DE2403885A1 - Regeneration of gases by reduction methods - with carbon (prods) and transverse stream of oxygen - Google Patents

Regeneration of gases by reduction methods - with carbon (prods) and transverse stream of oxygen

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Abstract

Regeneration of gas in a shaft furnace e.g. by reduction of CO2 to CO using incandescent carbon (coke), comprising a shell with a vertical axis, a charging device, a gas removal pipe in the upper part of the furnace, and an extraction device and gas feed pipe in the lower part; the charge consisting of carbon-contng. prodts. incorporation a stream of oxygen injected the charge through injection traversing the shell in the media zone at the furnace while the gas is to be regenerated is introduced at the base of the furnace; the charge is fed to the upper part and extracted from the lower part of the furnace, the rate of flow of prod. traversing the furnace and the injected flow of oxygen being such that the regenerated gas leaves the upper part of the furnace of relatively low temp.

Description

Verfahren zum Regenerieren von Gas Die'Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regenerieren von Gas in einem mit kohlenstoffhaltigem Material beschickten Schachtofen mit vertikaler Gehäuseachse, einer Beschickungsvorrichtung und einem Gasauslaß am oberen Ende, einer Austragöffnung und einer Gaszuleitung am unteren Ende. Das zu regenerierende Gas, das einen hohen Gehalt an C02 hat, wird in dem Ofen mit hoch erhitztem Kohlenstoff in Kontakt gebracht. Method for regenerating gas The'invention relates to a method of regenerating gas in a carbonaceous material loaded shaft furnace with vertical housing axis, a loading device and a gas outlet at the upper end, a discharge opening and a gas supply line at the bottom. The gas to be regenerated, which has a high content of C02, is brought into contact with highly heated carbon in the furnace.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, um diese Regenerierung kontinuierlich duchfUhren zu können, die zu regenerierenden Gase durch einen geschlossenen Ofen zu leiten, der Kohlenstoff enthält, in den man bereits vorher aufgeheizte Luft einbläst; die Verbrennung der Kohle mit dieser Luft liefert dte Wärme, die zum Reduzieren des Gases erforderlich ist, Bei diesen bekannten Regenerieverfahren treten die zu regenerierenden Gase mit hoher Temperatur in den Ofen ein und wieder aus ihm aus. Der Verwendungszweck dieser bekannten Regenerieröfen besteht darin, diejenigen Gase, die bereits ftlr die Reduktion von Eisenmineralien benutzt worden sind, für eine weitere Reduktion zu regenerieren; deswegen arbeitet man derart, daß die Gase mit einer Temperatur aus dem Ofen austreten, wie sie für die Reduzierung von Mineralien notwendig ist, Es sind andererseits Gehäuseöfen eines speziellen Typs bekannt, welche die besondere Kennzeichnung aufweisen: Dieser Schachtofentyp, dessen Schema in der Fig. 1 veranschaulicht ist, umfaßt im wesentlichen eine äußere Hülle 1, welche den Kohlenstoff oder die Mischung 2 von Kohlenstoff und zu behandelndem Mineral enthält. It has already been suggested to make this regeneration continuous to be able to pass the gases to be regenerated through a closed furnace to conduct, which contains carbon, into which one blows previously heated air; The combustion of the coal with this air supplies the heat that is needed to reduce it of the gas is required, With these known regeneration processes the gases to be regenerated enter the furnace at a high temperature and then again out of it. The purpose of these known regenerating ovens is to those gases which have already been used for the reduction of iron minerals are to regenerate for further reduction; that's why one works in such a way that the gases exit the furnace at a temperature such as that required for reduction of minerals is necessary, there are, on the other hand, casing furnaces of a special one Type known, which have the special identification: This shaft furnace type, the scheme of which is illustrated in FIG. 1 essentially comprises an external one Shell 1, which contains the carbon or the mixture 2 of carbon and to be treated Contains mineral.

