DE2310532C3 - Verfahren für die gesteigerte Verwendung von Schweröl beim Hochofenprozess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die gesteigerte Verwendung von Schweröl beim Hochofenprozeß.

Es ist bekannt, Schweröl direkt in das Gestell des Hochofens einzublasen mit dem Ziel, den Koksverbrauch zu reduzieren. Dies ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, die auf die ungünstigen Eigenschaften des Schweröls z. B. hinsichtlich seines Siedeverhalten, seiner Viskosität und seiner Neigung zur Bildung von Krackrückständen zurückgehen. So ist ein besonderer apparativer Aufwand notwendig, beispielsweise in Form einer beheizbaren Ringleitung. Die Benutzung von Schweröl als Reduktionsmittel für Gichtgas ist auf Grund der Eigenschaften des Schweröls ebenfalls kaum möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung von Schweröl, d. h. von mineralischen ölen mit einem großen Anteil hochsiedender Komponenten beim Hochofenprozeß zu vereinfachen, und zwar durch Umwandlung des Schweröles, die es ermöglicht, es für den Hochofenprozeß ohne Schwierigkeiten und ohne zusätzlichen apparativen Aufwand verwendbar zu machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Schweröl der Kokskohle beigemischt oder während der Verkokung in die Verkokungskammer eingebracht wird und daß die Krack- und Umsetzungsprodukte des Schweröls vorzugsweise zur Gänze gemeinsam mit denen der Kohle dem Hochofen zugeführt werden.

Es ist zwar bekannt, zur Beeinflussung der Verkokungseigenschaften von Kohle unter anderem auch öl, Masut, Asphalt sowie Produkte zuzusetzen, die aus. Erdöldestillationsrückständen gewonnen worden sind (vgl. Chem. Zentralbl. 1960, Chem. Zentralbl. 1964, Chem. Zentralbl. 1964 sowie deutsche Auslegeschrift 21 64 474). In allen diesen Fällen geht es jedoch ausschließlich um die Koksherstellung, und zwar insbesondere mit dem Ziel, die Kokskohlenbasis zu vergrößern. Hingegen besteht die Zielsetzung der Erfindung darin, beim Hochofenprozeß den Koksverbrauch zu reduzieren, und zwar unabhängig davon, aus welcher Kohle der Koks hergestellt ist. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Möglichkeit gibt, den Koks durch ein billiges Produkt zu substituieren.

Eine Ausführungsform dieses Grundgedankens nach der Erfindung stellt sich wie folgt dar:

Einer normalen Kokskohle wird Schweröl zwischen etwa 10% und etwa 25% bezogen auf die Trockenkohle beigemischt. Es zeigt sich, daß je nach den Verkokungsbedipgungen etwa 25% des eingesetzten Öles als Krackkohlenstoff in sehr erwünschter Weise die ausgebrachte Keksmenge vermehren, während etwa weitere 25% der eingesetzten Ölmenge in Form von Teer aus dem Koksofengas ausgeschieden verden können, weitere 25% als leichte flüchtige Kohlenwasserstoffe sich im Koksgas befinden und entweder aus diesem abgeschieden werden können oder darin verbleiben können zwecks gemeinsamer Verwertung mit dem Koksofengas. Schließlich liegen etwa 25 Gewichtsprozent des eingesetzten Öles in der Hauptsache

als Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid im Koksofengas vor.

Die vorangehend mitgeteilten prozentualen Ausbeuten sind lediglich als Beispiel anzu^hen, sie unterliegen in erheblichem Maße der Zusammensetzung der Einsatzstoffe und den besonderen Verkokungsbedingungen.

