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Verfahren zum Herstellen von Sauerstoff-Kohlensäure-Gemischen für
das Frischen von Roheisen im Konverter Es ist vorgeschlagen worden, zum Erzeugen
von stickstofffreiem Stahl im Konverter statt mit Luft mit Gemischen von Sauerstoff
und Kohlensäure zu frischen. Der Vorschlag ist nur dann praktisch ausführbar, wenn
es gelingt, Sauerstoff-Kohlensäure-Gemische in sehr großen Mengen mit sehr geringen
Kosten herzustellen. Die Herstellung des Sauerstoffs hat durch die Einführung des
Linde-Fränkl-Verfahrens eine weitgehende Verbilligung erfahren, so daß Sauerstoff
u. a., auch für die Anreicherung des Windes von Konverten wirtschaftlich vorteilhaft
angewendet werden kann. Der großtechnisch 'hergestellte Sauerstoff hat eine Reinheit
von 98 %, Kohlensäure wird ebenfalls technisch in hoher Reinheit erzeugt. Die üblichen
Verfahren seiner Herstellung bedingen jedoch sehr hohe Kosten im Vergleich zu denen
füt großtechnisch erzeugten Sauerstoff, Ein Verfahren, mit dem auf Hüttenwerken
für den Zweck des Frischens von Roheisen im Konverter Sauerstoff-Kohlensäure-Gemische
zu ähnlich niedrigen Preisen hergestellt werden können wie Sauerstoff allein, ist
der Gegenstand der Erfindung. Auf Reindarstellung der Kohlensäure bei atmosphärischem
oder höherem Druck wird dabei verzichtet, weil dies die Darstellungskosten erhöht.
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Das Verfahren besteht darin, aus kohlensäurereichen verbrannten Abgasen
des Hüttenwerkes Kohlensäure bei niedrigem Partialdruck (hauptsächlich unter r at)
abzusondern und gasförmigen Sauerstoff über die abgesonderte Kohlensäure bei solchen
Bedingungen von Druck und Temperatur zu leiten, daß das Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisch
in gewünschter Zusammensetzung entsteht.
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Als kohlensäurereiches schwefelfreies Ausgangsgas wird vornehmlich
verbranntes Hochofengichtgas gewählt. Es hat den höchsten Kohlensäuregehalt unter
den üblicherweise auf Hüttenwerken vorkommenden Rauchgasen und ist schwefelfrei,
was für den Konverterbetrieb von hoher Bcdeutu@ng
ist. Noch mehr
Kohlensäure enthält das Abgas von mit Gichtgas befeuerten Kalkbrennöfen oder Zementöfen.
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Drei Wege der Herstellung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisches kommen
erfindungsgemäß in Betracht.
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Der erste besteht darin, daß das Kohlensäure enthaltende Gas" z. B.,
verbranntes Hochofengichtgas, auf mäßigen Druck verdichtet und in umschaltharen
Kältespeichern gekühlt wird, wobei der größte Teil der Kohlensäure als Reif auf
den Speichermassen niedergeschlagen und sodann durch Überleiten von Sauerstoff von
diesem aufgenommen wird. Durch Regeln der Drucke von Rohgas und Sauerstoff und der
Temperatur, bei der die Abscheidung der Kohlensäure stattfindet, wird das Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisch
in der gewünschten Zusammensetzung erhalten.
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Es ist bekannt, zur Reinigung brennbarer Gasgemische von Verunreinigungen,
wie Wasser, Kohlensäure, Schwefelwasserstoff usw., die Verunreinigungen in Kältespeichern
auszufrieren und dann zwecks Reinigung der Speichermasse durch Überleiten kondensatfreier
Gase aus den Speichern heraus zu sublimieren.
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Von diesem bekannten Gasreinigungsverfähren unterscheidet sich die
Arbeisweise der Erfindung dadurch, daß erstens keine so weitgehende Entfernung der
Kohlensäure aus dem Rohgas wie bei einer Gasreinigung angestrebt zu werden braucht,
was den Energieverbrauch für die Kohlensäureabscheidung herabsetzt und ferner durch
die Maßnahme der Regelung von Druck und Temperatur des SaueVstoffs zum Zwecke der
Erreichung einer gewolltenZusammensetzung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisches.
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Ein zweiter Weg der Bereitung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisches
führt nach Verdichtung des kohlensäurehaltigen Gases zu einer Waschung des Gases
unter Druck mit Wasser oder anderen kohlensäurelösenden Waschflüssigkeiten. Bei
der Entspannung der Waschflüssigkeit auf atmosphärischen Druck wird die darin gelöste
Kohlensäure frei, soweit ihr Partialdruck den einer Atmosphäre übersteigt. Das ist
nur ein kleiner Teil der Kohlensäure. Die Hauptmenge. wird in einem Berieselungsturm
ausgetrieben, in welchem das Wasser einem aufsteigenden Strom von Sauerstoff entgegengeführt
wird. Hierbei nimmt der Sauerstoff die Kohlensäure auf. Durch Regeln des Gasdruckes
in der Wäsche und im Berieselungsturm wird die gewünschte Zusammensetzung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisches
erreicht.
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Ein dritter Weg für die Gewinnung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gemisches
besteht im überleiten des leicht verdichteten Ausgangsgases über Adsorptionsmittel,
wie Silikagel. Bevorzugt werden nicht brennbare Adsorptionsmittel, die relativ wenig
Wasser im Verhältnis zu Kohlensäure binden. Die Regenerierung des mit Kohlensäure
beladenen Adsorptionsmittels geschieht durchÜberleiten von Sauerstoff.. Die Anwendung
tiefer Temperaturen für die Adsorption ist hierbei *möglich. Ebenso die Durchführung
des Adsorptionsprozesses als sog. reversible Adsorption. Diese besteht darin, das
Adsorptionsmittel mit Kohlensäure so zu beladen, daß es an der Eingangsseite vollständig
gesättigt ist, während an der Gasaustrittsseite nur die Beladung besteht, welche
dem seines Kohlensäuregehaltes weitgehend beraubten Gasrest im Gleichgewicht entspricht,
sodann das Adsorptionsmittel in umgekehrter Strömungsrichtung von Sauerstoff durchströmen
zu lassen, der dabei sich mit Kohlensäure entsprechend dem Kohlensäurepartialdruck
über dem Adsorptionsmittel belädt und diese Entladung des Adsorptionsmittels abzubrechen,
wenn der Partialdruck der Kohlensäure auf der Gaseintrittsseite unter den Sättigungsdruck,
in den ihn die Beladung des Gases gebracht hat, abzusinken beginnt. Die Zusammensetzung
des Gemisches wird durch den Druck des Sauerstoffes geregelt; kleiner Sauerstoffdruck
gibt kohlensäurereiches Gemisch, hoher Sauerstoffdruck gibt kohlensäurearmes Gemisch.
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Die besondere Eignung des beschriebenen Verfahrens für das Hüttenwerk
besteht einmal darin, daB Ausgangsstoffe gewählt werden, die auf dem Hüttenwerk
sonst wertlos sind, für den vorgenannten Zweck aber, besonders durch die Schwefelfreiheit
des Hochofengichtgases, hervorragende Eigenschaften haben.
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Weiterhin wird der Energiebedarf für die Gewinnung des Sauerstoff-Kohlensäure-Gernisches
ein Minimum, weil der eine Gemischbestandteil Kohlensäure bei kleinen Partialdrucken
gewonnen wird.