Der Ofen kann mit kreisförmigem Querschnitt oder vorzugsweise mit rechteckigem Querschnitt hergestellt sein, Er ist an seinem oberen Teil mit einem Beschickungstrichter 6 für das Einbringen von Stoffen, welche die Charge bilden, versehen und an seinem unteren Teil mit einer Austragvorrichtung 7, Leitungen gestatten das Einführen der Gase bei 4 in den unteren Teil des Ofens und ihr Abziehen oder Auslassen bei 5 im oberen Teil des Orens. An den seitlichen Flächen des Ofens sind mehrere Reihen von Verteilerdüsen oder Formen 3 vorgesshen. Diese Düsen bestehen aus porösen Stopfen oder porösen Ziegeln, die es gestatten, Sauerstoff in fein verteiltem Zustand und mit geringer Geschwindigkeit in den Ofenraum einzublasen. The furnace can have a circular cross-section or preferably with rectangular cross-section, it is at its upper part with a Feed hopper 6 for the introduction of substances that make up the batch, provided and allow at its lower part with a discharge device 7, lines the introduction of the gases at 4 into the lower part of the furnace and their withdrawal or Omit at 5 in the upper part of the oren. On the side surfaces of the stove are several rows of manifold nozzles or molds 3 in advance. These nozzles exist from porous plugs or porous bricks that allow oxygen in finely divided State and to be blown into the furnace chamber at low speed.

In derjenigen Zone, in der man den Sauerstoff einbläst, tritt eine Verbrennung des Kohlenstoffs und eine starke Steigerung der Temperatur auf, infolgedessen bildet sich eine Mischung reich an CO. Die Gase fließen in dem Ofen von unten nach oben, während die festen Materialien, die der Ofen enthält, und die oben zugeführt und unten ausgetragen werden, von oben nach unten gehen, Daraus folgt, daß beim Zeichnen des Diagramms, das die Temperaturverteilung der Materialien oder der Gase in dem Ofen wiedergibt, man ein Diagramm erhält, wie es in Fig.2 dargestellt ist. In the zone in which the oxygen is blown in, there is a Combustion of the carbon and a sharp increase in temperature, as a result a mixture is formed rich in CO. The gases flow in the furnace from below above, while the solid materials that the furnace contains, and those fed above and to be carried out below, to go from above to below, It follows that when Draw the diagram showing the temperature distribution of the materials or the gases reproduces in the furnace, one obtains a diagram as shown in Fig.2.

Dieser bekannte Ofentyp wird verwendet für die Behandlung von festem Material, das er enthält. This known type of furnace is used for the treatment of solids Material it contains.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, diesen Ofentyp in einer neuartigen Weise zu benutzen, d.h. However, the subject of the present invention is this type of furnace to use in a novel way, i.e.

für die Gewinnung oder Regenerierung eines reduzierenden Gases.for the recovery or regeneration of a reducing gas.

Bei einer derartigen Anwendungsweise führt man bei 4 am unteren Teil des Ofens das in reduzierendes Gas umzuwandelndes Gas (entweder CO2 oder einen gasförmigen Kohlenwasserstoff, wie Methan) ein. Dieses Gas kann im kalten Zustand eingeführt werden, es tritt aus dem Ofen bei 5 regeneriert für seine Verwendung als reduzierendes Gas (Co, H2)aus, seine Temperatur ist nicht hoch, wie sich dies aus dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ergibt. In such an application, one leads at 4 on the lower part of the furnace the gas to be converted into reducing gas (either CO2 or a gaseous Hydrocarbon such as methane). This gas can be introduced in the cold state it emerges from the furnace at 5 regenerated for its use as a reducing agent Gas (Co, H2) off, its temperature is not high, as can be seen from the diagram in Fig. 2 shows the diagram.

Der Ofen wird mit Koks oder Kohle 2 beschickt. Der Koks wird am unteren Teil des Ofens stetig ausgetragen. The furnace is charged with coke or coal 2. The coke is at the bottom Part of the furnace is steadily discharged.

Der Koks oder die Kohle wird in in-den Ofen Uber die Beschickungsvorrichtung 6 in der Weise eingetragen, daß das Niveau der Ofencharge und das Austragen derart geregelt werden, daß die bei 5 abgezogenen Gase im oberen Teil des Ofens auf niedriger Temperatur gehalten werden. Der Wärmeaustausch zwischen den Gasen, die den Ofen durchströmen, und der festen Charge geben ein Temperatur-Gleichgewicht in denjenigen Zonen, in denen die Feststoffe sich erwärmen, und denjenigen, in denen sie sich wieder abkühlen.The coke or coal is fed into the furnace via the loading device 6th entered in such a way that the level of the furnace charge and discharge such be regulated that the withdrawn gases at 5 in the upper part of the furnace to lower Temperature are maintained. The heat exchange between the gases that make up the furnace flow through, and the solid batch give a temperature equilibrium in those Zones where the solids heat up and those where they are cool down again.