Die in der Kokerei erzeugten Produkte werden vornehmlich insgesamt dem Hochofen als Reduktionsund Heizmittel zugeführt, und zweckmäßigerweise dient die Koksproduktion als Möilerkoks, der Teer und gegebenenfalls aucii die aus dem Koksofengas abscheidbaren leichter siedenden Kohlenwasserstoffe werden in das Gestell des Hochofens zwecks Einsparung von Möllerkoks eingeblasen. Das Koksofengas wird entweder ebenfalls in das Gestell eingeblasen oder in besonders vorteilhafter Weise nach an si-.h bekannten Verfahren mit einem Teil des Hochofengichtgases und unter Beheizung durch einen anderen Teil dieses Gichtgases zu einem Reduktionsgas umgesetzt und als solches in den Schacht des Hochofens eingeblasen. Beim Einsatz großer Schweröl mengen bei der Koksgewinnung unter Anfall entsprechend großer Mengen an Kokereigas kann auch so vorgegangen werden, daß ein Teil des mit Hilfe des Kokereigases erzeugten Reduktionsgases in den Schacht eingeblasen wird und ein anderer Teil durch die Blasformen in das Gestell des Hochofens.

Eine erfindungsgemäße Weiterausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die Umsetzung des Koksofengases mit oxidierenden Bestandteilen wie H₂O und CO₂ zum Zwecke der Gewinnung eines Reduktionsgases, das möglichst arm an Kohlenwasserstoffen ist, direkt im Zusammenhang mit der Kokserzeugung erfolgt. Dies kann so erfolgen, daß das aus der Kokereikammer austretende heiße Kokereigas direkt mit heißem Gichtgas zur Reaktion gebracht wird, wobei das Gichtgas vor der Vermischung zweckmäßig soweit überhitzt wird, daß sich eine für die Umsetzung günstige Mischungstemperatur ergibt. Auch kann an geeigneten Stellen Wasserdampf in die Verkokungskammer eingeführt werden, etwa oberhalb der Kammerbeschickung in einer normalen horizontalen Verkokungskammer. Des weiteren kann durch die Erhöhung der Verkokungstemperaturen wie auf 1100 bis 1200⁰C dafür gesorgt werden, daß eine weitgehende Krackung der Kohlenwasserstoffe eintritt.

Um die relativ kostspieligen Maßnahmen für die Umsetzung des Kokereigases mit oxidierenden Bestandteilen zum Zwecke der Gewinnung eines Reduktionsgases auf ein Minimum zu beschränken, ist vorgesehen, kohlenwasserstoffreiche Kokereigase in das Gestell des Hochofens einzublasen, soweit die hierdurch bewirkte Verminderung des Möllerkokssatzes von Seiten der durch den Koks zu bewältigenden Aufgaben im unteren Hochofenteil dies zuläßt.

Eine solche Aufteilung des Kokereigases in Gestelleinblasegis und in Gas für die Reduktionsgasgewinnung zur Schachteinblasung soll erfindungsgemäß auch von der Tatsache Gebrauch machen, daß die Gasquaütät bei einem normalen diskontinuierlichen Kammerverkokungsprozeß sich währen.1 der Verkokungsperiode ändert. Erfahrungsgemäß sind die .ms der Verkokungskammer entweichenden Gase im ersten Teil der Verkokungsperiode wesentlich reicher ar Kohlenwasserstoffen vh im zweiten Teil. Dementsprechend wird trf'iidunpsgemäß Gas aus der ersten Verkokungsperiode dem Gestell zugeführt und Gas aus der zweiten Verkokungsperiode über die Gasumsetzeranlage dem Hochofenschacht. Aber auch andere Unterteilungen der Gasströme aus den verschiedenen Verkokungsperioden sind denkbar, wenn beispielsweise wegen der Einblasung großer ölmengen in das Gestell bei Beaufschlagung des Gestelles mit Reduktionsgas und Sauerstoff der Kohlenwasserstoffanteil, der dem Gestell zugeführt wird, zu hoch würde, kann es zweckmäßig sein, gerade dem Gestell das kohlenwasserstoffarme Kokereigas zuzuführen und das kohlenwasserstoffreiche Kokereigas in Reduktionsgas umzuwandeln.

