß die gewünschte Re
duktion von Eisenoxid in ein metallisiertes Produkt er
folgt. Gemäß der Erfindung strömt Reduktionsgas von der Re
duktionszone 16 stromaufwärts in die Vorwärm- und Vorreduk
tionszone 14, wo hinzugefügte Oxide vorgewärmt und vorredu
ziert werden, bevor sie in die Reduktionszone 16 gelangen.
Gase aus der Vorwärm- und Vorreduktionszone 14 werden als
Gichtgas dem Gichtgasauslaß 24 entzogen.
Entsprechend der Erfindung und vorteilhafterweise wird
Gichtgas aus dem Gichtgasauslaß 24 erfindungsgemäß in sol
cher Weise behandelt, daß ein vorzugsweise Methan und eine
Sauerstoffquelle enthaltenes Gasgemisch, und in einer noch
bevorzugteren Ausführungsform ein kohlendioxidreiches Gas
gemisch, erhalten wird, und dieses Gasgemisch wird einer
Gasreformierungszone 26 des Ofens 10 zugeführt, die vor
zugsweise um bzw. zumindest teilweise um die Reduktionszone
16 herum definiert (bzw. bestimmt) ist (defined) und mit
dieser durch zumindest eine, vorzugsweise mehrere Düsen 17
in Verbindung steht, die, wie schematisch in der Zeichnung
dargestellt wird, in einer die Zonen 26, 16 voneinander
trennenden, feuerfesten Wand 19 angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird das Methan und eine Sauerstoffquelle
enthaltende Gasgemisch in der Gasreformierungszone 26 re
formiert, so daß das gewünschte, wie oben angegebene, was
serstoff- und kohlenmonoxidhaltige Reduktionsgas erhalten
wird. Dieses Reduktionsgas strömt von der Gasreformie
rungszone 26 durch die Düsen 17 in die Reduktionszone 16,
kommt darin mit Oxiden in Kontakt und führt die gewünschte
Di-rektreduktion von Oxiden entsprechend dem erfindungsge
mäßen Verfahren aus.
Weiterhin mit Bezug auf die Zeichnung wird Gichtgas aus dem
Gichtgasauslaß 24 vorzugsweise der nachfolgend beschriebe
nen Behandlung unterzogen. Gichtgas aus dem Auslaß 24 kann
durch die Leitung 28 zu einem Wärmetauscher 30 geführt wer
den, wo Gichtgas teilweise abgekühlt und hereinströmendes
Gas, vorzugsweise eine Sauerstoffquelle, wie beispielsweise
Luft, teilweise erwärmt wird, um danach mit dem behandelten
Gichtgas, wie nachfolgend beschrieben, gemischt zu werden.
Vom Wärmetauscher 30 gelangt Gichtgas durch die Leitung 32
zur weiteren Abkühlung und Entwässerung des Gichtgases in
eine Einheit 34. Nach der Abkühlung und Entwässerung weist
das Gichtgas vorzugsweise eine Temperatur von zwischen etwa
40°C und etwa 55°C und einen Wasserdampfgehalt von zwischen
etwa 2 und 3 Volumen-% auf. Aus der Einheit 34 gelangt ent
wässertes Gichtgas vorzugsweise durch die Leitung 36 in ei
nen Kompressor 38.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
entwässertes Gichtgas aus dem Kompressor 38 vorzugsweise
aufgeteilt, wobei ein erster Teil durch die Leitung 40 zur
Erwärmung in eine Erwärmungseinrichtung 42 geleitet wird,
während ein zweiter Teil durch eine Leitung 44 in einen
Brennstoffeinlaß 46 für die Erwärmungseinrichtung 42 ge
langt. Auf diese Weise wird der zweite Teil des Gichtgases
aus dem Ofen 10 als Brennstoff verwendet, um den durch die
Erwärmungseinrichtung 42 geleiteten ersten Teil des Gicht
gases zu erwärmen. In der Erwärmungseinrichtung 42 erwärm
tes Gas wird von der Leitung 48 zurück in Richtung eines
Gaseinlasses 50 zur Reformierungszone 26 des Schachtofens
10 geleitet.