Der in der mittleren Ofenzone eingeführte Sauerstoff wirkt auf das durch den Ofen hindurchströmende Gas ein, verbrennt es teilweise zu C02 und H20 und erhöht die Temperatur in dieser Zone. Entsprechend der eingeführten Menge des Sauerstoffs ist es möglich, die Temperatur so hoch einzustellen, wie man dies wünscht. The oxygen introduced in the central furnace zone acts on the gas flowing through the furnace, it partially burns to CO 2 and H 2 O and increases the temperature in this zone. According to the imported amount of Oxygen it is possible to set the temperature as high as you want it to be.

Das C02 und der Wasserdampf, die in den den Ofen durchströmenden Gasen enthalten sind, werden nun bei Anwesenheit von überschüssigem Kohlenstoff jeweils in CO und H2 umgeformt, sowie die Temperatur 10000 übersteigt. Die Kontaktzeiten zwischen Gas und Koks bei hoher Temperatur bestimmen die Mengen des reduzierten oder "reformierten" Gase. Die Verwendung dieses besonderen Ofentyps für die Herstellung eines reduzierenden Gases hat - verglichen mit der Verwendung bekannter anderer Regenerieröfen die folgenden Vorteile: Die zu regenerierenden oder umzuwandelnden Gase können kalt eingeleitet werden. Die betreffenden Durchsätze an Gas und Koks, die notwendig sind, um den Betrieb aufrchtzuerhalten, werden derart bestimmt, daß das behandelte Gas mit einer nicht sehr hohen Temperatur austritt, ebenso wie die verkokte Kohle, die am unteren Teil des Ofens ausgetragen wird. Die austretenden Gase haben keine hohe Temperatur, was ihren Transport erleichtert und was inbesondere bei bestimmten Anwendungen vorteilhaft ist. The C02 and the water vapor flowing into the furnace Gases are now contained in the presence of excess carbon each converted into CO and H2, as soon as the temperature exceeds 10,000. The contact times between gas and coke at high temperature determine the amounts of the reduced or "reformed" gases. The use of this particular type of furnace for the production of a reducing gas - compared to the use of known others Regeneration furnaces have the following advantages: The ones to be regenerated or transformed Gases can be introduced cold. The relevant throughputs of gas and coke, which are necessary to keep operations running, be like that determines that the treated gas exits at a not very high temperature, just like the coked coal that is discharged from the lower part of the furnace. the escaping gases do not have a high temperature, which makes their transport easier and which is particularly advantageous in certain applications.

Um die Temperatur in derJenigen Zone, in der der Sauerstoff eingeblasen wird, zu überwachen oder einzustellen, kann man Sauerstoff in Mischung mit umzuwandelndem Gas oder unter Zugabe von Kohlenwasserstoffen einblasen. About the temperature in the zone where the oxygen is blown will, to monitor or adjust, one can mix oxygen with the converting agent Blow in gas or with the addition of hydrocarbons.

Es ist auch möglich, in dem Ofen Gase zu behandeln, die Methan oder Kohlenwasserstoffe enthalten. It is also possible to treat methane or gases in the furnace Contain hydrocarbons.

Wenn man das Auftreten besonders heißer Stellen in dem Ofen vermeiden will, die ein störendes Schmelzen der Koksasche ergeben würden, ist es möglich, reinen vorgeheizten Sauerstoff gleichzeitig mit Wasserdampf in die Düsen einzublasen, welche das oxydierende Gas fein verteilen. Die endothermische Wirkung der Zersetzung des Wasserdampfes macht es möglich, in geeigneter Weise die Temperatur dieser betreffenden Zone einzustellen. If you avoid the occurrence of particularly hot spots in the oven which would result in a disruptive melting of the coke ash, it is possible to blow pure preheated oxygen into the nozzles at the same time as water vapor, which finely distribute the oxidizing gas. The endothermic effect of decomposition of the water vapor makes it possible to appropriately affect the temperature of this Zone to be set.

Der an der Austragöffnung des Ofens entnommene Koks wird wiederum im Umlauf in den Ofen eingeführt, bis die Erhöhung seines Aschegehaltes seinen Austausch gegen neuen Koks erwünscht erscheinen läßt. The coke removed at the discharge opening of the furnace is again Introduced in circulation into the furnace until its ash content increases its replacement against new coke seems desirable.

