DE2947128A1 - Verfahren zur kontinuierlichen erzeugung eines hochtemperatur-reduktionsgases - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen erzeugung eines hochtemperatur-reduktionsgases

Info

Publication number
DE2947128A1
DE2947128A1 DE19792947128 DE2947128A DE2947128A1 DE 2947128 A1 DE2947128 A1 DE 2947128A1 DE 19792947128 DE19792947128 DE 19792947128 DE 2947128 A DE2947128 A DE 2947128A DE 2947128 A1 DE2947128 A1 DE 2947128A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchange
gas
chamber
reforming
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19792947128
Other languages
English (en)
Other versions
DE2947128C2 (de
Inventor
Yoshitsugu Ando
Tsuneo Miyashita
Yoshio Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kokan Ltd filed Critical Nippon Kokan Ltd
Publication of DE2947128A1 publication Critical patent/DE2947128A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2947128C2 publication Critical patent/DE2947128C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

Henkel, Kern, Feiler fir Hänzel Patentanwälte H_ Registered Representatives
before the European Patent Office
Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, MöhlstraBe37 Tokio, Japan D-βΟΟΟMünchen80
Tel.: 089/982085-87
Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid
AP-8 4
12. ftov. 1979
Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines heißen bzw. Hochtemperatur-Reduktionsgases mit hohem H2- und CO-Gehalt durch Umsetzung eines zu reformierenden Gases, etwa eines CO- und H2O enthaltenden Gichtgases eines Reduktionsofens, wie eines Hochofens oder Schachtofens für die Erzeugung von reduziertem Eisen, mit einem kohlenwasserstoff haltigen Gas.
Für die Reformierung oder Umformung eines solchen Gichtgases zu einem hauptsächlich H2 und CO enthaltenden Gas sind die folgenden drei Verfahren bekannt:
1. Ein Verfahren zum Reformieren eines Gases zu einem reduzierenden bzw. Reduktionsgas in einer mit einem Katalysator gefüllten Reformierröhre bzw. -säule mittels externer Wärme bei einer Temperatur von 750 bis 8500C. Dieses Verfahren wird verbreitet für die Reformierung von Dampf in ein Reduktionsgas mit hohem Kohlenmonoxid- bzw. CO-Gehalt angewandt (sog. Midrex-Verfahren). Dieses Verfahren ist insofern
030023/0757
? 9 A 7 1 ? R
vorteilhaft, als es einen kontinuierlichen Betrieb und eine einfache Steuerung ermöglicht.
2. Ein Verfahren unter Verwendung eines Regenerator-Gasreformierofens. Dieses Verfahren besteht darin, daß mittels eines Gasreformierofens vom Wärmespeichertyp in bestimmten Zeitabständen ein Wärmespeicherzyklus und ein Wärmeabstrahlzyklus, d.h. Gasreformierzyklus, eingeleitet werden, die Atmosphäre in diesem Ofen durch Umschalten zwischen Wärmespeicher- und Wärmeabstrahlzyklus eingestellt wird und ein zu reformierendes bzw. umzuformendes Gas in diesem Ofen bei einer Temperatur von 1200 - 13000C mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas umgesetzt und dabei ein Reduktionsgas erzeugt wird. Als Beispiel für ein solches Verfahren ist ein mittels eines Cowper-Methanzersetzungsofens durchgeführtes Verfahren bekannt, bei dem ein Reduktionsgas durch Umsetzung von Dampf mit Methangas erzeugt wird. Außerdem ist das sog. Purofer-Verfahren (Hüttenwerke Oberhausen AG) bekannt, bei dem ein Reduktionsgas durch Reformierung von CO2 -GaS erzeugt wird; dabei wird ein Gichtgas mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas umgesetzt, und das erhaltene Reduktionsgas wird in einen Reduktionsofen, z.B. einen Hochofen oder Schachtofen, für die Erzeugung von reduziertem Eisen eingeblasen, so daß das Gichtgas im Umlauf eingesetzt wird. Dieses Verfahren ist deshalb vorteilhaft, weil aufgrund der Gasreformierung bei hoher Temperatur von mindestens 12000C die anfallende Menge an Ruß, d.h. zersetztem Kohlenstoff, gering ist und ein Gas mit höherem Kohlenwasserstoffgehalt verwendet werden kann.
3. Ein Verfahren zur teilweisen Oxydation eines zu reformierenden Gases mittels Sauerstoffe. Dabei wird ein Teil eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases mittels reinen Sauerstoffs zur Bildung von CO2 und H2O oxydiert, und das entstehende
030023/0757
CC>2 und H-O wird zur Erzeugung eines Reduktionsgases mit dem restlichen kohlenwasserstoffhaltigen Gas umgesetzt (z.B. das sog. Texaco-Verfahren). Dieses Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung einer sehr einfachen Anlage und den Einsatz von Leichtöl und sogar von Schweröl anstelle eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases.
Die vorstehend erwähnten Verfahren sind jedoch mit den folgenden Schwierigkeiten behaftet: Beim zuerst beschriebenen Verfahren können wegen der Entstehung großer Mengen an Ruß, d.h. an zersetztem Kohlenstoff, keine Gase mit höherem Kohlenwasserstof f gehalt als Methangas verwendet werden. Die Verwendung eines Ausgangsmaterials mit großen Mengen an Verunreinigungen, wie Schwefel, führt zu einer erheblichen Verschlechterung des Katalysators. Aufgrund der Festigkeitsgrenzen für den Werkstoff der Reformierröhre liegt die anwendbare Reformiertemperatur bei höchstens 700 - 8500C; diese Temperatur ist jedoch zu niedrig, um das unmittelbare Einblasen des erzeugten Reduktionsgases in einen Hoch- oder Schachtofen für die Erzeugung von reduziertem Eisen zu gestatten. Beim zweitgenannten Verfahren ist die Arbeitsweise ziemlich kompliziert, weil mehrere Ventile bei hoher Temperatur geöffnet und geschlossen werden müssen, um abwechselnd zwischen dem Wärmespeicher- und dem Wärmeabstrahlzyklus, d.h. dem Gasreformierzyklus, umzuschalten. Zur kontinuierlichen Erzeugung eines Reduktionsgases müssen weiterhin mindestens zwei Wärmespeicher-Reformieröfen vorgesehen werden, woraus sich höhere Anlagenkosten ergeben. Das drittgenannte Verfahren ist zudem deshalb problematisch, weil die Verwendung reinen Sauerstoffs hohe Betriebskosten bedingt und weil bei der Erzeugung des Reduktionsgases große Rußmengen anfallen.
Mit dem Ziel der Ausschaltung der diesen bisherigen Verfahren anhaftenden Schwierigkeiten wurde daher in der JA-OS 71 096/79
030023/0757