Wiedererwärmtes Gas aus der Erwärmungseinrichtung 42 kann
das Hinzufügen von Methan oder eines anderen Erdgases er
forderlich machen, um den gewünschten Gehalt an Methan auf
zuweisen, und kann auch den Zusatz einer Sauerstoffquelle,
wie beispielsweise Luft, notwendig machen, um die ge
wünschte Zusammensetzung des der Reformierungszone 26 des
Schachtofens 10 zuzuführenden Gasgemischs zu erhalten. So
mit wird erfindungsgemäß eine Quelle 52 von Erdgas oder
Methan vorzugsweise zur Verfügung gestellt, wie auch eine
Sauerstoffquelle 54, die vorzugsweise aus einer Luftquelle
bestehen kann, wobei beide Möglichkeiten nachfolgend be
schrieben werden.
Erfindungsgemäß gelangt Erdgas aus der Quelle 52 vorzugs
weise durch die Leitung 56 in eine Erwärmungseinrichtung 58
und nachfolgend in die Leitung 48 zur Mischung mit dem er
wärmten Gichtgas aus der Erwärmungseinrichtung 42, um den
gewünschten Methangehalt zu erhalten. In ähnlicher Weise
kann Luft aus der Quelle 54 in geeigneter Weise zur teil
weisen Erwärmung durch den Wärmetauscher 30 und danach
durch die Leitung 60 zur zusätzlichen Erwärmung in die Er
wärmungseinrichtung 58 geleitet werden, bevor sie mit Erd
gas aus der Leitung 56 und/oder wiedererwärmtem Gichtgas
aus der Leitung 48 gemischt wird, so daß das Gasgemisch mit
dem gewünschten Sauerstoffgehalt erhalten wird.
Erdgas oder Methan aus der Quelle 52 kann auch durch die
Leitung 62 geleitet werden, um gegebenenfalls als zusätzli
cher Brennstoff für die Erwärmungseinrichtung 42 zu dienen,
während Luft aus der Quelle 54, beispielsweise nachdem die
se den Wärmetauscher 30 passiert hat, in geeigneter Weise
durch die Leitung 64 strömen kann, um wunschgemäß als Luft
quelle für die Verbrennung von Brennstoff in der Erwär
mungseinrichtung 42 zu dienen.
Wie oben beschrieben, enthält reformiertes Gas nach der Be
handlung in der Gasreformierungszone 26 vorzugsweise Was
serstoff und Kohlenmonoxid zur Verwendung bei der Direktre
duktion von Oxiden in der Reduktionszone 16. Vorzugsweise
besteht reformiertes Gas im wesentlichen aus etwa 40-43%
Wasserstoff, etwa 28-30% Kohlenmonoxid, etwa 8-10% Kohlen
dioxid, etwa 1-2% Methan, etwa 17-20% Stickstoff und etwa
1-2% Wasserdampf, wobei alle Prozentangaben auf dem Volumen
des reformierten Gases basieren. Weiterhin erfindungsgemäß
kann das reformierte Gas durch den nachfolgend definierten
Oxidationsgrad (NOx) gekennzeichnet werden:
NOx (CO2 + H2O)/(CO + H2 + CO2 + H2O),
worin CO2, H2O, CO und H2 den jeweiligen Volumenprozentsatz
jeder Komponente im reformierten Gas darstellen.
Erfindungsgemäß besitzt reformiertes Gas vorzugsweise einen
Oxidationsgrad von zwischen etwa 0,08 und 0,12.