Das Verfahren nach der Erfindung erstreckt sich des weiteren auf die Maßnahmen in der Kokerei zur mög-

»5 liehst vorteilhaften Einbringung des Schweröles in die zu verkokende Kohle. Unter Anwendung des Grundgedankens der Erfindung auf an sich bekannte Methoden der Kokserzeugung ist vorgesehen, daß aus der zu verkokenden Kohle und dem Schweröl durch einen

ίο Abrollvorgang der Kohle bei Befeuchtung mit dem Schweröl Kohlepellets hergestellt werden. Unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Schweröles wird hierbei diese Pelletierflüssigkeit zunächst auf Temperaturen guter Fließeigenschaften wie etwa 80 bis 100 C erhitzt. Des weiteren wird die zu pelletierende Kohle auf etwa die gleiche Temperatur erhitzt und wird die Pelletierung selbst bei dieser Temperatur durchgeführt. Die so erzeugten Kohle/Ö!-Pellets werden beispielsweise in einer normalen Horizontalverkokungskammer verkokt.

Da es zweckmäßig ist, im Hochofen Koks möglichst gleicher Stückgröße /u verwenden, wird erfindungsgemäß das Verfahren der Verkokung von Kohle Öl-Pellets unter Heranziehung an sich bekannter Verfahrensmaßnahmen so durchgeführt, daß an die Kohle Öl-Pellets eine Schicht von feinkörnigem Hämatilcrz mit einer Schichtdicke \on beispielsweise 0.2 mm anpellctiert wird. Derartige Kohle. Öl-Pellets ergeben bei der Verkokung Koksstückc etwa gleicher Form und Größe.

Dieses Verkokungsverfahren kann dadurch ergänzt werden, daß an Stelle der Hämatiterzschicht eine solche aus einer Mischung von Kohle und Erz oder aus mineralischen Oxiden wie Kalk, Magnesia usw.

verwendet werden. Die Dicke solcher Schichten kann etwa 2 mm betragen.

Die erfindungsgemäß angewandten Zwischenschichten aus Erz, Kalk, Magnesia u. dgl. haben den besonderen Vorteil, daß sie schwefelbindend und sowohl auf den Koks wie auf die die Verkokungskammer gasförmig verlassenden Produkte entschwefelnd wirken. Die aufgeschwefelten Zwischenmedien /wischen den Koksstücken können nach dem Herausdrücken des Kokses aus der Kammer durch einen einfachen Abroll-Vorgang und nachfolgendem Absieben entfernt werden. Dieser Entschwefelung!mechanismus in der Verkokungskammer kann crfindungsgemäß auch dadurch '■erK .-.crt werden, daß in die Verkokiingskiimmer zusammen mit den zu %erkokeiulen Koh!estück;n b/w.

Kohle'Öl-Pellets feinkörnige i nNchwefelunsiNmittel •Aie /.. Ii. Ka'k. Magne-u odci I > -!omit eingefüllt •verden. iie zwischen liiesi/n Kohlesuit. ken zu liegen kommen und durch Ah ie hen aus dem ausgedrückten Kokskuchen entfernt werden können.

Da Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der Abb. I näher erläutert Die Abb. 1 betrifft eine w~mi mehreren möglichen Ausführungsfnrmen der Erfin-

5 6

In der schematischen Darstellung der Abb. I be- dem Gasumsetzer 2 und dein Gaserhitzer 6 abgegeben

deutet 1 die Kokerei, 2 eine Anlage für die Gasum- wird.

setzung. 3 den Hochofen. 4 ist eine alternativ einzu- In der Abbildung sind nicht enthalten an sich besetzende Trennanlage für die Abtrennung leichter Öle kannte und als selbstverständlich vorauszusetzende aus dem Kokereigas, 5 ist eine alternativ einzusetzende 5 Einrichtungen wie Absperr- und Regelorgane, GeAnlage für die Kokereigasentschwefclung, 6 ist eine blase. Luft (Wind)-Vorwärmeinrichtungen, Beschikalternativ einzusetzende Anlage für die Gasvorwär- kungsorgane und sonstige Hilfseinrichtungen für die mung. Kokerei und den Hochofen.