(japanische Patentanmeldung 131 496/77) ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, dessen Besonderheit darin besteht, daß im Umlauf eingesetzte Kiesel oder Steine (pebbles) in einer entsprechenden Vorwärm- oder Heizkammer durch die Verbrennungswärme eines Heizgases auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden, die erhitzten Kiesel, Steine, Pellet o.dgl. in zwei Ströme aufgeteilt werden, von denen - jeweils im Fallstrom - der eine in eine Gegenstrom-Vorwärmkammer für das zu reformierende Gas und der andere in eine Parallelst rom- Reformierkammer eingeleitet wird, die beide unter der Kiesel-Heizkammer angeordnet sind, ein zu reformierendes, C0_ und H-O enthaltendes Gas in die Vorwärmkammer eingeblasen und in dieser durch Wärmeaustausch mit den erhitzten Kieseln auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt wird, während andererseits ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas durch eine Vorwärmeinrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur vorgewärmt wird, die beiden vorgewärmten Gasanteile zur Vermischung in eine Mischkammer eingeleitet werden, das Gasgemisch in die Reformierkammer eingeführt und in dieser durch Wärmeaustausch mit den erhitzen Kieseln o.dgl. durch Umsetzung zu einem Reduktionsgas mit hohem H2- und CO-Gehalt reformiert wird und die aufgrund des Wärmeaustausches in der Vorwärmkammer und in der Reformierkammer auf etwa 3000C abgekühlten Kiesel o.dgl. im Umlauf verwendet werden, indem sie mittels einer Förderanlage, z.B. in Form eines Förderbands und eines Aufzugs, in die Kiesel-Heizkammer zurückgefördert werden.
Dieses bisherige Verfahren ist im folgenden anhand von Fig.1 näher beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch eine Reduktionsgas-Erzeugungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Dabei werden im Umlauf einzusetzende Kiesel bzw. Stückmaterial o.dgl., wie z.B. Pellets 34 mit einer vorbestimmten mittleren Teilchengröße durch einen Aufzug 35 in eine Heizkammer eingeleitet, in welcher sie auf eine Temperatur von etwa 15000C erwärmt werden, und zwar durch Wärmeaustausch mit
030023/0757
eine Temperatur von etwa 15000C besitzenden Verbrennungsabgasen eines Heizgases aus einer Brennkammer 46. Die durch den Wärmeaustausch mit den Steinen auf etwa 3000C abgekühlten Abgase werden aus der Heizkammer 36 aus der Anlage abgeführt. Die auf etwa 15000C erhitzten Kiesel oder Steine 34 werden in zwei Ströme aufgeteilt, die unter ihrem Eigengewicht in eine Gegenstrom-Vorwärmkammer 38 für zu reformierendes Gas bzw. eine Parallelstrom-Reformierkammer 38 hineinfallen, die beide unterhalb der Heizkammer 36 angeordnet sind. Ein zu reformierendes bzw. umzuwandelndes, CO2 und H2O enthaltendes Gas, wie Gichtgas von einem Reduktionsofen der genannten Art wird in die Vorwärmkammer 38 eingeblasen, in welcher das zu reformierende Gas durch Wärmeaustausch mit den erhitzten Steinen 34 auf etwa 13000C erwärmt und dann in eine Mischkammer 44 eingeleitet wird. Die in der Vorwärmkammer 38 durch den Wärmeaustausch mit dem Gas auf etwa 3000C abgekühlten Steine 34 werden auf ein Förderband 40 abgeworfen. Andererseits wird ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas, wie Erdgas, mittels einer Vorwärmeinrichtung 45 auf etwa 6000C erwärmt und dann ebenfalls in die Mischkammer 44 eingeführt. Das auf etwa 13000C vorgewärmte, zu reformierende Gas und das kohlenwasserstof f haltige Gas, das auf etwa 6000C vorgewärmt wurde, werden in der Mischkammer 44 schnell miteinander vermischt. Durch das schnelle Vermischen wird eine Rußbildung weitgehend vermieden. Das gebildete Gasgemisch wird in die Parallelstrom-Reformierkammer 37 eingeführt, in welcher es durch Wärmeaustausch mit den etwa 15000C heißen Steinen 34 erwärmt und durch Umsetzung zu einem etwa 12000C heißen, an H- und CO reichen Hochtemperatur-Reduktionsgas reformiert bzw. umgewandelt wird, das dann aus der Anlage abgeführt wird. Die durch den Wärmeaustausch mit dem Gasgemisch in der Reformierkammer 37 auf etwa 12000C abgekühlten Steine 34 fallen hierauf unter ihrem Eigengewicht in eine unterhalb der Reformierkammer 37 angeordnete Gegenstrom-Vorwärmkammer 39 hinein. Ein Teil der Steine 34 aus der Reformierkammer 37 fällt außerdem auch in die Vor-
030023/0757
wärmkammer 38 hinein, um die darin befindlichen Steine 34 zu ergänzen. In die Vorwärmkammer 39 wird Luft von Raumtemperatur eingeblasen und dabei durch Wärmeaustausch mit den etwa 12000C heißen Steinen 34 auf etwa 8500C erwärmt, um dann als Sauerstofflieferant für die Verbrennung in den Brennraum 46 eingeführt zu werden. Die durch den Wärmeaustausch mit der Luft auf etwa 3000C abgekühlten Steine werden aus der Luftvorwärmkammer 39 auf das Förderband 40 ausgetragen.
Die aus der Gas-Vorwärmkammer 38 und der Luft-Vorwärmkammer 39 auf das Förderband 40 ausgetragenen Kiesel bzw. Steine 34 o.dgl. werden durch ein dem Förderband 40 nachgeschaltetes Sieb 41 gesiebt, um Steine auszusondern, deren Größe sich infolge von Abrieb und Bruch verringert hat, während die restlichen Steine mit vorgeschriebener Teilchengröße mittels des Aufzugs 35 zum Umlauf oder zur Umwälzung in die Heizkammer zurückgefördert werden. Als Ersatz für den durch das Sieb 41 hindurchgefallenen Anteil der Steine werden von Zeit zu Zeit neue Kiesel bzw. Steine 34 von einem Vorratsbehälter 42 in den Aufzug 35 zugeliefert. Die Steine 34 bewegen sich bei dieser Reduktionsgas-Erzeugungsanlage im Kreislauf; die Durchsatzmenge der Steine 34 wird durch zwei Wisch- oder Abstreif-Wäschereinheiten 4 3 (wiper type scrubbing means) geregelt, die jeweils am Stein-Auslaß der beiden Vorwärmkammern 38 und 39 angeordnet sind.
Das vorstehend beschriebene, bisherige Verfahren bietet die folgenden Vorteile:
1. Da keine Ventile o.dgl. bei hoher Temperatur geöffnet und geschlossen zu werden brauchen, ist der Betrieb einfach durchführbar, und Hochtemperatur-Reduktionsgas kann kontinuierlich erzeugt werden.
030023/0757
2. Die bei der Erzeugung des Reduktionsgases anfallende Menge an Ruß/ d.h. an zersetztem Kohlenstoff, ist sehr gering.
3. Die Verwendung von Kiesel(steinen) (pebbles) oder dgl.
als Wärmeaustauschmedxum gewährleistet einen hohen thermischen Wirkungsgrad.
4. Das erzeugte Reduktionsgas mit einer Temperatur von 12000C kann ohne weitere Behandlung, wie Vorwärmung, in einen Reduktionsofen der genannten Art zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets eingeblasen werden.
