DE2401991B2 - Verfahren zur Herstellung eines RuB-, CO2 - und H2 O-armen H2 - und CO-haltigen Gases - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines RuB-, CO2 - und H2 O-armen H2 - und CO-haltigen GasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von H2- und CO-haltigem Gas bzw. Reduktionsgas,
insbesondere zur Herstellung eines hochwirksamen Reduktionsgases mit wenigstens onter 7% CO2 und H2O
und nur einer geringen Menge an freiem Kohlenstoff durch Partialoxydation von Kohlenwasserstoffen mit
Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft. Die Erfindung betrifft auch die Herstellung eines extrem
billigen Reduktionsgases der oben beschriebenen Art durch Verwendung von von der Gicht eines Reduktionsofens, z. B. eines Hochofens, abgeblasenen CO2 und H2O
enthaltenden Gichtgases als Rohmaterial.
Durch Einblasen von Reduktionsgas in einen Hochofen oder einen Schachtofen kann die Koksmenge
verringert werden, die zum Beschicken eines Ofens als Reduktionsmittel erforderlich ist, und es kann folglich
die Eisenerzmenge, mit der der Ofen beschickt wird, vergrößert werden, wodurch das 0/C-Verhältnis sowie
die Gußeisenproduktion verbessert werden. Bezüglich der Herstellung von für diesen Zweck verwendetem
Reduktionsgas wurde eine Anzahl von Verfahren empfohlen und praktisch verwendet. Unter diesen
früheren Verfahren können erwähnt werden: ein Partialoxydationsverfahren, bei dem ein Kohlenwasserstofföl
oder -gas zur Reaktion mit reinem Sauerstoff oder sauerstoffreicher Luft mit einem Sauerstoffgehalt
von. über 75% zur Reaktion gebracht wird, und ein Verfahren, bei dem das von der Gicht eines Reduktionsofens ausgeblasene Gas durch Naturgas modifiziert
wird, das das Reduktionsgas durch thermische Zerlegung entstehen läßt.
Diese früheren Verfahren haben jedoch die folgenden Nachteile. Bei dem Partialoxydationsverfahren ist es
zum Erzielen von Reduktionsgas mit geringen Mengen von CO2 und H2O durch die Partialoxydationsreaktion
erforderlich, daß ein Prozentsatz von reinem Sauerstoff mit dem Kohlenwasserstofföl oder -gas bis zu einem
Wert vermischt wird, der merklich unter demjenigen liegt, der für den gewöhnlichen Oxydationsvorgang
erforderlich ist Wenn z. B. Schweröl als Rohmaterial verwendet wird, so ist es, wenn nicht die Menge an
reinem Sauerstoff je kg des im Schweröl enthaltenen Kohlenstoffs bis etwa 0,95—0,97 Nm3 herabgesetzt
wird, nicht möglich, die gewünschte Partialoxydationsreaktion zu bewirken. Bei einem derart niedrigen
Sauerstoffgehalt ist jedoch die Bildung einer großen Menge au freiem Kohlenstoff oder Ruß unvermeidlich.
Aus diesem Grund muß Dampf oder dergleichen zugesetzt werden, der als Reaktionsbremse (Rußverhütungsmittel
oder Puffer) wirkt Dampf vergrößert jedoch zusätzlich die H2O-Menge im resultierenden
Reduktionsgas. Dort, wo Reduktionsgas in einen Hochofen oder Schachtofen eingeblasen wird, verbraucht
es eine große Menge von in den Ofen eingefülltem Reduktionsmittel oder Koks. Zwar kann
diese Schwierigkeit durch Vergrößerung des Prozentsatzes an reinem Sauerstoff vermindert werden, doch
erhöht die Vergrößerung des Prozentsatzes an reinem Sauerstoff den Gehalt an CO2 und H2O im resultierenden
Reduktionsgas, wodurch dessen Reduktionsfähigkeit beeinträchtigt wird. Weil beim Partialoxydationsvorgang
eine Verminderung des Rußgehalts der Verbesserung der Eigenschaft des Reduklionsgases
entgegensteht sollte ein zweckmäßiger Kompromiß getroffen werden. Obwohl durch geeignete Wahl der
verwendeten Sauer Uoffmenge ein geeigneter Kompromiß erzielt werden kann, ist eine wesentliche Rußmenge,
und zwar wenigstens mehr als 10g/NmJ und im
Extremfall mehr als 20g/NmJ, wie oben ausgeführt,
unvermeidlich.
