DE676638C - Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff nach dem Eisen-Wasserdampf-Verfahren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff nach dem Eisen-Wasserdampf-Verfahren Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff nach dem Eisen-Wasserdampf-Verfahren wird erhitztes Eisengut durch ein Reduktionsgas von unten nach oben und durch Wasserdampf in umgekehrtem Sinne behandelt, und das Reduktionsgas wird während der Reduktionsphase der Säule des erhitzten Eisengutes nacheinander oder gleichzeitig in verschiedenen Höhen zugeführt, wobei das Reduktionsgas durch eine die Eisengutfüllung durchdringende Säule von der Mitte aus eingeführt wird. Die Erfindung bezweckt eine Steigerung der Produktion einer Schachteinheit sowie eine Verminderung des Verbrauchs an Reduktionsgas je Kubikmeter des erzeugten Wasserstoffs. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird das den einander folgenden Schichten nacheinander von der Mitte aus zugeführte Reduktionsgas in den der Zuführung folgenden Schichten zur Vorreduktion verwendet oder verbrannt, und die Abgase der Vorreduktion oder -der Verbrennung strömen nach oben ab.
• Es ist zwar bekannt, einzelne Zonen. der Füllung eines Schachtofens nacheinander zu reduzieren und die Abgase der tieferen Zonen in den höheren Zonen zu verbrennen, wobei die Beheizung am Urnfange des Schachtes erfolgt. Dabei machte sich jedoch der Nachteil bemerkbar, daß die mittlere Partie des Schachtes mehr oder minder unberührt.bleibt, wodurch sich eine schlechte Ausnutzung der Produktionsmöglichkeit ergibt.
• Auch ist bereits vorgeschlagen worden, das Reduktionsgas von der Mitte des Schachtes aus in der ganzen'Höhe der Erzfüllung quer zur Längsrichtung des Kontaktraumes zum Umfang des Schachtes hinzuleiten, wodurch keine Ausnutzung der fühlbaren und gebundenen Wärme des Restgases erfolgt.
• Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß das den einander folgenden Schichten nacheinander von der Mitte aus zugeführte Reduktionsgas in den der Zuführung folgenden. Schichten zur Vorreduktion verwendet oder verbrannt wird und die Abgase der Vorreduktion oder der Verbrennung nach oben abströmen. Es wird also bei dem Verfahren der Erfindung der Einfluß des Reduktionsgases sowohl bezüglich seiner Reduktionswirkung als auch der Heizwirkung der aus der Verbrennung des durch die Reduktion teilverbrauchten Reduktionsgases (Restgases) entstehenden Abgase über den vollen Schachtquerschnitt und über die ganze Füllhöhe des Schachtes von unten nach oben ausgenutzt. Das von der Mitte aus in verschiedenen Höhen der Füllung nacheinander eingeführte Reduktionsgas wirkt zuerst in der durchströmten Schicht reduzierend, und das Restgas dient in der folgenden Schicht gegebenenfalls zur Vorreduktion oder wird mit Luft verbrannt. Es wird auf diese Weise das Reduktionsgas als solches oder mittelbar als Heizmittel außerordentlich gut ausgenutzt. Dadurch wird in der ganzen Erzfüllung durchweg eine gleichmäßige und gleichmäßig hohe Temperatur erreicht, die bekanntlich für den Reduktionsvorgang von großer Bedeutung ist.
• Da bei dem neuen Verfahren die wirtschaftlich günstigste Ausnutzung des Reduktionsgases erstrebt wird, wird das oberhalb der Gesamtfüllung austretende Restgas wenig heizkräftig sein. Um nun, falls erforderlich, trotzdem eine stärkere Überhitzung des Dampfes zu erreichen, kann der Überhitzer durch Verbrennung eines beliebigen Fremdgases oberhalb der Füllung geheizt werden.
• Auf der Zeichnung ist in schematischer Weise der zur Ausführung des Verfahrens dienende Schacht im Längsschnitt dargestellt.
• Der Schacht i enthält eine Füllung von Eisengut, die auf dem Rost g aufruht. Auf dem Schacht oben ist der Überhitzer a. Die Schachtfüllung ist von der Hohlsäule 3 derchsetzt. Diese besitzt in verschiedenen Höhen die Auslässe 4 und 5 für das Reduktionsgas und die Luft und ist mit Überkragungen oberhalb der Auslässe versehen. Diese Überkragungen haben den doppelten Zweck, durch Böschungsbildung ein ungehindertes Austreten von Gas oder Luft in das Eisengut zu sichern und das Material der folgenden Stufe abzustützen. Durch diese Auslässe wird eine Unterteilung der Eisengutsäule in Stufen 6, 7, 8 erzielt. Zur Zuführung des Reduktionsgases unter den Rost g und die Stufe 6 dient die absperrbare Leitung io. Die Leitung ii mit der Zweigleitung 12 führen das Reduktionsgas durch die Schlitze 4 und 5 der Hohlsäule in die Stufen 7 und B. Die Leitung 13 mit der Zweigleitung 14 dient zur Zuführung von Luft unter Zuhilfenahme der Schlitze 4 und 5 .der Hohlsäule 3 unterhalb der Stufen 7 und 8 zur Verbrennung des aus den zurückliegenden Stufen aufsteigenden Restgases. Oberhalb der Eisengutsäule sind die Anschlüsse 15 für Luft und 16 für Gas vorgesehen. Am Überhitzer 12 ist der Anschluß 17 für Dampf vorhanden. 18 ist ein Auslaß aus dem Schacht und ig eine Abführungsleitung für den erzeugten Wasserstoff.