Andererseits ist dieses bisherige Verfahren mit den folgenden Schwierigkeiten behaftet: Wenn beispielsweise in der Gegenstrom-Vorwärmkammer 38 leichte Kiesel bzw. Steine o.dgl. kleiner Teilchengröße verwendet werden, können diese nicht unter ihrem Eigengewicht herabfallen, vielmehr werden sie durch das nach oben strömende, zu reformierende Gas in Gegenrichtung nach oben mitgerissen. Aus diesem Grund müssen dabei schwere Steine o.dgl. mit vergleichsweise großer Teilchengröße verwendet werden. Hierdurch wird die Anordnung großer Umwälzeinrichtungen für die Steine in Form eines Förderbands 40 und eines Aufzugs 35 erforderlich, was in nachteiliger Weise vergrößerten Raumbedarf und erhöhte Anlagenkosten bedingt.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur kontinuierlichen Erzeugung von Hochtemperatur-Reduktionsgas, bei dem als Wärmeübertragungsmedium u.a. auch fluidisierte Teilchen verwendet werden können.
Bei diesem Verfahren soll die Anlage zu seiner Durchführung einen nur geringen Raumbedarf haben und niedrige Anlagenkosten verursachen. Zudem soll das Verfahren einen hohen thermischen Wirkungsgrad gewährleisten.
030023/0767
Das nach diesem Verfahren erzeugte Gas soll ohne weitere Vorwärmung in einen Reduktionsofen, etwa einen Hochofen oder Schachtofen, zur Herstellung von reduziertem Eisen bzw. reduzierten Pellets einblasbar sein.
Das Verfahren soll außerdem einfach durchführbar sein und mit nur geringem Rußanfall arbeiten.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases unter Verwendung einer Reduktionsgas-Erzeugungsanlage mit einer Wärmetauschermedium-Vorwärmvorrichtung und einer unter dieser angeordneten Gas-Reformiervorrichtung, wobei erstere eine Vorwärm-Wärmeaustauschkammer als obere Stufe und eine Brennkammer als untere Stufe aufweist und die Reformiervorrichtung eine Reformier-Reaktionskammer als obere Stufe und eine Wärmeaustauschkammer als untere Stufe umfaßt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Brennkammer ein Heiz- oder Brenngas zur kontinuierlichen Erzeugung eines heißen Verbrennungs-Abgases verbrannt wird, das kontinuierlich aus der Brennkammer aufwärts in die Wärmeaustauschkammer überströmt, daß Wärmetauschermedium-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 - 500 μπι in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer eingeführt und in dieser durch Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas vorgewärmt und fluidisiert werden, wobei diese Teilchen sodann in die Vorwärm-Brennkammer eingeführt werden, um durch "Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas weiter auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt zu werden, daß ein zu reformierendes bzw. umzuwandelndes, CO2 und H-O enthaltendes Gas sowie ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas kontinuierlich in die Reformier-Wärmeaustauschkammer eingeleitet und aus dieser kontinuierlich in Aufwärtsrichtung in die Reformier-Reaktionskammer überführt werden, während die erwärmten fluidisierten Teilchen kontinuierlich aus der Brennkammer in die Reformier-Reaktionskammer eingeleitet werden, wobei die Gase durch
030023/0757
Wärmeaustausch mit den erwärmten fluidisierten Teilchen in der Reaktionskammer erwärmt und dabei kontinuierlich in ein heißes Reduktionsgas mit hohem U^- und CO-Anteil reformiert bzw. umgewandelt werden, daß sodann die erwärmten fluidisierten Teilchen aus der Reaktionskammer in die Reformier-Wärmeaustauschkammer eingeführt werden, um in letzterer die Gase vorzuwärmen, und daß hierauf die durch den Wärmeaustausch mit den Gasen in Reaktions- und Wärmeaustauschkanuner abgekühlten fluidisierten Teilchen in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer zurückgeführt werden, so daß die kontinuierliche Erzeugung des heißen Reduktionsgases unter ständiger Umlaufführung der fluidisierten Teilchen erfolgt.
Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reduktionsgas-Erzeugungsanlage zur Durchführung eines bisherigen Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Grundprinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß durchgeführte Untersuchungen mit dem Ziel der Ausschaltung der bei den bisherigen Verfahren auftretenden Schwierigkeiten ergaben, daß sich diese Schwierigkeiten lösen lassen und ein Hochtemperatur-Reduktionsgas kontinuierlich mit hohem Wirkungsgrad bei einfacher Verfahrensführung und nur geringem Raumbedarf und Kostenaufwand für die Anlage erzeugt werden kann, wenn anstelle der bisher verwendeten Kiesel oder Steine o.dgl. (pebbles) als Wärmetauschermedium
030023/0757
Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 50 - 500 um benutzt werden, so daß diese Teilchen durch einen Gasdruck bzw. ein strömendes Gas fluidisierbar sind.
Dies wird durch die im folgenden beschriebenen Maßnahmen erreicht.
Das Grundprinzip der Erfindung ist zunächst anhand von Fig. 2 erläutert, welche schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases veranschaulicht. Die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine Wärmeaustauschmedium-Heizvorrichtung und eine Gas-Reformiervorrichtung. Gemäß Fig. 2 weist die genannte Heizvorrichtung eine Wärmeaustauschkammer 1 und eine darunter befindliche Brennkammer auf. Die Gas-Reformiervorrichtung umfaßt eine Reaktionskammer 3 und eine unter dieser angeordnete Wärmeaustauschkammer Die beiden Wärmeaustauschkammern 1 und 4 sind durch ein Medium-Förderrohr A miteinander verbunden, und die Brennkammer 2 sowie die Reaktionskammer 3 sind durch ein weiteres Medium-Förderrohr B ebenfalls miteinander verbunden.
Erfindungsgemäß werden als Wärmeaustauschmediumteilchen wärmebeständige Teilchen, beispielsweise Aluminiumoxidteilchen, mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 50 bis 500 μΐη verwendet, die unter dem Druck des in der Anlage aufwärts strömenden Gases fluidisierbar sind. In Fig. 2 geben die ausgezogen eingezeichneten Pfeile die Strömungsrichtung der Teilchen und die gestrichelten Pfeile die Strömungsrichtung der Gase an. Die Wärmeaustauschmedium-Teilchen werden durch die in den Kammern 1 bis 4 aufwärts strömenden Gase fluidisiert bzw. zu einer Wibelschicht geformt. Diese fluidisierten Teilchen werden daher im folgenden auch als "Wirbelschichtteilchen" bezeichnet.
030023/0757
Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, daß die fluidisierten Teilchen in der Heizvorrichtung erwärmt werden und ein zu reformierendes, CO, und H-O enthaltendes Gas sowie ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas durch Wärmeaustausch mit den erwärmten fluidisierten Teilchen in der Reformiervorrichtung erwärmt werden, um die beiden Gase durch Umsetzung zu einem hauptsächlich aus H2 und CO bestehenden Reduktionsgas zu reformieren bzw. umzuwandeln.
Gemäß Fig. 2 werden die fluidisierten Teilchen, die durch Wärmeaustausch in der Reformier-Wärmeaustauschkammer 4 auf etwa 9000C abgekühlt worden sind, über das Förderrohr A aus der Kammer 4 in die Heiz-Wärmeaustauschkammer 1 überführt, in welcher die fluidisierten Teilchen durch Wärmeaustausch mit einem heißen Verbrennungsabgas aus der Brennkammer 2 auf etwa 12000C vorgewärmt werden. Sodann werden die vorgewärmten fluidisierten Teilchen in die Brennkammer 2 eingeleitet, und darin durch Wärmeaustausch mit heißem Abgas von der Verbrennung von Heizgas und Luft weiter auf eine Temperatur von etwa 14000C erwärmt. Das Verbrennungsabgas wird anschließend an der Oberseite der Wärmeaustauschkammer 1 aus der Anlage entlassen.
Die fluidisierten bzw. Wirbelschichtteilchen mit einer Temperatur von etwa 14000C werden von der Brennkammer 2 über das andere Förderrohr B in die Reformier-Reaktionskammer 3 eingeleitet. In der Reformier-Wärmeaustauschkammer 4 wird ein zu reformierendes Gas, wie CO2 und H3O enthaltendes Gichtgas von z.B. einem Reduktionsofen auf etwa 9000C vorgewärmt und dann in die Reaktionskammer 3 eingeblasen. Andererseits wird ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas, wie Erdgas, unmittelbar in die Reaktionskammer 3 eingeblasen. Dieses letztere Gas kann auch in die Reaktionskammer 3 eingeblasen werden, nachdem es, wie das zu reformierende Gas, in der Wärmeaustauschkammer 4 vorgewärmt worden ist.
030023/0757
Die beiden Gase werden in der Reaktionskammer durch Wärmeaustausch mit den Wirbelschichtteilchen auf etwa 14000C erwärmt und durch Reaktion bzw. Umsetzung kontinuierlich zu einem Hochtemperatur-Reduktionsgas von etwa 12000C und mit hohem Gehalt an H2 und CO reformiert bzw. umgewandelt. Das auf diese Weise erzeugte Reduktionsgas wird an der Oberseite der Reformier-Reaktionskammer 3 aus der Anlage abgezogen.
Die beim genannten Wärmeaustausch in der Reaktionskammer 3 auf etwa 12000C abgekühlten Wirbelschichtteilchen werden sodann in die Reformier-Wärmeaustauschkammer 4 eingeführt. Andererseits wird in die Kammer 4 das zu reformierende Gas eingeblasen, das dabei durch Wärmeaustausch mit den etwa 12000C heißen Teilchen auf ungefähr 9000C vorgewärmt und sodann in die Reaktionskammer 3 zur Reformierung bzw. Umwandlung eingeleitet wird. Die bei diesem Wärmeaustausch auf etwa 9000C abgekühlten Wirbelschichtteilchen werden von der Reformier-Wärmeaustauschkammer 4 über das Förderrohr A in die Heizbzw. Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 1 überführt und in dieser auf vorher beschriebene Weise auf etwa 12000C erwärmt.
Das Hochtemperatur-Reduktionsgas wird auf diese Weise unter Verwendung der in Umlauf gehaltenen Wirbelschichtteilchen in der beschriebenen Reduktionsgaserzeugungsanlage kontinuierlich erzeugt. Die Verwendung der fluidisierten bzw. Wirbelschichtteilchen als Wärmeaustauschmedium stellt dabei eines der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
Wie erwähnt, liegt die mittlere Teilchengröße der Wärmeaustauschteilchen vorzugsweise im Bereich von 50 bis 500 μπι. Eine mittlere Teilchengröße von unter 50 μΐη ist zu klein, so daß die Teilchen von den hochsteigenden Gasen mitgerissen werden, während die Teilchen bei einer Teilchengröße von mehr als 500 μπι durch den Gasdruck, d.h. durch das strömende Gas nicht mehr fluidisiert werden können.
030023/0757
Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Fig. 3 in einem Beispiel näher erläutert.
Beispiel
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Reduktionsgaserzeugungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der folgenden Tabelle 1 sind die chemischen Zusammensetzungen von Erdgas als kohlenwasserstoffhaltiges Gas, von Schachtofen-Gichtgas als zu reformierendes Gas und des kontinuierlich erzeugten Reduktionsgases angegeben.
Tabelle 1
N2 H2 CO CO2 H2O 88,1 C2H4
Erdgas 3,8 - - 5,4 - - 2,7
Gichtgas 2,5 43,8 17,7 27,6 8,4 - -
Erzeugtes
Reduktions
gas		 2,0 50,7 38,4 2,7 6,2 -
Bei diesem Beispiel wurden als Wärmeaustauschmedium-Teilchen (heat medium particles) Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 50 bis 500 μπι verwendet.
Die in Fig. 3 dargestellte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine Wärmeaustauschmedium-Vorwärmvorrichtung 5 und eine unter dieser angeordnete Gas-Reformiervorrichtung 11. Die beiden Vorrichtungen 5 und 11 besitzen im wesentlichen denselben Aufbau und arbeiten im
030023/0757
wesentlichen auf dieselbe Weise wie die betreffenden, anhand von Fig. 2 beschriebenen Vorrichtungen.
Die Vorwärmvorrichtung 5 umfaßt in ihrer oberen Stufe eine Wärmeaustauschkammer 6, in der mittleren Stufe eine Brennkammer 7 und in der unteren Stufe eine Vorwärm-Bodenkammer 8. Eine Trennplatte 21, welche die Gase frei hindurchtreten läßt, einen Durchtritt der Wärmetauscherteilchen dagegen verhindert, trennt die Wärmetauscherkammer 6 von der Brennkammer 7, während eine ähnliche Trennplatte 21 die Brennkammer 7 von der Bodenkammer 8 trennt. Die Gase strömen dabei über die betreffenden Trennplatten 21 von der Bodenkammer 18 über die Brennkammer 7 in die Wärmeaustauschkammer 6. Weiterhin sind die beiden Kammern 6 und 7 über ein Fallrohr 9 miteinander verbunden, während auf ähnliche Weise die Kammern 7 und 8 durch ein Fallrohr 10 miteinander verbunden sind. Wie noch näher beschrieben werden wird, bewegen sich somit die Teilchen über die Fallrohre 9 und 10 von der Wärmeaustauschkammer 6 über die Brennkammer 7 in die Bodenkammer 8.
Die Gasreformier-Vorrichtung 11 umfaßt eine Oberstufen-Reaktionskammer 12, eine Mittelstufen-Wärmeaustauschkammer 13 und eine Unterstufen-Bodenreformierkammer 14. Eine Trennplatte 22, welche zwar die Gase, nicht aber die Teilchen hindurchtreten läßt, trennt die Reaktionskammer 12 von der Wärmeaustauschkammer 13, während eine ähnliche Trennplatte 22 die Wärmeaustauschkammer 13 von der Bodenkammer 14 trennt. Die Gase strömen dabei auf noch näher zu beschreibende Weise aus der Bodenkammer 14 über die betreffenden Trennplatten 22 aufwärts durch die Wärmeaustauschkammer 13 und in die Reaktionskammer 12. Weiterhin sind bei dieser Vorrichtung jeweils die Kammern 12 und 13 bzw. 13 und 14 durch ein Fallrohr 15 bzw. 16 miteinander verbunden. Die Wärmetauscherteilchen bewegen sich andererseits über die Fallrohre 15 und 16 aus der Reaktionskammer 12 über die Wärmeaustauschkammer 13 in die Bodenkammer 14 nach unten.