Entsprechend dem thermischen Zerlegungsvorgang wird ein Kohlenwasserstofföl oder -gas nur durch die in
einem Wärmetauscher angesammelte Wärme thermisch zerlegt, so daß durch geeignete Mittel Wärme im
Wärmetauscher angesammelt werden muß. Die Zusammensetzung des resultierenden Reduktionsgases und
der hierin enthaltene Rußgehalt werden lediglich in Abhängigkeit von der angesammelten Wärmemenge
bestimmt. Überdies ist der Betrieb schwierig und sind die Zusammensetzung und Temperatur des Reduktionsgases zu Beginn und Ende der Gasherstellung nicht
immer konstant. Es ist schwierig, die Zusammensetzung einzustellen.
Es ist demnach ein Ziel der Erfindung, das Verfahren zur Herstellung von Reduktionsgas bzw. H2- und
CO-haltigem Gas durch Partialoxydation zu verbessern, um Reduktionsgas hoher Qualität mit einer geringen
Rußmenge zu erzeugen. Ein Merkmal der Erfindung ist hierbei die Kombination zweier Verfahrensstufen. So
wird in der ersten Stufe der Kohlenwasserstoff durch Vermischung mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter
Luft oxydiert, während in der zweiten Stufe ein gasförmiger Kohlenwasserstoff mit dem durch die
erste Stufe erzeugten Gas gemischt wird, um dieses zu pyrolysieren und dessen Qualität zu verbessern.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines direkt verwendbaren Ruß-, COr und
H2O-armen H2- und CO-haltigen Gases durch Partialoxydation
von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luff in einem Zweistufenprozeß,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das in erster Stufe durch Umsatz von Kohlenwasserstoffen mit
Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft in einem Atomverhältnis von C/O = 0,312-0,932 gewonnene
heiße Gas unmittelbar anschließend und ohne weitere Energiezufuhr in zweiter Stufe mit einer für die
Umwandlung von CO1. und H2O in CO und H2
überschüssigen Menge eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs thermisch umgesetzt wird.
Das erfindungsgemäBe Verfahren war durch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur
Herstellung von Reduktionsgas bzw. zur Herstellung eines hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff
enthaltenden kohlendioxyd- und wasserdampfarmen Gases nicht nahegelegt So wird gemäß der DE-OS
19 65 366 die Reaktionszone mit flüssigem Kohlenwasserstoffbrennstoff
und Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft und außerdem mit einem Gasgemisch
mit einem Molverhältnis (H2+COy(H2O+CO2) größer
als 1 beschickt Dieses Gasgemisch soll die Temperatur in der Reaktionszone herabsetzen. Weiterhin kann
gemäß dieser DE-OS eine Abzweigung und Kühlung |-, eines Teiles des Reduktionsgases und seine Rückleitung
in die Reaktionszone erfolgen. Diese Maßnahmen sind jedoch von der erfindungsgemäßen Verfahrensweise
verschieden; gemäß der das durch partielle Oxydation eines Kohlenwasserstoffs mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter
Luft gewonnene heiße Gas unmittelbar anschließend und ohne weitere Energiezufuhr in
einer zweiten Stufe mit einem gasförmigen Kohlenwasserstoff thermisch umgesetzt wird.
Das gleiche gilt auch für die DE-OS 17 92 726, die r,
zwar ein Zweistufenverfahren zur Herstellung eines hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden
kohlendioxyd- und wasserdampfarmen Gases beschreibt, bei dem jedoch die Reaktion in der zweiten
Stufe ohne Zufuhr weiterer Reaktionsteilnehmer )() erfolgt
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das in erster Stufe durch Zerstäuben und Umsetzung eines
Kohlenwasserstofföls mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft erzeugte heiße Gas vor der r,
thermischen Umsetzung mit aus einem Reduktionsofen ausgeblasenem Gichtgas vermischt.
Die Erfindung eignet sich somit zum Umformen von Kohlenwasserstoffen durch Verwendung von CO2 und
H2O im Gichtgas unter vorangegangener Teiloxydation ln
eines Kohlenwasserstofföls entsprechend den beiden genannten Verfahrensstufen.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren als Kohlenwasserstoff ein Kohlenwasserstofföl und
als gasförmiger Kohlenwasserstoff Koksofengas oder r.