Die Linien für den Stoffdurchlauf in der Abb. 1 Unter der Voraussetzung der Verwendung einer

betreffen lediglich die Brennstoffe, bzw. die Reduk- io normaler Kammerverkokungsanlage moderner Bauart

tionsmittel und die Verbrennungsmedien derselben. in Kombination mit einem Großhochofen ebenfalls

9 ist die in die Kokerei eingeführte Kohle. 10 ist das moderner Bauart ist davon auszugehen, daß bei ölzu-

in die Kokerei eingeführte Schweröl. 11 ist der aus der sätzen zwischen etwa 15 und 30% zur Kokskohle

Kokerei herausgeführte Hochofenkoks, der dem Hoch- Koksverbrauchszahlen zwischen etwa 300 und 380 kg

ofen an der Gicht bei 12 zugeführt wird. 13 ist der in 15 pro t Roheisen erzielt werden können, wobei außer

der Kokerei gewonnene Teer, der bei 8 durch die Blas- dem Ölzusatz in die Kokerei noch weitere ölmengen

formen in den Hochofen eingeblasen wird. 14 ist das dem kombinierten Prozeß durch Einblasen von öl

von der Kokerei abgegebene Kokereirohgas, das noch zwischen 0 und etwa 50 kg/t Roheisen zugeführt wer-

die Leichtöle enthält. Dieses Kolkereirohgas wird im den können. Für eine Prozeßführung auf einer mittle-

einfachsten Falle mitsamt seines Inhaltes an Leichtölen »o _ren Linie dieser Angaben ergibt sich auf Grund von

bei 15 in die Gasumwandlungsanlage eingeführt, in der Anhaltswerten und speziellen Erfahrungen das folgende

der Kohlenwasserstoffinhalt mittels oxidierender Gase Beispiel,
weitgehend in Reduktionsgas umgewandelt wird. Al-

ternativ ist auch vorgesehen, daß ein Teil dieses Beispiel

Kokereigases bei 8 durch die Blasformen in das Gestell »5 Roheisen

des Hochofens eingeblasen wird. In diesem Fall kann Einsatz von Kokskohle (etwa

eine Vorwärmung mittels des Vorwärmers 6 erfolgen. 28% flüchtige Bestandteile)

Die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe des Kokerei- in die Kokerei etwa 440 kg/t

gases in dem Gasumwandler 2 erfolgt durch einen Einsatz von Schweröl in die

Teilstrom 17 des Hochofengichtgases, das bei 16 aus 3° Kokerei (etwa 20%) etwa 88 kg/t

dem Hochofen entnommen wird. Ein anderer Teil- Koksverbrauch im Hochofen .. 351 kg/t

strom 18 des Gichtgases dient zur Beheizung des Gas- Teer + Leichtöl aus Kokerei

Umsetzers 2. Das den Gasumsetzer 2 verlassende Re- zum Einblasen durch die

duklionsgas 19 wird bei 7 in den Schacht des Hoch- Blasformen etwa 62 kg/t

ofens eingeblasen. Alternativ ist vorgesehen, daß das 35 Koksofengas zur Reduktions-

Kokereirohgas 14 in der Abscheideeinrichtung 4, die gaserzeugung etwa 206 Nm³/t

aus einem Gaskühler bestehen kann, zerlegt wird in Reduktionsgasmenge druch Um-

Reingas. das neben Methan nur noch einen geringen setzung von Koksofengas mit

Gehalt an höheren Kohlenwasserstoffen enthält und in Gichtgas zum Einblasen in

eine flüssige Kohlenwasserstoffkomponente 20, die 4° den Hochofenschaft etwa 340 Nm³/t