030023/0757
Die Vorwärm-Bodenkammer 8 und die Reformier-Reaktionskammer 12 sind durch ein Wärmetauschermedium-Förderrohr 18 miteinander verbunden, in welches ein Doppelventil 17 eingeschaltet ist. Wie noch näher beschrieben werden wird, können sich somit die Teilchen aus der Bodenkammer 18 durch das Förderrohr 18 in die Reaktionskammer 12 bewegen. Die Reformier-Bodenkammer 14 und die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 sind andererseits durch ein Steigrohr 19 miteinander verbunden, über dieses Steigrohr 19 können sich die Teilchen aus der Bodenkammer 14 in die Wärmeaustauschkammer 6 verlagern.
Im folgenden ist zunächst die Strömungsbewegung der Wärmetauscherteilchen erläutert.
Die durch den Wärmeaustausch mit den Gasen in der Reformier-Wärmeaustauschkammer 13 auf etwa 9000C abgekühlten Wärmetauscherteilchen 20 werden gemäß Fig. 3 über die Reformier-Bodenkammer 14 und das Steigrohr 19 in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 in einer Menge von 35 t/h eingeführt, worauf die Teilchen 20 in dieser Kammer 6 durch Wärmeaustausch mit einem heißen Verbrennungsgas aus der Brennkammer 7 auf etwa 12000C vorgewärmt werden. Die Teilchen werden hierbei fluidisiert.
Die fluidisierten bzw. Wirbelschichtteilchen 20 werden nach dieser Vorwärmung auf die durch den Pfeil angedeutete Weise aus der Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 über das Fallrohr 9 in die Vorwärm-Brennkammer 7 eingeführt, in welcher die Teilchen 20 durch Wärmeaustausch mit dem heißen Verbrennungsabgas auf etwa 14000C erwärmt werden, um sodann auf die durch durch Pfeil in Fig. 3 angedeutete Weise über das Fallrohr 10 in die Bodenkammer 8 überführt zu werden. Hierauf werden die fluidisierten Teilchen mit einer Temperatur von etwa 14000C
030023/0757
über das Förderrohr 18 aus der Bodenkammer 8 in die Reformier-Reaktionskammer überführt, intern das in das Förderrohr 18 eingeschaltete Doppelventil 17 abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Das Doppelventil 17 im Förderrohr 18 ist vorgesehen, um das auf die noch zu beschreibende Weise in der Reformier-Reaktionskammer 12 erzeugte Reduktionsgas an einem übertritt in die Vorwärmvorrichtung 5 zu hindern. Um ein Vermischen der als SauerstoffLieferant dienenden Luft mit dem erzeugten Reduktionsgas zu verhindern, wird das Doppelventil 17 vorzugsweise durch Dampf oder ein Inertgas abgedichtet.
Das als zu reformierendes Gas benutzte Gichtgas vom Schachtofen o.dgl., welches die chemische Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 besitzt und mit einer Durchsatzmenge von etwa 5700 Nm3/h strömt, sowie das als kohlenwasserstoffhaltiges Gas benutzte Erdgas mit der chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 1, das mit einer Durchsatzmenge von etwa 1160 Nm3/h strömt, werden auf noch näher zu beschreibende Weise in die Reformier-Reaktionskammer 13 eingeblasen, in welcher die Gase durch Wärmeaustausch mit den auf etwa 14000C erhitzten, fluidisierten Teilchen erwärmt und durch Umsetzung zu einem Reduktionsgas mit einer Temperatur von etwa 12000C umgewandelt bzw. reformiert werden. Die aufgrund dieses Wärmeaustausches mit den Gasen auf etwa 12000C abgekühlten, fluidisierten Teilchen 20 werden auf die durch die Pfeile angedeutete Weise aus der Reformier-Reaktionskammer 12 über das Fallrohr 15 in die Wärmeaustauschkammer 13 tiberführt, in welcher die Teilchen 20 die Gase vorwärmen, die mit einer Temperatur von etwa 9000C in die Reformier-Reaktionskammer 12 eingeblasen werden sollen. Die durch diesen Wärmeaustausch mit den Gasen auf etwa 9000C abgekühlten, fluidisierten Teilchen 20 werden sodann aus der Wärmeaustauschkammer 13 über das Fallrohr 16 in die Reformier-Bodenkammer 14 eingeleitet.
030023/0757
Unter dem Einfluß des Druckunterschieds zwischen der Vorwärmvorrichtung 5 und der Reformiervorrichtung 11 sowie des Drucks des nach oben in das Steigrohr 19 eingeblasenen Dampfes werden die fluidisierten bzw. Wirbelschichtteilchen 20 mit einer Temperatur von etwa 9000C aus der Bodenkammer über das Steigrohr 19 in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 überführt, in welcher die Teilchen 20 durch Wärmeaustausch mit heißem Verbrennungsabgas auf eine Temperatur von etwa 12000C vorgewärmt werden.
Auf die vorstehend beschriebene Weise werden die Teilchen 20 durch die Reduktionsgas-Erzeugungsanlage im Umlauf gehalten. Die Strömungsmenge der Teilchen 20 wird durch Betätigung eines Regelventils 19' im Steigrohr 19 eingestellt.
Im folgenden ist die Strömungsführung der verschiedenen Gase erläutert.
Das vom Schachtofen 23 stammende Gichtgas, welches die chemische Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 bei einer Temperatur von etwa 5500C besitzt und in einer Menge von etwa 9000 Nm3/h strömt, wird durch einen Wäscher 24 in ein eine Temperatur von etwa 500C besitzendes, mit einer Durchsatzmenge von etwa 7640 Nm3/h strömendes Gichtgas umgewandelt, dessen Druck sodann durch ein Gebläse erhöht und das gleichzeitig auf etwa 1000C erwärmt wird. Ein Teil dieses Gichtgases wird in einer Durchsatzmenge von etwa 1940 Nm3/h als Brenngas in die Vorwärm-Brennkammer 7 eingeblasen. Der restliche Teil des Gichtgases entsprechend einer Strömungsmenge von etwa 5700 Nm3/h wird in einem Gichtgas-Heizer 26 auf etwa 5000C erwärmt und sodann als zu reformierendes Gas in die Reformier-Bodenkammer 14 eingeblasen, wobei dieses Gas über die Trennplatte 22 nach oben in die Reformier-Wärmeaustauschkammer 13 einströmt. Die Erwärmung des Gichtgases im Gichtgasheizer 26 erfolgt auf noch näher zu beschreibende Weise durch Wärmeaustausch mit dem erzeugten heißen Reduktionsgas.
030023/0757
