DE2112369B2

DE2112369B2 - Verfahren zum betreiben einer koksofenbatterie in verbindung mit einer reduktionsgas bzw. synthesegas benoetigenden anlage

Info

Publication number: DE2112369B2
Application number: DE19712112369
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing.Dr. 5628 Heiligenhaus Hannes
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2112369A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit ei.ier Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage, z. B. einem Hochofen oder einem Schachtofen, bei dem ein Teil des in der Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt, der andere Teil des Koksofengases für die UnKrfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet wird.

Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird das in den diskontinuierlich arbeitenden, zu unterschiedlichen Zeiten mit dem Gärungsprozeß beginnenden Ofenkammern anfallende Koksofengas gemeinsam, über eine allen Ofenkammern gemeinsame Gasvorlage, abgesaugt; die einzelnen Ofenkammern sind also hinsichtlich des Absaugens des anfallenden Koksofengases parallel geschaltet. Das dabei anfallende Koksofengas besteht aus etwa 50% Wasserstoff (H₂), etwa 26°/o Methan (CH₄), etwa 7 ⁰Zo Stickstoff (N₂), etwa 6 °/o Kohlenmonoxid (CO), etwa 3 °/o höheren Kohlenwasserstoffen, etwa 2,5% Kohlendioxid (CO₂) und etwa 0,5% Sauerstoff (O₂) und ist als Reduktionsgas für Hochöfen oder Schachtofen (Direktreduktion) oder als Synthesegas, z.B. für die Methanolsynthese, ohne weiteres nicht brauchbar. Tatsächlich wird nämlich als Reduktionsgas bzw. als Synthesegas ein hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes, an P5 Kohlendioxid und Wasserdampf armes Gas benötigt. Um ein solches Gas zu bekommen, wird das Kokscfengas einem Spaltprozeß unterworfen, in dem insbesondere das Methan, aber auch die höherwertigen Kohlenwasserstoffe und das Kohlendioxid, in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Das ist aufwendig, insbesondere wird Sauerstoff benötigt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das zu einem ohne weiteres brauchbaren Reduktionsgas bzw. Synthesegas, jedenfalls zu einem als Reduktionsgas bzw. Synthesegas besser verwendbaren Koksofengas führt, mit anderen Worten ein Verfahren anzugehm, bei dem das der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Ad lage zuzuführende Koksofengas vorher keinem Spaltprozeß unterworfen werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem diese Aufabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Primärentgasung entstehende Koksofengas (Primärgas) und das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas (Sekundärgas) jeweils für sich getrennt abgesaugt und das Primärgas für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet, das Sekundärgas der Reduktionsgas bzw. Svnthesegas benötigenden Anlage zugeführt wird. Primärentgasung bezeichnet dabei die im ersten Teil der Garungszeit — Garungszeit insgesamt etvva 12 bis 24 Std. — stattfindende Entgasung der Kokskohle, Sekundärentgasung dementsprechend die im zweiten Teil der Garungszeit stattfindende Entgasung; Primärgas ist das bei der Primärentgasung entstehende, Sekundärgas das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas.

Dij Erfindung nutzt die seit langem bekannte I atsache (vgl. die deutsche Patentschrift 350 732 aus 1922) aus, daß die Zusammensetzung des Primärgases von der des Sekundärgas- > verschieden ist. Das Primärgas ist nämlich relativ reich an Methan, höherwertigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf und hat einen relativ hohen Heizwert, während das Sekundärgas relativ reich an Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist und einen geringeren Heizwert als das Primärgas hat. Indem erfindungsgemäß das insgesamt anfallende Koksofengas verwendungsgerecht separiert wird, erhält man einerseits das wegen seines relativ hohen Anteils an Methan und höherwertigen Kohlenwasserstoffen mit relativ hohem Heizwert anfallende Prirrärgas, das für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke besonders geeignet ist, andererseits das im wesentlichen Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Sekundärgas, das als Reduktionsgas oder als Synthesegas geeignet ist.

Soweit in dem Sekundärgas noch enthaltenes Methan bei der Verwendung des Sekundärgases als Reduktionsgas oder als Synthesegas stört, kann dieses Methan mit Wasserdampf oder durch Partialoxydation in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten werden.

Im übrigen entsteht auch der im Koksofengas insgesamt enthaltene Stickstoff während der Primärentgasung, so daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das als Reduktionsgas oder als Synthesegas verwendete Sekundärgas einen relativ geringen Anteil an Stickstoff hat. Das ist natürlich vorteilhaft, weil Stickstoff im Reduktionsgas bzw. im Synthesegas entweder als inertes Gas gleichsam Ballast ist oder gar zu ungewollten Reaktionen führt.

Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sicherzustellen, daß der Anteil an Stickstoff im Sekundär-

gas nicht durch Lufteinbrüche infolge von Undichtig- lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden

keiten vergrößert wird, empfiehlt es sich, das Sekun- Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige rigur

därgas mit einem relativ geringen Unterdruck abzu- zeigt schematisch eine Koksofenbattene in

saugen. Im Gegensatz dazu kann das Primärgas, um dung mit einem Hochofen. _j .

den zu Beginn der Garungszeit hohen Gasanfall ab- 5 Die in der Figur dargestellte Koksofen-jattene ι

saugen zu können, mit einem relativ hohen Unter- besteht aus einer Vielzahl von Ofenkammernz una

druck abgesaugt werden. Zweckmäßigerweise wird arbeitet in Verbindung mit einer Reduktionsgas De-

man also das Sekundärgas mit einem geringeren Un- nötigenden Anlage, nämlich einem "°cnoien s c.m

terdruck als das Primärjas absaugen. TeU des in der Koksofenbatterie 1 anfallenden Koks-

Eine Koksofenbatterie zur Durchführung des er- io ofengases wird dem Hochofen 3 zugetunrt, aer an-

findungsgemäßen Verfahrens ist zweckmäßigerweise dere Teil des Koksofengases wird fur die unterreue-

— wie an sich bekannt (vgl. die deutsche Patent- rung der Koksofenbattene 1 verwendet,

schrift 350732 und die deutsche Auslegeschrift Die Koksofenbattene 1 weist zwei getrennte Uas-

1131183) — gekennzeichnet durch zwei getrennte vorlagen 4,5 auf, nämlich eine erste uasvoriage ■+

Gasvorlagen, einer ersten, ausschließlich dem Absau- 15 die ausschließlich dem Absaugen des mmargases

gen des Primärgases dienenden Gasvorlage und einer dient, und eine zweite Gasvorlage 5. die ausscniieu-

zvveiten, ausschließlich dem Absaugen des Sekundär- lieh dem Absaugen des Sekundargases dient in atr

gases dienenden Gasvorlage. Dabei empfiehlt es sich, Figur ist nur angedeutet worden, dali am ^saus-

am jeweiligen Gasaustritt der OfenUmmern zwei al- tritt 6 jeder Ofenkammer 2 zwei Klappen/, » vory.-

ternativ zu öffnende, der ersten bzw. der zweiten 20 sehen sind, die alternativ zu offnen sind uie ers e

Gasvorlage zugeordnete Klappen vorzusehen, die Klappe 7 ist der ersten Gasvorlage 4. die zweite

also dafür sorgen, daß während der Garungszeit, in Klappe 8 der zweiten Gasvorlage 5 zugeordnet,

der die Primärentgasung stattfindet, die erste Gas- Die dargestellte und beschriebene Koksofenbatte-

vorlage, während der Garungszeit in der die Sekun- rie 1 gibt die Möglichkeit, das bei der Pnmarentgadärentgasung stattfindet, die zweite Gasvorlage mit 25 sung entstehende Koksofengas, das rninargas una

dem Gasaustritt der entsprechenden Ofenkammer das bei der Sekundärentgasung entstehende koks-

verbunden ist. ofengas, das Sekundärgas, jeweils fur sich getrennt

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren even- über die Gasvorlagen 4, 5 abzusaugen^ so dau aas

tuell noch vorgesehene Spaltung des im Sekundärgas Primärgas, nachdem es durch eine Keinigungsannoch enthaltenen Methans kann in einem von außen 30 lage 9 geführt worden ist, fur die Unterfeuerung der

beheizbaren, mit Wasserdampf beaufschlagten Reak- Koksofenbatteric 1 verwendet werden kann, wahrend

üonsraum vor den Gasvorlagen durchgeführt wer- das Sekundärgas, nachdem es durch eine Reinigungs-

den. Ein solcher vor den Gasvorlagen angeordneter anlage 10 und eine Entschwefelungsanlage 11 ge-

Reaktionsraum wird natürlich nur während der Se- führt worden ist, als Reduktionsgas dem Hochofen 3

kundärentgasung betrieben. Vorteilhafter ist es je- 35 zugeführt werden kann. . . , - ,

doch, der zweiten Gasvorlage einen vorzugsweise be- Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zwei-

heizten, mit Wasserdampf beaufschlagten Reaktion;:- ten Gasvorlage 5 bzw. der Entschwefelungsanlage 11

raum nachzuordnen. Dieser nachgeordnete Reak- ein beheizter, mit Katalysatoren ausgerüsteter und

tionsraum kann auch, da das ankommende Sekun- mit Wasserdampf beaufschlagter Reaktionsraurn 12. därgas zuvor gereinigt und entschwefelt worden ist, 40 nachgeordnet. In diesem Reaktionsraum 12 wird das

mit Katalysatoren ausgerüstet werden. im Sekundärgas noch enthaltene Methan mit Wasser-

Im übrigen kann die zumeist notwendige Aufhei- dampf in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten,

zung des als Reduktionsgas oder als Synthesegas ver- Schließlich ist im dargestellten Ausfuhrungsbei-

wendeten Sekundärgases in dem zuvor beschriebenen spiel der zweiten Gasvorlage 5 bzw dem Reaktions-Reaktionsraum r-rfolgen, es kann aber auch noch ein 45 raum 12 noch ein Wärmetauscher 13 nachgeschaltet,

besonderer Wärmetauscher vorgesehen werden. in dem das dem Hochofen 3 as Reduktionsgas zuzu-

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer führende Sekundärgas nochmals aufgeheizt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patenta nspriiche:

1. Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit einer Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage, z.B. einem Hochofen oder einem Schachtofen, bei dem ein Teil des in der Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt, der andere Teil des Koksofengases für die Unierfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Primärentgasung entstehende Koksofengas (Primärgas) und das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas (Sekundär^, s) jeweils für sich getrennt abgesaugt und das Primärgas für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet, das Sekundärgas der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt wird.

2. Verehren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Sekundärgas noch enthaltende Methan mit Wasserdampf oder durch Partialoxydatioi. in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ScKundärgas mit einem geringeren Unterdruck als das Primärgas abgesaugt wird.