Naturgas verwendet.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die gewünschte Partialoxydationsreaktion mit einem höheren
Sauerstoffvcrhältnis innerhalb des angegebenen Bereichs
mit dem Hrgcbni;. ermöglicht, daß der Arbeitsvor- ,,>
gang stark vereinfacht und die Rußbildung stark vermindert werden. Hierbei vergrößern sich bei der
ersten Verfahrensstufe die erzeugten CO?- und H2O-Mengen
proportional mit dem Sauerstoff, wobei sich die durch die Partialoxydationsreaktion erzeugte Wärme- -,-,
menge ebenfalls vergrößert. Die Qualität des in der ersten Stufe erhaltenen heißen Gases bzw. Zwischengases
kann durch die zweite Verfahrensstufe verbessert werden, bei der ein gasförmiger Kohlenwasserstoff
beigemischt und die resultierende Mischung pyrolisieri ,,,,
wird. Im einzelnen werden bei der zweiten Verfahrensstufe
das bei der ersten Verfahrensstufe erzeugte CO2
und H2O in CO und H2 umgewandelt, die für das
Reduktionsgas von Vorteil sind. Überdies wird die bei der ersten Verfahrensstufe erzeugte Wärme vorteilhaft „,
und umkehrbar für die bei der Pyrolyse erforderliche Wärme verwendet. Mit Uesen beiden Verfahrensstufen
kann die Zusammensetzung durch die zweite Verfahrensstufe sogar dann eingestellt oder verbessert werden,
wenn die Zusammensetzung des aus der ersten Verfahrensstufe resultierenden Zwischengases nicht
konstant ist Hierdurch wird die Erzeugung von Reduktionsgasen von gewünschter Zusammensetzung
oder Eigenschaft ermöglicht Es kann somit stets ein stabiler Betrieb und eine Verminderung der Rußmenge
sichergestellt werden. Überdies muß keine für die Pyrolyse und die Verbesserung der Qualität des
Reduktionsgases erforderliche Wärmequelle vorgesehen werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die billige Erzeugung von Reduktionsgas. Wie oben herausgestellt,
können die Kosten für die Herstellung des Reduktionsgases stark vermindert werden, da das Verfahren nach
der Erfindung leicht auszuführen ist und da für die Pyrolyse keine unabhängige Wärmequelle eingerichtet
werden muß. Überdies können die Kosten der Herstellung von Reduktionsgas um wenigstens mehr als
30% gegenüber den beschriebenen r--üheren Verfahren
vermindert werden, wenn entsprechend dem Verfahren der Erfindung als wesentliches Rohmaterial Abgas
verwendet wird, das von einem Reduktionsofen, etwa einem Hochofen, abgeblasen wird und das zwecKinäßige
Mengen von CO2 und H2O enthält.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung zur Erklärung der Verfahrensstufen
des Verfahrens nach der Erfindung.
Wie in der Zeichnung dargestellt, wird aus der Gicht eines Reduktionsofens, etwa eines Hochofens, ausgeblasenes
und CO2 und H2O enthaltendes Gichtgas 2 einem
Heizabschnitt 4 eines Gaserzeugungsofens 10 über eine Entwässerungs- und Staubentfernungsvorrichtung 3
zugeführt. Im Ofen 10 sind Sauerstoff-Brennstoff-Brenner 5 und 6 eingebaut, die ein Kohlenwasserstofföl
zerstäuben. Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft wird dem zerstäubten Kohlenwasserstofföl innerhalb
des erfindungsgemäßen Bereichs zugeführt, um eirr* Partialoxydation (Verbrennung) bzw. die erste
Verfahrensstufe zur Bildung von Kohlenwasserstoffgas zu bewirken, das mit dem als modifizierendes Gas
wirkenden Gichtgas gemischt wird. Darüber hinaus wird Kohlenwasserstoffgas, wie Koksofengas 11 (H2:
45-55%, CH4: 35-45%, CO: 3-6%, C„,H„: 2-4%)
der Gasmischung in einem Umformer beigemischt, wodurch die Pyrolyse der zweiten Verfahrensstufe
bewirkt wird. Im einzelnen wird Reduktionsgas von gewünschter Qualität aus einem Kohlenwasserstofföl
ohne Rußbildung dadurch erzeugt, daß dieses selbst die für die Pyrolyse erforderliche Wärme liefert und daß
während des Verfahrens die Atmosphäre eingestellt wird. Das resultierende Reduktionsgas wird dem
Hochofen 1 über eine Leitung 12 zugeführt. Das Gas wird in den Ofen durch eine oberhalb der nicht
dargestellten Winddüsen vorgesehene Einlaßöffnung 13 eingeblasen. Somit ist der Reduktionsgaser/eugungsofen
lOerfindung.'jemüö kombiniert mildem Hochofen
1, um eine Partialoxydation und eine Umwandlung des aus dem Hochofen ausgeblasenen Gkhigases /u
bewirken, während dns resultierende Ke.liikiiuiisjMs in
den Hochofen eingebjasen und durch diesen umgewal/i
wird. Diese Anordnung vermindert mehl nur the Menjje
des Verlustgases, .-ondern auch den W.inuoerlust.