Wie ebenfalls oben beschrieben, wird nach der Behandlung
von Oxiden in der Reduktionszone 16 und der Vorwärm- und
Vorreduktionszone 14 Gas durch den Gichtgasauslaß 24 aus
dem Ofen 10 abgezogen. Gemäß der Erfindung besteht Gichtgas
typischerweise im wesentlichen aus etwa 25-33% Wasserstoff,
etwa 19-21% Kohlenmonoxid, etwa 12-15% Kohlendioxid, etwa
8-10% Methan, etwa 10-14% Wasserdampf und etwa 14-16%
Stickstoff, basierend auf dem Volumen des besagten Gichtga
ses. Das Gichtgas kann typischerweise einen Oxidationsgrad
von zwischen etwa 0,5 und 0,55 aufweisen.
Wie ebenfalls oben erwähnt, wird Gichtgas vorzugsweise be
handelt, um das gewünschte, kohlendioxidreiche Gasgemisch
zu erhalten, welches dem Gaseinlaß 50 der Gasreformierungs
zone 26 zugeführt wird. Das Gasgemisch verfügt vorzugsweise
über einen Kohlendioxidgehalt von zumindest etwa 15 Volumen-%.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform besteht
erfindungsgemäß das Gasgemisch im wesentlichen aus etwa 35-36%
Wasserstoff, etwa 18-19% Kohlenmonoxid, etwa 15-16%
Kohlendioxid, etwa 8-10% Methan, etwa 0,5-2,0% Wasserdampf,
etwa 19-20% Stickstoff und etwa 1% Sauerstoff, basierend
auf dem Volumen des besagten Gasgemischs. Vor der Reformie
rung weist das Gasgemisch vorzugsweise einen Oxidationsgrad
von zwischen etwa 0,25 und etwa 0,38 auf.
Während der Behandlung kann entweder Methan oder Erdgas
oder beides und eine Sauerstoffquelle mit dem Gichtgas ge
mischt werden. Das Methan oder Erdgas kann über einen be
liebigen typischen Gehalt an Methan verfügen. Die Sauer
stoffquelle kann geeigneterweise Luft sein, sie kann vor
zugsweise im wesentlichen aus etwa 28-29% Kohlendioxid, et
wa 5-6% Wasserdampf, etwa 76-77% Stickstoff und etwa 15-17%
Sauerstoff bestehen, so daß, wie oben beschrieben, das ge
wünschte kohlendioxidreiche Gasgemisch erhalten wird.
Weiterhin erfindungsgemäß bildet die Gastemperatur in ver
schiedenen Stadien ein mitwirkendes Moment (Faktor) bei der
Erreichung der gewünschten Reaktionen in der Gasreformie
rungszone 26 und der Reduktionszone 16. Gemäß der Erfindung
weist das der Gasreformierungszone 26 zugeführte Gasgemisch
vorzugsweise eine Temperatur von zwischen etwa 980°C und
etwa 1100°C auf, während reformiertes Gas in der Reduk
tionszone 16 vorzugsweise eine Temperatur von zwischen etwa
850 und etwa 950°C und Gichtgas, welches vom Gichtgasaus
tritt 24 abgezogen wird, typischerweise eine Temperatur von
zwischen etwa 360°C und etwa 400°C aufweist.