Das als kohlenwasserstoffhaltiges Gas benutzte Erdgas mit der chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 1, einer Temperatur von etwa 5O0C und einer Strömungs- bzw. Durchsatzmenge von etwa 1900 Nm3/h wird durch ein Gebläse 25' in einen Erdgasheizer 27 eingeführt, in welchem das Erdgas auf etwa 3000C erwärmt wird. Dies erfolgt auf noch näher zu beschreibende Weise durch Wärmeaustausch mit dem erzeugten heißen Reduktionsgas. Von diesem Erdgas wird ein Anteil entsprechend einer Strömungsmenge von etwa 740 Nm3/h als Heiz- bzw. Brenngas in die Vorwärm-Brennkammer 7 eingeblasen. Der Rest des Erdgases entsprechend einer Strömungsmenge von etwa 1160 Nm3/h wird in die Reformier-Wärmeaustauschkammer 13 eingeblasen. Der als Brenngas benutzte Erdgasanteil braucht allerdings nicht in die Brennkammer 7 eingeblasen zu werden. Der restliche Erdgasanteil in einer Strömungsmenge entsprechend etwa 1160 Nm3/h braucht nicht unbedingt in die Wärmeaustauschkammer 13 eingeblasen zu werden, sondern kann unmittelbar in die Reformier-Reaktionskammer 12 oder in die Reformier-Bodenkammer 14 eingeblasen werden, wie dies auch bei dem zu reformierenden Gichtgas in einer Strömungsmenge von etwa 5700 Nm3/h der Fall ist.
Das Gichtgas mit einer Strömungsmenge von etwa 5700 Nm3/h und das Erdgas in einer Strömungsmenge von etwa 1160 Nm3/h werden somit in der Reformier-Wärmeaustauschkammer 13 durch Wärmeaustausch mit den etwa 12000C heißen, fluidisierten Teilchen 20 auf etwa 9000C vorgewärmt, um sodann aufwärts durch die Trennplatte 22 in die Reformier-Reaktionskammer 12 zu strömen.
Diese Gase werden sodann in der Reformier-Reaktionskammer durch Umsetzung zu einem reduzierenden bzw. Reduktionsgas mit der chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 und mit einer Temperatur von etwa 12000C reformiert, das in einer Strömungsmenge von etwa 9000 Nm3/h strömt. Diese Reformierung erfolgt dabei durch Wärmeaustausch mit den etwa
030023/0757
14000C heißen fluidisieren Teilchen 20.
Das auf diese Weise erzeugte Reduktionsgas wird in einen Zyklonenscheider 32 eingeleitet, in welchem das Reduktionsgas von den mitgeführten Feinteilchen des Wärmetauschermediums getrennt wird, worauf das Reduktionsgas in den Gichtgasheizer 26 eingeleitet wird, in welchem das Reduktionsgas auf vorher erwähnte Weise durch Wärmeaustausch mit dem Gichtgas auf etwa 9500C abgekühlt wird. Anschließend tritt das Reduktionsgas in den Erdgasheizer 27 ein, in welchem es durch Wärmeaustausch mit dem Erdgas auf etwa 88O0C abgekühlt wird, um dann in den Schachtofen 23 eingeblasen zu werden und die in diesen Ofen eingegebenen Rohmateri-alien zu reduzieren.
Durch ein Gebläse 25" wird etwa 300C warme Luft in einer Strömungsmenge von etwa 11.200 Nm3/h in einen Luftheizer 28 gefördert, in welchem die Luft auf etwa 600°C erwärmt wird, um sodann als Sauerstofflieferant für die Verbrennung in die Vorwärm-Bodenkammer 8 eingeblasen zu werden, und dabei über die Trennplatte 21 in Aufwärtsrichtung in die Brennkammer 7 zu strömen.
Das in einer Strömungsmenge von etwa 1940 Nm3/h als Heizbzw. Brenngas geförderte Gichtgas und das in einer Strömungsmenge von etwa 740 Nm3/h als Brenngas geförderte Erdgas liefern unter Zufuhr von Luft mit einer Strömungsmenge von etwa 11.200 Nm3/h durch Verbrennung in der Brennkammer 7 ein etwa 14000C heißes Verbrennungsabgas. Durch dieses Abgas werden die fluidisierten Teilchen 20 durch Wärmeaustausch in der Brennkammer 7 auf etwa 14000C erwärmt, worauf das Abgas über die Trennplatte 21 in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 eintritt, in welcher das Verbrennungsabgas die fluidisierten Teilchen 20 durch Wärmeaustausch auf etwa 12000C erwärmt.
030023/0757
Das durch diesen Wärmeaustausch mit den Teilchen 20 in der Trennkammer 7 und in der Wärmeaustauschkammer 6 auf etwa 12000C abgekühlte Verbrennungsabgas wird in einen Zyklonenscheider 33 eingeleitet, in welchem das Abgas von den mitgerissenen feinen Wärmetauschermediumteilchen getrennt wird, um sodann in einen Heizkessel 30 eingeleitet zu werden, in welchem das Abgas durch Wärmeaustausch mit Wasser auf etwa 9000C abgekühlt wird. Sodann wird das Abgas in den Luftheizer 28 eingeführt und in diesem durch Wärmeaustausch mit der Luft auf etwa 5000C abgekühlt, um hierauf in einen Wasserheizer 29 einzutreten, in welchem das Abgas durch Wärmeaustausch mit Wasser auf etwa 375°C abgekühlt wird. Schließlich wird das Verbrennungsabgas über eine Esse 31 zur Außenluft entlassen.
Im Wasserheizer 29 wird etwa 2O0C warmes Wasses durch Wärmeaustausch mit dem heißen Verbrennungsabgas auf etwa 2000C erwärmt und sodann durch Wärmeaustausch mit dem heißen Verbrennungsabgas im Heizkessel 30 weiter erwärmt und zu einem Dampf mit einer Temperatur von etwa 215°C umgewandelt, der mit einer Strömungsmenge von etwa 3,6 t/h geliefert wird. Der auf diese Weise erzeugte Dampf wird für verschiedene Zwecke benutzt, beispielsweise als Dampf zur Abdichtung des Doppelventils 17 sowie als der in das Steigrohr 19 eingeblasene Dampf zur Förderung der fluidisierten Teilchen 20 aus der Reformier-Bodenkammer 14 in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6. Auf diese Weise wird der Wärmegehalt des heißen Verbrennungsabgases wirksam rückgewonnen.
Die im Zyklonenscheider 32 abgetrennten Teilchen werden zur Reformier-Wärmeaustauschkammer 13 zurückgeführt, und die im Zyklonenscheider 33 gesammelten Wärmetauschermediumteilchen werden zur Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 zurückgeleitet, um wieder in den Umwälzkreislauf eingeleitet zu werden.
030023/0757
Als Ersatz für den unvermeidlich ausgeblasenen Anteil an Wärmetauschermediumteilchen werden von Zeit zu Zeit frische Teilchen in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer 6 eingegeben .
Da beim vorstehend im einzelnen beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 bis 500 um als Wärmetauschermediumteilchen benutzt werden, entfällt die Notwendigkeit für große Abmessungen besitzende Umwälzeinrichtungen für das Wärmetauschermedium, beispielsweise in Form des Förderbands und des Aufzugs bei der bisherigen Vorrichtung. Die erfindungsgemäß verwendete Anlage benötigt daher nur einen geringen Aufstellraum sowie niedrige Installations- und Betriebskosten. Da die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Wärmetauschermediumteilchen eine geringe mittlere Teilchengröße besitzen, ist das Wärmeaustauschverhältnis, d.h. der thermische Wirkungsgrad sehr hoch, so daß die kontinuierliche Erzeugung von heißem Reduktionsgas mit hohem Wirkungsgrad gewährleistet ist. Die Erfindung bietet somit zahlreiche vorteilhafte industrielle Nutzeffekte.
030023/0757