wodurch ein wirkungsvolles Arbeilen sowohl im
Hochofen 1 als auch im
10 sichergestellt wird.
10 sichergestellt wird.
Das Arbeitsprinzip des Verfahrens nach der Erfindung, das durch die oben beschriebene Anordnung
durchgeführt werden kann, ist das folgende:
Die Partiaioxydation eines Kohlenwasserstoffs eines Kohlenwasserstofföle kann durch die folgende Gleichung
I ausgedrückt werden:
CmH„ + \O2 · (/CO2 4- />C'O + 1/H2 + ^H2O + /C 4 t/.
Hierin stellt CmH„ z. B. Schweröl dar, λ entspricht
einem Wert von etwa 0,95—0,97 NmVkg (C) wie bei einem früheren Verfahren, a beträgt 2—6 Vol.-°/o,
basierend auf der Gesamtmenge des erzeugten Gases, b ist gleich 30 ~ 45%, rf ist gleich 18 ~ 60% und c ist gleich
4— 18%. f C bedeutet die gebildete Rußmenge, q (nicht
angegeben) stellt die erzeugte Wärmemenge dar. Beim Partialoxydationsvorgang wird q\ zur Erhöhung der
Temperatur des resultierenden Reduktionsgases verwendet. Selbstverständlich ist diese Wärmemenge
gleich der Differenz zwischen der Summe der durch die Bildung von CO?. CO und IbO erzeugten Wärmemengen
und der Wärme für die Pyrolyse von C01Hn, wobei
diese Wärmemengen je Mol die durch die folgenden Gleichungen Il bis IV ausgedrückten Werte haben.
C 4 O, · CO, 4 97.2 Kcal mol
(■-> I2O, 'CO ι 29.6 Kcal mol
(■-> I2O, 'CO ι 29.6 Kcal mol
(II)
H,
12Ο, · H,O t 57.x Kcal mol (IV)
Wie diesen Gleichungen entnommen werden kann, sind die Wärmemengen bei der Bildung von CO) und
H)O viel größer als diejenige bei der Bildung von CO ,..
gemäß Gleichung III. Dies bedeutet, daß eine Zunahme de« Werts von <x in Gleichung I bewirkt, daß eine große
Menge von O2 reagiert, wodurch die CO2- und
HjO-Mengen vergrößert werden. Dies vergrößert auch die erzeugte Wärmemenge q\, was aus den Gleichungen
II uiid IV deutlich ersichtlich ist. Durch Vergrößerung
von ix kann auch die durch f und C in Gleichung I
dargestellte Rußmenge vermindert werden. Wenn ix auf einen etwa 2,6 ~3,0 NmVkg (C) entsprechenden Wert
eingestellt wird, werden f und C im wesentlichen Null. Zwar kann die Rußmenge (f C) durch Vergrößerungen
des Werts von /x vermindert werden, doch werden
hierdurch die Mengen von CO2 und H2O ebenfalls
vergrößert, was natürlich unerwünscht ist. Es ist aus
diesem Grund vorteilhaft, die Summe von CO; und H2O
im resultierenden Reduktionsgas auf einen 10% nicht übt rsteigenden Wert zu begrenzen, selbst wenn eine
geringe Rußmenge gebildet werden sollte. Zu diesem Zweck sollte der Wert von α etwa 0,95-0,97 NmVkg
(C) entsprechen. Es werden jedoch gemäß der Erfindung die in einem Reduktionsofen gebildeten CO2-unc
HjO-Bestandteile, wie durch die folgende Gleichung V gezeigt, durch das Kohlenwasserstoffgas
CH,/ zerlegt.