Auf diese Weise vermeidet man die Gefahr eines Schmelzens der Asche, was bei der Betriebstemperatur des Ofens störend sein könnte, indem man dennoch eine ausgezeichnete Wärmebilanz fUr das Verhalten beibehält. In this way you avoid the risk of the ashes melting, what at the operating temperature of the Oven could be annoying by one still maintains an excellent heat balance for the behavior.

Im Fall einer Höchstleistung des Ofens oder der Regeneriervorrichtung ist es notwendig, den Durchsatz an Sauerstoff zu erhöhen. Das Einführen einer Mischung mit einem Gehalt an C02 oder eines nicht reduzierenden Gases macht es auch dabei möglich, das Ansteigen der höchsten Temperatur in dem Ofen zu überwachen bzw. zu begrenzen. In the event of maximum oven or regenerator performance it is necessary to increase the throughput of oxygen. Introducing a mixture with a content of C02 or a non-reducing gas, it also does it possible to monitor the rise of the highest temperature in the furnace limit.

FUr den Fall, daß man Kohle anstelle von Koks verwendet, ist das regenerierte Gas durch flüchtige Anteile angereicnert;die von der Destillation der Kohle herrühren. Das Gas wird in diesem Falle gewaschen und durch einen Teerabscheider geschickt, bevor q; benutzt wird. In the event that coal is used instead of coke, that is regenerated gas enriched by volatile components; those from the distillation of the Coal. In this case, the gas is scrubbed and passed through a tar separator sent before q; is used.

Claims (6)

Patentansprüche Claims 1 1. Verfahren zum Regenerieren von Gas in einem mit kohlenstoffhaltigem Material beschickten Schachtofen mit vertikaler Gehäuseachse, einer Beschickungsvorrichtung und einem Gasauslaß am oberen Ende, einer AuStragöffnung und einer Gaszuleitung am unteren Ende, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß man mittels Düsen, die die Gehäusewand in dem mittleren Ofenbereich durchsetzen, einen Sauerstoffstrom in die Ofencharge einbläst, das zu regenerierende Gas am unteren Teil des Ofens einführt, die Charge am oberen Ofenteil einbringt und am unteren Ofenteil austrägt, und daß der Durchsatz der durch drehofen hindurchgehenden Stoffe derart eingestellt wird,daß das regenerierte Gas am oberen Teil des Ofens mit einer relativ niedrigen Temperatur austritt. 1 1. Method of regenerating gas in a with carbonaceous Material loaded shaft furnace with vertical housing axis, a loading device and a gas outlet at the upper end, a discharge opening and a gas supply line at the lower end, there is no indication that nozzles, which penetrate the housing wall in the central furnace area, an oxygen stream blows into the furnace charge the gas to be regenerated at the lower part of the furnace introduces, brings in the charge in the upper part of the furnace and discharges it in the lower part of the furnace, and that the throughput of the substances passing through the rotary kiln is adjusted in this way is that the regenerated gas at the top of the furnace with a relatively low Temperature leaks. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regenerierende Gas in den Ofen bei einer ziemlich niedrigen Temperatur eingeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the to be regenerated Gas is introduced into the furnace at a fairly low temperature. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ofen abgezogenen Produkte keine hohe Temperatur haben.3. The method according to claim 1, characterized in that the from products withdrawn from the oven are not at high temperatures. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Charge eine Mischung von Sauerstoff und zu regenerierendem Gas einführt.4. The method according to claim 1, characterized in that one in the Charge introduces a mixture of oxygen and gas to be regenerated. 5. Verfahren nach Anspruch 1'dadurch gekennzeichnet,daß man in die Charge eine Mischung von Sauerstoff und gasförmigen Kohlenwasserstoffen einführt.5. The method according to claim 1 'characterized in that one in the Batch introduces a mixture of oxygen and gaseous hydrocarbons. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Charge eine Mischung aus Sauerstoff und Wasserdampf einführt.6. The method according to claim 1, characterized in that one in the Batch introduces a mixture of oxygen and water vapor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466807A (en) * 1981-03-10 1984-08-21 Skf Steel Engineering Aktiebolag Manufacture of a gas containing monoxide and hydrogen gas from a starting material containing carbon and/or hydrocarbon

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