Erfindungsgemäß wird das Gasgemisch vorzugsweise so in den
Gaseinlaß 50 eingeführt, daß eine Gasströmungsgeschwindig
keit innerhalb des Ofens 10 von zwischen etwa 900 und etwa
1300 Nm3/t Oxid entsteht. Weiterhin, wie oben beschrieben,
ist die Gasreformierungszone 26 vorzugsweise zwischen einem
Abschnitt der Aussenwand des Ofens 10, vorzugsweise nahe
der Reduktionszone 16, und der Innenwand eines um den Ofen
10 angeordneten Ringgliedes 27 begrenzt (definiert) Somit
dienen die Innenwände des Ringgliedes 27 und ein Abschnitt
der Aussenwand des Ofens 10 dazu, die Gasrefomierungszone
26 als eine im wesentlichen ringförmige Kammer um den Um
kreis des Ofens 10 herum zu definieren, mit Düsen 17, die
eine Verbindung zwischen der Zone 26 und der Zone 16 her
stellen. Erfindungsgemäß sind die Wände, welche die Gasre
formierungszone 26 begrenzen, vorzugsweise zumindest teil
weise beschichtet oder anderweitig mit einem Katalysatorma
terial, wie beispielsweise Nickel, behandelt, um die Gasre
formierungsreaktion zu verstärken. Neben Nickel als Kataly
satormaterial hat sich auch keramischer Werkstoff als be
sonders wirksam bei der Verstärkung dieser Reaktion erwie
sen. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird
die Oberfläche des Katalysatormaterials in der Gasreformie
rungszone 26 und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases
vorzugsweise so gewählt, daß eine Katalysatoroberfläche pro
Durchflußmenge an Methan von zumindest etwa 70 m2/m3 CH4
entsteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung wird ein metallisiertes Produkt, das aus der Redukti
onszone 16 in die Übergangszone 18 geführt wird, vorzugs
weise gekühlt. Erfindungsgemäß kann ein dritter Teil des
Gichtgases aus der Leitung 44 durch einen Kompressor 64 ge
leitet und der Übergangszone 18 zur Kühlung des darin ent
haltenen metallisierten Produkts zugeführt werden. Durch
die Zuführung dieses dritten Teils des Gichtgases in die
Übergangszone 18, nachdem das Gichtgas abgekühlt und ent
wässert, jedoch bevor es wieder erwärmt wurde, dient das
Gichtgas vorteilhafterweise als Kühlmedium für das in der
Übergangszone 18 enthaltene metallisierte Produkt, ohne
dieses größeren Sauerstoffmengen auszusetzen, wodurch vor
teilhafterweise eine Rückoxidation des metallisierten Pro
dukts vermieden wird.
Außerdem strömt zumindest eine gewisse Menge dieses Anteils
an Gas aufwärts bzw. stromaufwärts im Ofen 10 zu den Zonen
16, 14 und allmählich zum Auslaß 24. Dieses zusätzliche Gas
trägt mit dazu bei, den Methangehalt im Gichtgas auf den
gewünschten Wert von etwa 8-10 Volumen-% anzuheben.
Erfindungsgemäß wird die Temperatur innerhalb der Reduk
tionszone 16 vorzugsweise in Temperaturbereichen gehalten,
die für eine gewünschte Reduktion von Metalloxiden sorgen.
Darüber hinaus wird die Temperatur in der Gasreformierungs
zone 26 vorzugsweise in einem Temperaturbereich gehalten,
der die gewünschten Gasreformierungs-Reaktionen ermöglicht.
Es ist zu beachten, daß das Verfahren der vorliegenden Er
findung unter Verwendung eines beliebigen einer Vielzahl
unterschiedlicher Reaktoren durchgeführt werden kann, wie
beispielsweise bewegbett- und/oder fließbettartige Reakto
ren (moving bed type reactors), Reaktoren (fluidized bed
reactors) mit turbulent fluidisiertem Brennstoff mit Ver
teilungskammern für stillstehendes Gas und dergleichen, die
allesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
Diese Erfindung kann in anderen Ausführungsformen gestaltet
oder auf andere Weise ausgeführt werden, ohne hierdurch vom
Grundgedanken bzw. den wesentlichen Merkmalen der Erfindung
abzuweichen. Die vorliegende Ausführungsform ist daher als
in jeglicher Hinsicht darstellend und nicht einschränkend
zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung durch die im
Anhang aufgeführten Patentansprüche angezeigt wird, und al
le Änderungen, die innerhalb eines gleichbedeutenden oder
gleichwertigen Rahmens liegen, hierin enthalten sein sol
len.