/'•CO, + ρ- H,O + C'm
(i" 4- m')CO 4
2)11,
(V)
Somit bildet der Reaktionsvorgang nach der Gleichung V im wesentlichen aus CO 4- H2 bestehendes
Reduktionsgas, wobei jedoch q' endotherm ist. so daß eine Wärmemenge ^'ergänzt werden muß.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Kohlenwasserstofföl
gemäß Gleichung I teilweise verbrannt wird, wobei der Wert von <x in einem Bereich gewählt
wird, in dem so wenig wie möglich Ruß gebildet wird. zur Bildung von Gas mit a-Überschußmengen von CO;
und H2O, daß anschließend daran eine Überschußmenge
eines gasförmigen Kohlenwasserstoffes C171 1Hn' dem
Gas zugefügt wird zum Umwandeln des CO2 und H2O in
CO und H), und daß ein Teil der durch die Reaktion der
Gleichung I erzeugten Wärme q\ umkehrbar verwendet
wird als Wärme zum Umwandeln von CO? und H2O in
CO und H2.
Mit anderen Worten, die durch die folgenden Gleichungen Γ und VI ausgedrückten chemischen
Reaktionen verlaufen parallel.
C„H„ -
iiCO, + ,/H, 4- cH,O + fC
•Anbei CJi- die Bilduniiswärme von
</CO, und eH,O dargestel
C... H1:
mi CO + d 4 ή 2l
(Il
IVIi
Wie aus einer Gleichung für das Gleichgewicht der Wassergasreaktion festzustellen ist, ist es, obwohl nicht
immer das gesamte CO2 und H2O in CO und H2
umgewandelt werden, gemäß der Erfindung möglich, den Wert von λ so zu wählen, daß ein Wert von 130
oder mehr vorliegt, der weitaus größer ist als derjenige, der beim herkömmlichen Partialoxydationsvorgang
verwendet wird. Folglich beträgt der Wert von a 7 —10 Vo!.-%, basierend auf dem Gesamtvolumen des
durch die Partiaioxydation erzeugten Gases, während der Wert von e 20—30 Gew.-% beträgt. Im Gegensatz
hierzu wird der Wert von fC vermindert, wodurch die
Umwandlung des Conradson-Kohlenstoffs, etwa von Schweröl, in Ruß gebremst wird. Durch die Beifügung
von gasförmigem Kohlenwasserstoff werden entsprechend der Gleichung VI gebildete Überschußmengen
von CO2 und H2O pyrolisiert und in CO und H2
umgewandelt, wobei die Wärme der Reaktion durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt wird.
C1, 4- O: = CO2 4- 97.2 Kcal mol (VII)
CO, 4- CH1 = 2CO 4- 2H2 - 59.1 Kcal mol
(VIII)
Durch Addieren der Gleichungen VII und VIII wird Cn, 4- O, 4- CH4 — 2CO 4- 2H2 4- 38.1 Kcal mol
(IX)
Wie aus diesen Gleichungen festgestellt werden kann, muß keine Wärme von außen ergänzt werden, da die
Wärme der Reaktion umkehrbar verwendet wird. Sogar
wenn der Prozentsatz des Reduktionsgases, das durch die Partialoxydation des Kohlenwasserstoffs gemäß
Gleichung C und IX gebildet wird, klein ist gegenüber dem Gesamtvolumen des Gases, liegt kein Problem vor.