Claims (4)

Henkel Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte Registered Representatives before the European Patent Office Nippon Kokan Kabushiki Kaisha, Tokio Ja Dan Möhlstraße 37 Tokio, Japan D-8000München 80 Tel.. 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid AI*-8 4 2 2. riov, 1979 Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases Patentansprüche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases unter Verwendung einer Reduktionsgas-Erzeugungsanlage mit einer Wärmetauschermedium-Vorwärmvorrichtung und einer unter dieser angeordneten Gas-Reformiervorrichtung, wobei erstere eine Vorwärm-Wärmeaustauschkammer als obere Stufe und eine Brennkammer als untere Stufe aufweist und die Reformiervorrichtung eine Reformier-Reaktionskammer als obere Stufe und eine Wärmeaustauschkammer als untere Stufe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer ein Heiz- oder Brenngas zur kontinuierlichen Erzeugung eines heißen Verbrennungs-Abgases verbrannt wird, das kontinuierlich aus der Brennkammer aufwärts in die Wärmeaustauschkammer überströmt, daß Wärmetauschermedium-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 - 500 (im in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer eingeführt und in dieser durch Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas vorgewärmt und fluidisiert werden, wobei diese
030023/07B7 ORIGINAL INSPECTED
_ 2 _ 794 7128
Teilchen sodann in die Vorwärm-Brennkairaner eingeführt werden, um durch Wärmeaustausch mit dem heißen Abgas weiter auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt zu werden, daß ein zu reformierendes bzw. umzuwandelndes, CO2 und H2O enthaltendes Gas sowie ein kohlenwasserstoffhaltiges Gas kontinuierlich in die Reformier-Wärmeaustauschkammer eingeleitet und aus dieser kontinuierlich in Aufwärtsrichtung in die Reformier-Reaktionskammer überführt werden während die erwärmten fluidisierten Teilchen kontinuierlich aus der Brennkammer in die Reformier-Reaktionskammer eingeleitet werden, wobei die Gase durch Wärmeaustausch mit den erwärmten fluidisierten Teilchen in der Reaktionskammer erwärmt und dabei kontinuierlich in ein heißes Reduktionsgas mit hohem H2-und CO-Anteil reformiert bzw. umgewandelt werden, daß sodann die erwärmten fluidisierten Teilchen aus der Reaktionskammer in die Reformier-Wärmeaustauschkammer eingeführt werden, um in letzterer die Gase vorzuwärmen, und daß hierauf die durch den Wärmeaustausch mit den Gasen in Reaktions- und Wärmeaustauschkammer abgekühlten fluidisierten Teilchen in die Vorwärm-Wärmeaustauschkammer zurückgeführt werden, so daß die kontinuierliche Erzeugung des heißen Reduktionsgases unter ständiger Umlaufführung der fluidisierten Teilchen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reformierende Gas und das kohlenwasserstoffhaltige Gas, die in die Reformier-Wärmeaustauschkammer eingeblasen werden sollen, durch einen Teil der Wärme des erzeugten heißen Reduktionsgases vorgewärmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sauerstofflieferant für die Verbrennung des Brenngases in der Vorwärm-Brennkammer dienende Luft durch einen Teil der Wärme des heißen Verbrennungs-Abgases vorgewärmt wird.
030023/0757
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausnutzung eines Teils der Wärme des heißen Verbrennungs-Abgases Dampf erzeugt wird.
Ö30Q23/0757
DE2947128A 1978-11-30 1979-11-22 Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases Expired DE2947128C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14720978A JPS5575901A (en) 1978-11-30 1978-11-30 Production of reducing gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2947128A1 true DE2947128A1 (de) 1980-06-04
DE2947128C2 DE2947128C2 (de) 1983-09-15