alle bei niedrigen und mittleren Temperaturen siedende

Kohlenwasserstoffe enthält. Das Leichtöl 20 wird ganz Das Beispiel zeigt, daß das Verfahren nach dei oder teilweise gemeinsam mit dem Kokereiteer 13 bei 8 Erfindung bei niedrigem Koksverbrauch einen überdurch die blasformen in den Hochofen 3 eingeblasen. raschend niedrigen Gesamtwärmeverbrauch erbringt Ebenfalls durch die Blasformen wird in das Gestell des 45 Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht eine Hochofens das Verbrennungsmedium eingeblasen, das Reihe weiterer Verbesserungen und Anpassungsaus Luft, sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Varianten an verschiedene stoffliche und apparativ« Sauerstoff bestehen kann. Sofern ein Gaserhitzer 6 vor- Gegebenheiten. So können insbesondere Maßnahmer gesehen ist. in dem der Kokereigasteilstrom 21 zwecks in die Erfindung mit einbezogen sein, die die weit Einblasung in den Hochofen durch die Blasformen 8 5o gehende Abscheidung bzw. Heraushaltung des Schwe erhitzt wird, wird als Heizgas ein Teilstrom 23 des fels aus den dem Hochofen zuzuführenden gasförmiger Gichtgases verwendet. Ein anderer Teilstrom 24 wird und flüssigen Stoffen betreffen. In bekannter Weist der Kokerei als Unterfeuerungsgas zugeführt. 25 ist kann das Kokereigas, bevor es dem Gasumsetzer arr jeweils die Verbrennungsluft, die der Kokerei 1. dem Hochofen zugeführt wird, entschwefelt werden, de: Gasumsetzer 2 und dem Gaserhitzer 6 zugeführt wird. 55 weiteren auch die in der Kokerei gewonnenen öle, di< 26 ist jeweils das Rauchgas, das: von der Kokerei 1, in den Hochofen eingeblasen werden sollen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

'f Patentansprüche:

1. Verfahren für die gesteigerte Verwendung von Schweröl beim Hochofenprozeß, dadurch gekennzeichnet, dr.ß das Schweröl der Kokskohle beigemischt oder während der Verkokung in die Verkokungskammer eingebracht wird und daß die Krack- und Umsetzungsprodukte des Schweröles vornehmlich zur Gänze gemeinsam mit denen der Kohle dem Hochofen zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Kokerei gewonnene Teer in das Geste'l des Hochofens eingeblasen wird, daß die leichteren im Kokereirohgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe entweder abgeschieden und vornehmlich zur Gänze mit dem Teer gemeinsam in das Gestell eingeblasen werden oder dem Kokereigas zwecks gemeinsamer Umsetzung wieder zügefügt werden, und daß das Kokereigas mit oxidierenden Gasen — insbesondere H₂O und CO₂ — umgesetzt wird zwecks Gewinnung eines Reduktionsgases, das in den Schacht und/oder in das Gestell des Hochofens eingeblasen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung des Kokereigases bzw. der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit einem Teil des Hochofengichtgases erfolgt, bzw. mit den darin enthaltenen oxidierenden Bestandteilen CO₂ und H₂O, und daß die Beheizung dieser Umsetzung vornehmlich ebenfalls mit Gichtgas erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in c-en Hochofenschacht mit H₂O bzw. CO₂ umgesetztes Kokereigas eingeblasen wird, in das Gestell dagegen nicht umgesetztes Kokereigas.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Verkokung der Kohle zeitlich zuerst anfallende kohlenwasserstoffreichere Gas getrennt gewonnen w>d von dem zeitlich in der letzten Verkokungsphase anfallenden kohlenwasserstoffärmeren Gas, und daß beide Gasquaütäten getrennt voneinander in den Kochofen eingeblasen werden, wie Einblasung des ersteren Gases in das Gestell und des zweiten Gases in den Schacht, vornehmlich nach Umsetzung mit CO₂ bzw. H₂O.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zu verkokenden Kohle und dem Schweröl durch an sich bekannte Maßnahmen Kohlepellets hergestellt werden, wobei die Pelletierflüssigkeit das auf Temperaturen guter Fließeigenschaften wie etwa 80 bis etwa 10O⁰C erhitzte öl darstellt und die Pelletierung bei dieser Temperatur durchgeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlc/Öl-Pellets mit einer anpelletierten Schicht von feinkörnigem Hämatiteisenerz versehen werden oder mit einer Schicht aus einer Mischung von Kohle und Erz oder mit einer Schicht aus einem körnigen EiH-schwefelungsrnittel, wie z. B. CaO oder MgO.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den in die Verkokungskammer eineebrachten Kohlepartikeln bzw. Kohlepellets mit einem feinkörnigen Entschwefelungsmittel ausge füllt wird.