Nach dem Entwässern und Entfernen von Staub hat das aus dem Reduktionsofen 1 oder dem Hochofen
iVJgeblasene Gichtgas 2 eine Zusammensetzung von z. B. 18-22% CO2, 2-50% H2 und1 8-57% N2. Nach
dem Erhitzen im Erhitzungsabschnitt 4 wird das Gas dem mit Sauerstoff-Brennstoff-Brer.ncrn 5 und 6
ausgerüsteten Reduktionsgaserzeugungsofen IO zugeführt. Das Gas wird dann teilweise verbrannt durch
Auswahl eines Verhältnisses von Sauerstoff/Öl von z. B. l,30NmVkg (C), zur Erzeugung eines Zwischengases
mit einem höheren Gehalt an CO2 und H2O als beim
herkömmlichen Verfahren. Das auf diese Weise erzeugte Zwischengas wird dann im Umformer 8 mit
rH< iinrl C~!_.H—RpstanHlpilpn vnn K nltsnfpnnac mit
einer in der Zeichnung dargestellten Zusammensetzung, das durch einen Erhitzungsofen 7 auf eine geeignete
Temperatur vorerhitzt worden ist, umgesetzt, wodurch im Zwischengas enthaltenes CO2 und H2O in die
Reduktionsgase CO und H2 umgewandelt wird. Die durch die Reaktionen C-CO2 und H2-H2O gebildeten
Wärmemengen werden für die endothermen Reaktionen CO2-CO und H2O-H2 verwendet. Das
resultierende Reduktionsgas hat im allgemeinen eine Zusammensetzung von 2-4% CO2, 30-40% CO,
18-60% H2 und 4-36% N2 (wobei alle Prozentangab?n
Vol.-% sind), und kann unmittelbar in den Reduktionsofen 1 eingeblasen werden.
Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden durch Vermischen eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs mit
einem teilweise oxydierten Kohlenwasserstofföl und
anschließendes Umwandeln der Mischung in der oben beschriebenen Weise. Da das aus der Gicht eines
Reduktionsofens ausgeblasene Gas nicht verwendet wird, wird in diesem Fall das Kohlenwasserstofföl durch
die Sauerstoff-Brennstoff-Brenner 5 und 6 im Ofen 10 teilweise oxydiert, und es werden die im resultierenden
Zwischengas enthaltenen CO2- und H20-Bestandteile pyrolisiert und im Umformer 8 durch einen gasförmigen
Kohlenwasserstoff, wie Koksofengas oder Naturgas, in CO und H2 umgewandelt.
In jedem Fall soll die zum teilweisen Oxydieren des
Kohlenwasserstofföls in der Sauerstoff-Brennstoff-Mischung enthaltene Sauerstoffmenge im Bereich von
1,00-3,00 NmVkg (C) liegen. Falls diese Menge unter 1,00 NmVkg (C) abfällt, nimmt die gebildete Rußmenge
zu, wodurch die Qualität des resultierenden Reduktionsgases verschlechtert wird. Wenn dagegen die Sauerstoffring; 3 00 NmVk" Ό üb^rstei"! *.värs obwchldie
Rußmenge auf einen extrem kleinen Wert vermindert werden kann, das Ergebnis das gleiche, wie wenn
Kohlenwasserstofföl vollständig verbrannt worden wäre, wobei die CO2-Menge derart vergrößert wird, daß
es durch Umwandeln dieses CO2 durch einen gasförmigen
Kohlenwasserstoff unmöglich ist, wertvolles Reduktionsgas zu erzeugen.
In der folgenden Tabelle sind zusammen mit zwei Kontrollbeispielen sieben Beispiele der Erfindung
dargestellt. Die Zusammensetzung des bei diesen Beispielen verwendeten Hochofengases beträgt: CO2
18%, CO 23%. H2 2% und N2 57%, während die
Zusammensetzung des Schweröls folgende ist: C 90,5%, spezifisches Gewicht 0,93, Stockpunkt 6° C. Das
Koksofengas hat lie Zusammensetzung von CH4 30%, CmH„3%, CO 6% und H2 55%.