• Der Betrieb vollzieht sich wie folgt: Es wird angenommen, daß im Schacht i die Füllung von stückigem Eisenerz rotglühend ist. Die Reduktionsphase beginnt damit, daß zuerst -durch die Leitung 1o Reduktionsgas unterhalb -des Rostes g in den Schacht 1 eingeführt wird, das in die Eisengutstufe 6 gelangt. Dort wird das Eisengut bis zu einem gewissen Grade reduziert unter Verbrauch eines Teiles des eingeführten Reduktionsgases. Das hiernach aufsteigende Restgas wird dank der noch zu durchstreichenden Stufen 7 und 8, in denen es zur Vorreduktion dient, fast völlig ausgenutzt, @o daß das nunmehr fast unbrennbare Restgas nur mit seiner Eigenwärme das Steinwerk des überhitzers heizt und danach durch den Auslaß 18 entweicht. Wenn nun der Inhalt der Stufe 6 genügend reduziert ist, wird die Gaszufuhr io geschlossen und die Leitung 12 geöffnet. Damit tritt das Reduktionsgas durch den Schlitz .4 der Hohlsäule 3 unter die Eisengutstufe 7. Ist auch diese Stufe ausreichend reduziert, dann wiederholt sich dasselbe Spiel in bezüg auf die Stufe 8, indem die Leitung i i geöffnet wird. In diesem Falle besteht allerdings noch die Möglichkeit, daß oberhalb der Eisengutsäule das austretende Restgas brennbar ist. Durch die Leitung 15 wird zur Verbrennung Luft zugeführt. Die hierbei entstehenden heißen Verbrennungsgase heizen den Überhitzer z. Sollte der Überhitzer durch die Restgase nicht genügend erhitzt werden, so kann während oder nach dem Reduktionsvorgang durch den Anschluß 16 ein beliebiges Fremdgas oder auch ein Reduktionsgas eingeführt werden, das mit der bei 15 zugeführten Luft verbrennt. Man braucht selbstverständlich nicht die einzelnen Schichten 6, 7 und 8 nacheinander zu reduzieren. Man kann die Reduktion auch gleichzeitig vornehmen.
• Nachdem alle drei Stufen 6, 7 und 8 ausreichend reduziert sind, wird die Oxydationsperiode in üblicher Weise durch Einführung von Dampf durch den Anschluß 17 eingeleitet.
• Es steht nichts im Wege, die Eisensäule durch weitere Stufen zwecks Erhöhung der Produktion zu vermehren, ohne daß eine wesentliche zusätzliche Gewichtsbelastung der unteren Stufen erfolgt.
• Soll die Temperaturhöhe der Erzsäule gesteigert werden, so ist nur nötig, die während der Reduktion der einzelnen Stufen entstehenden Restgase oberhalb dieser Stufen durch Luft, die durch Leitungen 13 oder 14 zugeführt wird, zu verbrennen. Führt man mittels der Leitungen 1o, 1i und 12 das Reduktionsgas in abgemessenen Mengen gleichzeitig in den Schacht; so läßt sich die Reduktionsphase zusammendrängen, wodurch Zeit gewonnen wird. Das bei dieser Arbeitsweise entstehende Restgas wird oberhalb der Säule des Eisengutes durch Luftzufuhr durch die Leitung 15 verbrannt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff nach dem Eisen-Wasserdampf-Verfahren, bei dem erhitztes Eisengut durch ein Reduktionsgas von unten nach oben und durch Wasserdampf in umgekehrtem Sinne behandelt wird und bei dem das Reduktionsgas während der Reduktionsphase der Säule des erhitzten Eisengutes nacheinander oder gleichzeitig in verschiedenen Höhen zugeführt wird, wobei das Reduktionsgas durch eine die Eisengutschicht durchdringende Säule von der Mitte aus eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den einander folgenden Schichten nacheinander von der Mitte aus zugeführte Reduktionsgas in den der Zuführung folgenden Schichten zur Vorreduktion verwendet oder verbrannt wird und die Abgase der Vorreduktion oder der- Verbrennung nach oben abströmen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erhitzung des Wasserdampfes dienende, über dem Schacht angeordnete Überhitzer (2) durch beliebiges Fremdgas beheizt wird.
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und a mit einem Schacht zur Aufnahme des Erzes und einem darüberliegenden, mit Steinwerk ausgestatteten Überhitzer, gekennzeichnet durch eine den Schacht mit der Erzfüllung durchdringende Hohlsäule (3), in welcher Rohre für Gas und Wind angeordnet sind, die in verschiedenen Höhen in mit Überkragungen versehenen Austrittsschlitzen (4,5) endigen und von außen her absperrbar und regulierbar sind.