Claims (22)
1. Verfahren zur Direktreduktion von Oxiden, insbesondere
von Eisenoxiden, in einem Schachtofen, bei dem eine
Reduktionszone zur direkten Reduktion von Oxiden und
eine mit dieser Reduktionszone in Verbindung stehenden
Reformierungszone eingesetzt wird, in die Reduk
tionszone Metalloxide eingebracht wird sowie Methan
und ein eine Sauerstoffquelle enthaltendes Gasgemisch
in die Gasreformierungszone zum Erhalten eines wasser
stoff- und kohlenmonoxidhaltigen reformierten Gases
eingeführt werden, die Oxide und das reformierte Gas
in der Reduktionszone zur Erzielung reduzierter Me
talloxide und eines Gichtgases in Kontakt gebracht
werden sowie das Gichtgas in solcher Weise behandelt
wird, dass das Gasgemisch erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt der Zurverfügungstellung der Reduk
tionszone die Bereitstellung eines Ofens mit der Re
duktionszone umfaßt, und dessen Reformierungszone im
wesentlichen benachbart der Reduktionszone vorgesehen
ist und durch zumindest eine Düse zur Einpressung des
reformierten Gases in die Reduktionszone mit dieser in
Verbindung steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, dass die Reduktionszone und die Reformierungszone
durch eine feuerfeste Wand voneinander getrennt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt des Einbringens des
Gasgemischs das Einbringen eines Gasgemischs bei einer
Gasreformierungstemperatur umfaßt, und in welchem das
Gichtgas eine Temperatur aufweist, die niedriger ist
als die Gasreformierungstemperatur, und in welchem der
Behandlungsschritt den Schritt der Wiedererwärmung des
Gichtgases auf die Reformierungstemperatur enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gasreformierungstemperatur
zwischen etwa 980°C und etwa 1100°C und die Gicht
gastemperatur zwischen etwa 360°C und etwa 400°C be
trägt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wiedererwärmungsschritt in
einer Erwärmungseinrichtung ausgeführt wird und ferner
die folgenden Schritte umfaßt: Aufteilung des Gicht
gases in einen ersten Teil und einen zweiten Teil,
Einbringen des ersten Teils zur Erwärmung in die Er
wärmungseinrichtung und Einbringen des zweiten Teils
in die Erwärmungseinrichtung als Brennstoff für diese
letztere.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gichtgas zumindest vor dem
Einbringen des zweiten Teils des Gases in die Erwär
mungseinrichtung entwässert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Behandlungsschritt das Ent
wässern des Gichtgases und das Hinzufügen eines
methanhaltigen Gases und eines sauerstoffhaltigen Ga
ses zu diesem Gichtgas zur Bildung des Gasgemischs um
faßt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, dass das Gasgemisch einen Oxidationsgrad von zwi
schen etwa 0,25 und etwa 0,38 aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gasgemisch zumindest etwa 15
Volumen-% Kohlendioxid enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich
net, dass das Gasgemisch zwischen etwa 15 und etwa
16 Volumen-% Kohlendioxid enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass das reformierte Gas einen Oxida
tionsgrad von zwischen etwa 0,08 und etwa 0,12 auf
weist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt des Einbringens des
Gasgemischs das Einbringen des Gasgemischs in einer
Strömungsgeschwindigkeit von zwischen etwa 900 und et
wa 1300 Nm3/t Oxid umfaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt der Zurverfügungstel
lung der Reduktionszone und der Gasreformierungszone
die Bereitstellung eines Schachtofens umfaßt, welcher
über einen Oxideinlaß, eine diesem Oxideinlass nachge
ordnete Vorwärm- und Vorreduktionszone und einen
Gichtgasauslaß verfügt, die der Vorwärm- und Vorreduk
tionszone nachgeordnete Reduktionszone, eine der Re
duktionszone nachgeordnete Übergangszone, eine der
Übergangszone nachgeordnete Entnahmezone und die mit
der Reduktionszone in Verbindung stehende Gasrefor
mierungszone zur Gewährleistung eines Gasdurchflusses
von der Gasreformierungszone zur Reduktionszone.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt des Einbringens der
Oxide das Einbringen der Oxide in den Oxideinlaß um
faßt, so daß diese stromabwärts durch den Schachtofen
gelangen, und in welchem der Schritt des Einbringens
des Gasgemischs das Einbringen des Gasgemischs in die
Gasreformierungszone umfaßt, wodurch das Gasgemisch in
das Reduktionsgas reformiert wird und das Reduktions
gas aufwärts durch die Reduktionszone und die Vorwärm- und
Vorreduktionszone zum Gichtgasauslaß strömt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet
durch das Einbringen eines Teils des Gichtgases in die
Übergangszone zur Abkühlung des reduzierten Metalls in
der Übergangszone.
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch das
Abkühlen und Entwässern des besagten Teils des Gicht
gases vor dessen Zuführung in die Übergangszone.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schritt der Zurverfügungstel
lung der Gasreformierungszone die Bereitstellung der
Gasreformierungszone mit einem Katalysator für die
Gasreformierungsreaktion umfaßt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gasreformierungszone eine Katalysatorober
fläche von zumindest etwa 70 m2 Katalysator/m3 Methan
aufweist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass das reformierte Gas im wesent
lichen aus etwa 40-43% Wasserstoff, etwa 28-30% Koh
lenmonoxid, etwa 8-10% Kohlendioxid, etwa 1-2% Methan,
etwa 17-20% Stickstoff und etwa 1-2% Wasserdampf, ba
sierend auf dem Gasvolumen, besteht.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gichtgas im wesentlichen aus
etwa 25-33% Wasserstoff, etwa 19-21% Kohlenmonoxid,
etwa 12-15% Kohlendioxid, etwa 8-10% Methan, etwa 10-14%
Wasserdampf und etwa 14-16% Stickstoff, basierend
auf dem Volumen des Gichtgases, besteht.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gasgemisch im wesentlichen
aus etwa 35-36% Wasserstoff, etwa 18-19% Kohlenmon
oxid, etwa 15-16% Kohlendioxid, etwa 8-10% Methan, et
wa 0,5-2,0% Wasserdampf, etwa 19-20% Stickstoff und
etwa 1% Sauerstoff, basierend auf dem Volumen dieses
Gasgemischs, besteht.
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DE19853836A DE19853836C2 (de) | 1998-11-21 | 1998-11-21 | Verfahren zur Direktreduktion von Oxiden |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2546416A1 (de) * | 1974-10-18 | 1976-04-22 | Fierro Esponja | Verfahren zur gasreduktion von metallerzen |
DE2401991B2 (de) * | 1973-01-16 | 1980-01-10 | Nippon Kokan K.K., Tokio | Verfahren zur Herstellung eines RuB-, CO2 - und H2 O-armen H2 - und CO-haltigen Gases |
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DE3205851C2 (de) * | 1981-02-23 | 1989-04-27 | Hylsa S.A., Monterrey, N.L., Mx |
-
1998
- 1998-11-21 DE DE19853836A patent/DE19853836C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
DE2401991B2 (de) * | 1973-01-16 | 1980-01-10 | Nippon Kokan K.K., Tokio | Verfahren zur Herstellung eines RuB-, CO2 - und H2 O-armen H2 - und CO-haltigen Gases |
DE2546416A1 (de) * | 1974-10-18 | 1976-04-22 | Fierro Esponja | Verfahren zur gasreduktion von metallerzen |
DE2911692A1 (de) * | 1979-03-24 | 1980-10-02 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur erzeugung von reduktionsgas aus festen brennstoffen |
DE3008445C2 (de) * | 1979-04-23 | 1987-03-19 | Hylsa S.A., Monterrey, N.L., Mx | |
DE3205851C2 (de) * | 1981-02-23 | 1989-04-27 | Hylsa S.A., Monterrey, N.L., Mx |
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