| Kontroll- | Kontroll- | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Beispiel 4 | Beispiel 5 | Beispiel 6 | Beispiel 7 | |
| Beispiel I | Beispicl 2 | ||||||||
| Hochofengas | 220 | _ | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 | ||
| (NmVh) | |||||||||
| Rohmaterial | |||||||||
| Koksofengas | 128 | - | 128 | 128 | 128 | 114 | 148 | 132 | 134 |
| (NmVh) | |||||||||
| Schweröl (kg/h) | 20 | 84 | 20 | 20 | 20 | 40 | 40 | 20 | 20 |
| Sauerstoff (NmVh) | 16 | 67 | 20 | 22 | 26 | 52 | 58 | 33 | 48 |
| O2/(C in Öl) | 0.95 | 0,92 | 1,17 | 1,29 | 1,52 | 1,51 | 1,70 | 1,96 | 2,86 |
| (NmVkg) | |||||||||
| Temperatur des | !000 | 1000 | 1000 | 990 | 990 | 1010 | 1060 | 1010 | 1000 |
| Reduktionsgases ( L | |||||||||
| Reduktionsgas | |||||||||
| Zusammensetzung | |||||||||
| CO (%) | 30,6 | 48,7 | 34,3 | 33,7 | 33,9 | 45,5 | 42,2 | 30,2 | 27,4 |
| CO2 (%) | 2,1 | 3,6 | 2,4 | 2,7 | 3,2 | 2,5 | 2,8 | 5.2 | 7,8 |
| H2 (%) | 41,1 | 42,1 | 41,1 | 41,2 | 41,4 | 49,6 | 52,3 | 40,5 | 41,1 |
| CH4 (%) | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren |
| Gebildeter Ruß | 18,3 | 19,8 | 6,1 | 4,8 | 2,6 | 1,6 | 1,5 | 1,5 | 1,3 |
| (g/Nm3) |
Wie dieser Tabelle entnommen werden kann, weicht die gebildete RuBmenge stark zwischen den KontroH-beispielen,
in denen die 02-Mengen 0,95 und 0,92 NmVkg (C) betragen, und den Beispielen der
vorliegenden Erfindung, in denen die OrMengen 1,0 NmVkg (C) betragen, ab. Besonders in den
Beispielen 4 bis 7 liegt die gebildete Rußmenge unter 2,0 g/NmVkg (C). Es wurde auch ein Versuch durchgeführt,
bei dem die O2-Menge höher als 3,00 NmVkg (C)
gewählt wurde. In diesem Fall betrug die in der ersten
Verfahrensstufe erzeugte CO2-Menge 8—20% und
diejenige von H2O 16—40%. Zum Pyrolysieren des
derartige CO2- und H2O-Mengen enthaltenden Zwischengases mußte eine viel größere Koksofengasmenge
in der Größenordnung von 300 NmVh verwendet werden als bei dem in Beispiel 7 dargestellten Fall.
Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß die Erfindung es ermöglicht, durch geeignete Wahl des
Atomverhältnisses C/O während der ersten Stufe ein wertvolles Reduktionsgas zu erzeugen und die gebildete
Rußmenge in hohem Maß zu vermindern.
10
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß die Partialoxydationsreaktiun, die zwangsläufig eine endotherme
Reaktion ist, parallel mit der Umwandlung eines Gichtgases durch das Kohlenwasserstoffgas verlaufen,
-, wodurch die Verwendung des Gichtgases als Rohmaterial ermöglicht wird. Somit wird die Wärme der
Reaktion wirksam zur Steuerung der Zusammensetzung und Temperatur des gebildeten Reduktionsgases
verwendet, so daß es möglich ist, ein wertvolles
in Reduktionsgas bei niedrigen Kosten herzustellen.
llicr/u I Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines Ruß-, CO2- und
H2O-armen H2- und CO-haltigen Gases durch ·;
Partialoxydation von Kohlenwasserstoffen mit
Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft in einem Zweistufenprozeß, dadurch gekennzeichnet,
daß das in erster Stufe durch Umsatz von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff oder to
sauerstoffangereichter Luft in einem Atomverhältnis von C/O=0312—0,932 gewonnene heiße Gas
unmittelbar anschließend und ohne weitere Energiezufuhr in zweiter Stufe mit einer für die Umwandlung
von CO2 und H2O in CO und H2 überschüssigen ι ■;
Menge eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs thermisch umgesetzt wird.
2. Verfahren zum Herstellen eines H2- und
CO-haltigen Gases nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in erster Stufe durch jo
Zerstäuben und Umsetzung eines Kohlenwasserstof
föls mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft erzeugte heiße Gas vor der thermischen
Umsetzung mit aus einem Reduktionsofen ausgeblasenem Gichtgas vermischt wird. r.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP48007243A JPS4994592A (de) | 1973-01-16 | 1973-01-16 |
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| DE2401991B2 true DE2401991B2 (de) | 1980-01-10 |
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Family Applications (1)
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