Family

ID=15425023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2947128A Expired DE2947128C2 (de) 1978-11-30 1979-11-22 Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4268412A (de)
JP (1) JPS5575901A (de)
AU (1) AU522846B2 (de)
BE (1) BE880307A (de)
CA (1) CA1112452A (de)
DE (1) DE2947128C2 (de)
GB (1) GB2041400B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2491088A1 (fr) * 1980-09-29 1982-04-02 Hylsa Sa Procede et appareil pour la reduction gazeuse de minerai metallique en particules
WO1992004426A1 (de) * 1990-09-11 1992-03-19 Kortec Ag Verfahren und vorrichtung zum vergasen von vergasungsstoffen und/oder zum reformieren eines gases sowie hochtemperaturwärmetauscher für die durchführung des verfahrens
EP0487856A2 (de) * 1990-11-29 1992-06-03 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh Verfahren zur Herstellung von Roheisen bzw. Eisenschwamm

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2130994A1 (en) * 1992-03-06 1993-09-16 Rodney James Dry Process for producing a gaseous product
US7540893B2 (en) * 2005-12-06 2009-06-02 General Electric Company System and method for producing synthesis gas
DE102015214497A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Ringgaszuführungselement für den Einsatz in Vergasungsanlagen mit trockener Brennstoffeinspeisung
LU101227B1 (en) * 2019-05-21 2020-11-23 Wurth Paul Sa Method for Operating a Blast Furnace

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471096A (en) * 1977-11-04 1979-06-07 Nippon Kokan Kk <Nkk> Method of producing reducing gas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909446A (en) * 1972-03-31 1975-09-30 Nippon Kokan Kk Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes
IT1021774B (it) * 1974-10-11 1978-02-20 Centro Speriment Metallurg Processo per la preparazione di gas riducenti

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471096A (en) * 1977-11-04 1979-06-07 Nippon Kokan Kk <Nkk> Method of producing reducing gas

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2491088A1 (fr) * 1980-09-29 1982-04-02 Hylsa Sa Procede et appareil pour la reduction gazeuse de minerai metallique en particules
WO1992004426A1 (de) * 1990-09-11 1992-03-19 Kortec Ag Verfahren und vorrichtung zum vergasen von vergasungsstoffen und/oder zum reformieren eines gases sowie hochtemperaturwärmetauscher für die durchführung des verfahrens
JPH05502473A (ja) * 1990-09-11 1993-04-28 ジャン　ポール　ヴァンデンホック 高温熱交換器
TR26217A (tr) * 1990-09-11 1995-02-15 Kortec Ag GAZ üRETME MADDELERINDEN GAZ üRETILMESI ICIN VE VEYA BIR GAZIN ISLAH EDILMESI ICIN ISLEM VE AYGIT VE BU ISLEMIN GERCEKLESTIRILMESI ICIN YüKSEK SICAKLIK ISI ESANJÖRü.
US5580362A (en) * 1990-09-11 1996-12-03 Kortec Ag Process for gasification and/or reforming
US5730763A (en) * 1990-09-11 1998-03-24 Kortec Ag Heat exchanger and apparatus for gasification and/or reforming
EP0487856A2 (de) * 1990-11-29 1992-06-03 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh Verfahren zur Herstellung von Roheisen bzw. Eisenschwamm
EP0487856A3 (en) * 1990-11-29 1993-02-03 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh Process for producing pig iron or reduced iron
TR25745A (tr) * 1990-11-29 1993-09-01 Voest Alpine Ind Anlagen HAM DEMIRIN VEYA DEMIR SüNGERININ üRETILMESINE MAHSUS USUL

Also Published As

Publication number Publication date
US4268412A (en) 1981-05-19
GB2041400A (en) 1980-09-10
JPS5575901A (en) 1980-06-07
DE2947128C2 (de) 1983-09-15
AU5251479A (en) 1980-06-05
CA1112452A (en) 1981-11-17
BE880307A (fr) 1980-03-17
AU522846B2 (en) 1982-07-01
GB2041400B (en) 1983-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0671453B1 (de) Verfahren zum Erzeugen von Holzkohle im Wanderbett
EP0571358A1 (de) Verfahren zur Direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigen Material
WO1997013879A1 (de) Verfahren zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenhältigem material sowie anlage zur durchführung des verfahrens
DE3340204A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur reinigung heisser gase mit waermerueckgewinnung
DE2316002A1 (de) Verfahren zur herstellung von reduktionsgas hoher qualitaet durch ein zweistufiges reformierungsverfahren
DE2810657C2 (de) Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen
DE3244252A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von produktgas mit wasserstoff- und kohlenoxyde-gehalten
DE4326562A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Direktreduktion von Feinerzen bzw. Feinerzkonzentraten
EP3202922B1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von eisenschwamm
DE2947128C2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines Hochtemperatur-Reduktionsgases
DE2316611C3 (de) Vorrichtung und mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von Olefine enthaltenden Gasgemischen durch thermische Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen
EP0320440A2 (de) Vorwärmung von Kohlenwasserstoff/Wasserdampf-Gemischen
DE4233140A1 (de) Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen eisenoxidhaltigen Stoffen durch Gasreduktion
DE2407939B2 (de) Verfahren und Vorrichtung für die Gasreduktion von klassierten Eisenerzen
DE2131413C3 (de) Verfahren zur Umwandlung kohlehaltiger Agglomerate in Formkoks
DE2164008C3 (de) Verfahren zur Herstellung von reduzierendem Gas
DE3044989C2 (de) Verfahren zur trockenen Kokskühlung
EP0097803A2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Reaktors zur Erzeugung von Synthesegas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2546416A1 (de) Verfahren zur gasreduktion von metallerzen
EP0085832B1 (de) Verfahren zur trockenen Kokskühlung und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens
DE3439176A1 (de) Verfahren und reaktor zur durchfuehrung einer endothermen reaktion
AT206101B (de) Verfahren zur thermischen oder thermisch/katalytischen Umwandlung organische Schwefelverbindungen enthaltender, flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoffe
DE3149273C2 (de) Verfahren zur Herstellung benzinartiger Kohlenwasserstoffe
AT409386B (de) Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigen oxidhältigen erzen
DE1111146B (de) Verfahren zur Waermebehandlung von Wirbelschicht-Petrolkoks fuer die Herstellung vonElektroden

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZ

8126 Change of the secondary classification

Ipc: C10K 3/00

8181 Inventor (new situation)

Free format text: MIYASHITA, TSUNEO, YOKOHAMA, KANAGAWA, JP SATO, YOSHIO, KAMAKURA, KANAGAWA, JP ANDO, YOSHITSUGU, YOKOHAMA, KANAGAWA, JP

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee