NO140167B - Fremgangsmaate for utfoerelse av varmekrevende kjemiske og/eller fysikalske prosesser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for utforelse av varmekrevende kjemiske og/eller fysikalske prosesser i et reaktorrom inneholdende i det vesentlige det materiale som inngår i prosessen, i form av et skikt, og hvor i det minste en del av den for prosessen nodvendige energi dannes på elektro-induktiv måte i selve skiktet under anvendelse av minst én utenfor reaktorrommet anbragt induksjonsspole, hvorigjennom fores en vekselstrom.

Oppfinnelsen vedrorer i fdrste rekke en fremgangsmåte for utforelse av varmekrevende prosesser i et koksskikt. Koks som fremstilles fra stenkull av varierende alder eller fra lignit eller kull, som fremstilles ved pyrolyse av annet organisk materiale, anvendes innen teknikken for utforelse av forskjellige operasjoner, under hvilke det carbonholdige materiale oxyderes og/eller omsettes med eller opplbses i en annen bestanddel. I beskrivelsen anvendes betegnelsen koks på alt carbonholdig materiale, fremstillet ved pyrolyse av organiske materialer.

Den for de ovenfor nevnte prosesser nddvendige varme kan

tilfores reaktorrommet på forskjellige måter. Eksempelvis kan koksen og de dvrige reaktanter forvarmes, varme kan utvikles i reaktorrommet ved partiell forbrenning av koksen, eller varme kan tilfores gjennom reaktorrommets vegger.

Andre metoder er basert på direkte oppvarmning av koksen eller reaksjonsblandingen ad elektrisk vei. Den sistnevnte metode innebærer ofte fordeler sammenlignet med de andre nevnte metoder, tiltross for den relativt hoye pris pr. energienhet for den elektriske energi. Blant disse fordeler kan nevnes mindre volumkrevende apparatur for såvel selve prosessen som for å ta hånd om eventuelle avgasser, stor fleksibilitet med hensyn til prosessutformningen, storre frihet med hensyn til valg av råmaterialer med varierende egenskaper, hoyt utbytte med hensyn til den tilforte energi, samt bket spennvidde med hensyn til okonomisk stbrrelse på produksjons-mappa ra turen.

En vanlig måte å utvikle elektrisk energi på, er å tilfore elektrisk strom gjennom elektroder for å oppvarme reaksjonsmas-sen ved motstandsoppvarmning eller med en lysbue.

En annen måte er å indusere elektriske strommer i reaksjons-raassen ved å anbringe et elektromagnetisk vekselfelt over denne, så-Icallt induktiv oppvarmning. Denne fremgangsmåte har vært foreslått i forbindelse med fremstilling av koks fra stenkull. På grunn av den relativt hoye elektriske motstandsevne har man i slike tilfelle gått ut fra at det har vært nodvendig enten å anvende meget hoye frekvenser i vekselfeltet, eller la det materiale som underkastes varmebehandling danne en sekundærvinding i en transformatorlignende anordning.

Utnyttelse av hoye frekvenser medforer imidlertid visse be-grensninger av teknisk og okonomisk art. Transformatormetoden på den annen side,hvor kull eller annet materiale innfores i en renne får danne en sluttet stromkrets, vil man av praktiske grunner i mange tilfelle unngå.

Det har nu overraskende vist seg at det er mulig å oppnå meget gode teknisk og okonomisk. gunstige resultater ved utforelse åv prosesser av den ovenfor angitte art, hvis man ifølge foreliggende oppfinnelse utnytter et skikt med en motstandsevne (?) innen området 10 og 10 ohm m og en vekselstrøm med lav frekvens som er høyst ti ganger nettfrekvensen som er 50 Hz, fortrinnsvis høyst fem ganger nettfrekvensen, og man opprettholder et forhold mellom skiktarealets minste tverrdimensjon (d) og det induktive felts inntrengningsdybde (<f) i området 0,2 - 2,5, hvilket forhold bestemmes av ligningen j = k (0,54 - 0,35 . 10log<P) , hvor k er et tall i området 1,1 - 1,5, fortrinnsvis ca. 1,2. Den ovenfor anvendte betegnelse inntrengningsdybde har følgende betydning:

hvor co er det elektromagnetiske felts vinkelfrekvens, målt i radian-er/sek, [ i er permeabiliteten (for umagnetisk materiale ca.

4ff • lo -7 ) og 9 er motstandsevnen i skiktet, måolt i ohm m. Skiktets tverrdimensjon d måles i denne forbindelse i m. Ifolge oppfinnelsen har det således vist seg mulig å gjennomfore prosesser av den aktu-elle type under utnyttelse av lave frekvenser under hvilke skikt-tverrdimensjonene må dkes i relativt liten grad sammenlignet med de dimensjoner som er nodvendig ved kjent lavfrekvensoppvarmning av materialer med lav motstandsevne. Som eksempel kan nevnes at ved induktiv oppvarmning av et koksskikt med en motstandsevne på IO ohmm

med en vekselstromfrekvens på 100 Hz ble en induksjonsspole med en diameter på kun 7,5 m funnet å Være formålstjenlig med et forhold mellom spolens hbyde og diameter på 0,6.

Det har ifolge oppfinnelsen vist seg at meget hoye energimengder kan utvikles i et koksskikt allerede ved passende styrke av det elektromagnetiske felt. Samtidig er tapene ved den induktive oppvarmning av induksjonsspolen, hvis denne består av kobber, funnet kun å utgjore noen prosent av den tilforte energi. I det ovenfor angitte eksempel ble der således ved en feltstyrke på kun 50 kA/m utviklet ca. 30 MW i koksskiktet, hvorved tapet i kobberspolen samtidig utgjorde kun 600 kW, dvs. 2 % av den tilforte energi.

Ved utnyttelse av den utvidede tilpasning av den induktive oppvarmningsprosess som kan anvendes ved oppvarmning av stykkfor-mig materiale i skikt med en motstandsevne i området IO - 10 _4 ohm m, éS:: således den tidligere som hindring betraktede hoye motstandsevne nu blitt omdannet til en fordel.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen anvendes en vek-selstrøm med en nettfrekvens i de tilfelle man ønsker å ta energi fra det elektriske nett, hvorved såvel anlegg- som driftsomkostnin-ger holdes lave. Skulle det være nødvendig å anvende en frekvens-økning, lar man passende induksjonsspolen gjennomflyte av en veksel-strøm hvis frekvens ikke er høyere enn 10 ganger nettfrekvensen og som fortrinnsvis utgjør et heltallsmultiplum av nettfrekvensen fortrinnsvis på ikke mer enn 5 ganger nettfrekvensen. Innen de angitte områder kan nemlig strøm av ønsket frekvens erholdes med lave om-kostninger og med høy virkningsgrad ved at konstruktivt enkle og billige motor- eller turbindrevne generatorer utnyttes, alternativt kan eksempelvis frekvensmultiplikatorer eller tyristorstyrte strøm-likerettere anvendes i de tilfelle hvor ikke altfor store effekt-behov kreves.

Sammenfattet kan der sies at ved måten å tilfore induktivt energi med lavfrekvent eller relativt lavfrekvent strbm til et skikt med en motstandsevne i området IO - 10~<4> ohm m oppnåes folgende fordeler sammenlignet med den hittil kjente teknikk: 1. Reaktorenheter med betydelige dimensjoner kan utfores med meget hoy effektutvikling pr. volumenhet og dermed hby pro-duktivitet. 2. Feltets inntrengningsdybde er stor i forhold til reaktor- tverrsnittet, hvorved der oppnåes en jevnere energiutvik-ling over tverrsnittet.

Hittil ikke oppnådde energimengder kan utvikles på induktiv

måte.

4. Den elektriske virkningsgrad forbedres i hoyeste grad.

5. Anordninger for generering av strom med bnsket lav frekvens blir enklere og billigere og får hoyere elektrisk virkningsgrad; ofte kan nettfrekvensen utnyttes.

Ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen behover ikke all den nodvendige varme tilfores på elektro-induktiv måte. Således ligger det innen oppfinnelsens ramme å tilfore en del av den for prosessen nødvendige varme til reaktorrommet ved forbrenning av brennbare bestanddeler deri.

Oppfinnelsen kan med fordel tilpasses i forbindelse med forkoksning av kull, som under forkoksningen fortrinnsvis i det minste delvis innmates kontinuerlig gjennom reaktorrommet, hvorved den på induktiv måte erholdte varme utvikles i en del av det materiale som forkokses, hvilket i det vesentlige fullstendig befries for forgassbare bestanddeler. Ved at den induktive varme utvikles direkte i det materiale som underkastes forkoksning, erholdes en rask for-koksningsprosess, slik at betydelige kullmengder kan forkokses pr. tidsenhet med en forholdsvis liten apparatur.

Passende utmates den dannede koks fra reaktorrommet via en væskelås, hvorved koksen avkjbles, hvorved mange sanitære ulemper unngåes. For å forhbye kvaliteten av det forkoksede materiale kan i det minste en del av forkoksningsgassen og/eller et til reaktorrom-

met tilfort hydrocarbon bringes til å passere gjennom et i reaktorrommet finfordelt, forkokset eller i det vesentlige forkokset materi-

ale, i hvilket der opprettholdes en for krakking av forkoksningsgas-

sen henholdsvis hydrocarbonet nbdvendig temperatur, hvorved der kan oppnåes en vesentlig forokning av koksens styrke ved en kraftig for-

oket carbonutfellelse på det forkoksede materiale. På denne måte kan der fremstilles førsteklasses koks, såsom metallurgisk koks,

uten sekundære råvarer.

Endel av deri varme som er nodvendig for forkoksning kan tilfores reaktorrommet ved direkte forbrenning av brennbare bestanddel-

er deri, fortrinnsvis uten kontakt med det forkoksede materiale. De brennbare bestanddeler kan bestå av samtlige eller endel av de ved forkoksningen dannede gasser, men også helt eller delvis av bestanddeler som tilfores reaktorrommet utenfra, eksempelvis et hydrocarbon. Passende kan den varme som dannes ved en slik direkte forbrenning i reaktorrommet utnyttes for foroppvarmning og partiell forkoksning av det til reaktorrommet tilforte kull. Den ved forbrenningen av de brennbare bestanddeler utviklede varme, som ikke opptaes av materia-

let i reaktorrommet, kan i det efterfolgende taes vare på i en strålingsdel som er anbragt i tilslutning til en i reaktoren anordnet dampkjele. Alternativt kan i det minste endel av de i forkoksningsreaktoren dannede gassers varmeinnhold utnyttes for produksjon av eksempelvis damp eller elektrisk energi. Da elektrisk energi fremstilles, kan denne ved foreliggende og andre utforelsesformer av oppfinnelsen med fordel skje med utnyttelse av damp- eller gasstur-

bin, fortrinnsvis en varmluftturbin. Den dannede elektriske energi kan utnyttes for prosessens energitilfbrsel, og den elektriske ener-

gi kan derved fremstilles i form av en vekselstrom med en for den anvendte prosess anvendte frekvens. Likeledes kan den fra en varm-luf tturbin avgående, fremdeles varme luft, utnyttes for den ovenfor nevnte forbrenning i reaktorrommet, hvorved en hby termisk virkningsgrad oppnåes i prosessen.

Oppfinnelsen kan også med fordel tilpasses i forbindelse méd reduksjon og/eller forgasning av et gassformig medium, eksempelvis for fremstilling av reduksjons- eller beskyttelsesgasser, hvorved det gassformige medium, som eksempelvis kan utgjores av vann-damp, sirkulerende gasser fra reduksjonsprosesser, oventuelt med tilsetning av hydrocarbon etc. bringes i det vesentlig på kontinuerlig måte til å passere gjennom det ad induktiv vei oppvarmede koksskikt under suksessivt forbruk av dette. På samme måte som i forkoksnings-tilfellet kan man med denne fremstillingsmåte oppnå meget hoye kapa-siteter i en reaktor med små dimensjoner, som folge av den ved induktiv oppvarmning relativt jevnt fordelte varmeutvikling i hele koksskiktet. Passende kan skikttemperaturen holdes så hoy at den ved koksforbruket i skiktet dannede slagg erholdes som en smelte i reaktor rommets bunn, hvor slaggsmelten enten avbrutt eller kontinuerlig avtappes fra reaktorrommet. På denne måte forenkles fjernel-sen av de ved koksforbruket oppståtte rester fra reaktorrommet. For å opprettholde ensartede betingelser i reaktorrommet er det passende at den i koksskiktet forbrukte koks i det vesentlige erstattes kontinuerlig. Koksen for erstatning av den forbrukte koks i skiktet kan fremstilles i reaktorrommet ved tilforsel av kull og forkoksning av dette i skiktet, hvorved det er mulig å bygge opp skiktet av et billig råmateriale, og kvaliteten av den dannede koks kan forbedres på den under henvisning til forkoksning av kull beskrevne måte hvorved de ved forkoksningen frigjorte, henholdsvis de til ovnsrommet tilforte hydrocarboner samtidig utnyttes i prosessen. For å forbedre varmeokonomien kan det gassformige medium, som skal reduseres og/eller forgasses, forvarmes ved direkte varmeveksling med den reduserte og/eller forgassede gass. Likeledes kan endel av den for forkoksning og prosessen forbvrig nbdvendige varme tilfores reaktorrommet ved direkte forbrenning av brennbare bestanddeler deri, henholdsvis kan den varme som utvikles ved forbrenning av de brennbare bestanddeler, som ikke opptaes av materialet, eller gassene i reaktorrommet, taes vare på i eller utenfor reaktoren, på den måte som ble beskrevet under henvisning til forkoksning av kull. Forbrenningen i reaktorrommet utfores på den side av koksskiktet fra hvilken det gassformige medium som skal reduseres og/eller forgasses, innfores i koksskiktet. Særskilt i slike tilfelle er det fra gass-foringssynspunkt og konstruksjonssynspunkt passende å fore det nevnte gassformige medium ned gjennom den i reaktorrommet foreliggende koks. Det fysiske varmeinnhold i de fra reaktoren avgående gasser kan passende taes vare på ved varmeutveksling mellom disse gasser og de gasser som tilfores reaktoren.

Et annet område hvor den foreliggende oppfinnelse med fordel kan anvendes er ved reduksjon og eventuelt efterfolgende oppcarbonering eller forgasning av faste, metalloxydholdige, særskilt jernoxyd- eller kalsiumoxydholdige materialer. Derved tilfores materialet til det i reaktoren foreliggende koksskikt, hvori induk-sjonsstrommen genereres, hvorved der i det minste i koksskiktet opprettholdes en slik temperatur at det metalloxydholdige materiale ved reduksjon og stneltning, samt eventuelt oppcarbonisering eller forgasning av dette fores gjennom koksskiktet under suksessivt forbruk av dette, hvorved den dannede slagg- og metall- eller metallcarbid-smelte kontinuerlig eller avbrutt tappes fra reaktorrommet. Herved kan uten ulemper utnyttes koks av lav kvalitet, og det er mulig å opprettholde en hoy og jevn temperatur i hele koksskiktet, slik at der oppnåes en i forhold til tidligere kjent reduksjons- og smelte-apparåtur utmerket produksjonskapasitet. Fremgangsmåten kan med særlig fordel utnyttes ved avsluttende reduksjon av for-redusert jernoxydmateriale, såsom til minst FeO redusert jernoxydmateriale. For mere effektivt å utnytte reduksjonsevnen hos de ved reduksjon i koksskiktet dannede reduserende gasser, eventuelt også for reduserende gasser dannet i koksskiktet ved innføring av flytende reduksjonsmiddel, kan det metalloxydholdige materiale tilfores reaktorrommet i en så finfordelt form at det i det minste under innled-ningsfasen av reduksjonen av dette holdes fluidisert av de dannede, fra skiktet oppstigende gasser. Fremgangsmåten er således meget eg-net for reduksjon av eksempelvis slikt finkornet metalloxydmateriale som kisavbranner. Det faste, metalloxydholdige materiale kan med fordel tilfores reaktorrommet i varm, henholdsvis forvarmet tilstand.

På grunn av forskjellen i spesifikk vekt hos metall- eller metallcarbidsmelten og slaggsmelten, hvorav den sistnevnte smelte også kan tilfores passende raffinerings- eller flussmiddel, passerer metall- eller metallcarbidsmelten gjennom slaggsmelten og sam-les i en sone under denne. Metall- eller metallcarbidsmelten og slaggsmelten avtappes med fordel hver for seg fra reaktoren. Særlig hvis slaggsmelten har en raffinerende virkning, er det fordelaktig å bibeholde et skikt av smeltet slagg under koksskiktet, hvorved endel av den for prosessen nødvendige varme kan utvikles på induktiv måte også i slaggsmelten.

Den i koksskiktet forbrukte koks erstattes fordelaktig i det vesentlige kontinuerlig, hvilket kan skje ved tilfbrsel av kull til, og forkoksning av dette, i ovnsrommet. Forovrig kan kullet foroppvarmes, og forkoksningsforlopet innledes, ved at brennbare bestanddeler forbrennes i reaktorrommet, hvorved forbrenningsgassenes varme ved stråling og konveksjon bringes til å innvirke direkte på kullet. De brennbare gasser kan utgjores av hydrocarbon som tilfores reaktorrommet, enten i rommet ovenfor satsen eller i selve satsen. Eksempelvis kan hydrocarbonet bringes i kontakt med koksen og/ eller det kull som forkokses, idet dette materiale holdes i det minste ved en slik temperatur at hydrocarbonet krakkes og avstedkommer carbonutfeldning på koksen. Den varme som utvikles ved forbrenning av de brennbare bestanddeler, som ikke opptaes av materialet og gassene i reaktorrommet, kan som beskrevet ovenfor under henvisning til forkoksning av kull, taes vare på i eller utenfor reaktoren.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan også tilpasses i forbindelse med smeltning av stykke- eller partikkelformig, helt eller delvis metallisk materiale, eksempelvis for-reduserte metalloxyder, såsom jernsvamp eller metallskrot, såsom jernavfall, særlig lavverdig metallavfa 11, såsom metallspon og lignende, hvorved det nevnte materiale sammen med reduksjonsmiddel for erstatning av forbrukt koks tilfores reaktoren, hvori materialet nedsmeltes på elektroinduktiv måte, samt at det smeltede materiale passerer gjennom det og-så induktivt oppvarmede koksskikt under en eventuell avsluttende reduksjon av oxyderte partikler av materialet og hvor eventuelt det smeltede metall oppcarboniseres under suksessivt forbruk av koksskiktet, hvorved det smeltede metall og dannet slagg erholdes i en sone under koksskiktet, hvorfra metall og slagg kontinuerlig eller avbrutt avtappes fra reaktorrommet.

Om en billig varmekilde finnes tilgjengelig, kan det faste metalliske eller i det vesentlige metalliske materiale forvarmes for innforing i reaktorrommet, hvorved dette materiale også kan tilfores sammen med materialet for dannelse av et slagg for raffinering av den ved smeltningen dannede metallsme1te. Det er derved mulig å opprettholde et skikt av smeltet slagg under koksskiktet, hvorved varme på induktiv måte kan utvikles også i slaggsmelten. Den i koksskiktet forbrukte koks erstattes fortrinnsvis kontinuerlig, hvorved erstat-ningskoks kan dannes ved tilfbrsel av kull til, og forkoksning av dette, i reaktorrommet, på den ovenfor beskrevne måte. Også hydrocarbon kan tilfores reaktorrommet delvis som brensel for dannelse av

en del av den for prosessen nodvendige varme, og delvis for å hoyne kvaliteten av den koks som dannes av kullet, slik som forklart oven-

for. Ved forbrenning av brennbare bestanddeler i reaktorrommet kan varme som ikke opptaes av materialet i reaktorrommet, taes vare på i en i reaktorrommet anordnet strålingsdel som er tilsluttet en til reaktoren anordnet dampkjele, og i det minste en del av varmeinnhol-

det i de i reaktorrommet dannede gasser kan utnyttes for fremstilling av elektrisk energi eller damp.

Oppfinnelsen kan med fordel også tilpasses i forbindelse med behandling av metalloxydsmelter. Således kan den med fordel tilpas-

ses i forbindelse med utvinning av minst ett metall, såsom jern og silicium, fra et av de nevnte metaller som i oxydbundet form finnes i smeiten, eksempelvis i en slagg, hvorved smeiten tilfores koks-

skiktet, og oppholdstiden for smeiten samt temperaturen i koksskiktet innstilles slik at det nevnte oxydbundne metall utreduseres ved en samtidig forbrenning av koksskiktet og erholdes i smeltet form i en sone som ligger under koksskiktet, hvorfra denne samt nydannet og eventuelt resterende slagg kontinuerlig eller avbrutt tappes fra reaktorrommet. Koksskiktet danner derved en meget stor varmekontakt-

flate av reduserende natur for metalloxydsmelten, slik at der erhol-

des stor kapasitet for reaktoren. Metallsmelten og slaggsmelten kan avtappes hver for seg fra reaktoren. Særlig hvis slaggsmelten har raffinerende virkning, eksempelvis erholdt ved tilsetning av passende raffineringsmidde1, er det fordelaktig å bibeholde et skikt av smel-

tet slagg under koksskiktet, hvorved en del av den for smelteproses-

sen nodvendige varme kan dannes på induktiv måte også i slaggsmelten.

Den i koksskiktet forbrukte koks erstattes med fordel på i

det vesentlige kontinuerlig måte, hvilket kan skje ved tilfdrsel av kull og forkoksning av dette i reaktorrommet. Derved kan forkoksnin-

gen skje, og ved forbrenning av brennbare bestanddeler i reaktorrom-

met dannet overskuddsvarme i\aretaes på samme måte som ovenfor beskrevet under henvisning til andre utforelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

På grunn av den store kontaktflate som det ifolge oppfinnel-

sen oppvarmede koksskikt danner, kan fremgangsmåten ifolge oppfinnel-

sen med fordel også tilpasses i forbindelse med utvinning av minst ett forholdsvis lettflyktig metall eller metallforbindelse, eksempel-

vis bestående av, eller henholdsvis inneholdende, minst noen av metallene sink, bly, arsen, antimon, cadmium og tinn fra et av de nevn-

te metall i oxyd- og/eller sulfidform inneholdende smelte, eksempelvis en slagg som erholdes ved smeltning av kobbermalm, hvorved smeiten bringes til å passere gjennom det induktivt oppvarmede koksskikt, og hvor oppholdstiden for smeiten og temperaturen i koksskiktet innstilles slik at metalloxydene under suksessivt forbruk av koksskiktet reduseres og metallene fordampes henholdsvis metallforbindelsen flyktiggjores. Det fordampede metall eller metallforbindelse kan oxyderes ved oxyderende forbrenning av brennbare bestanddeler i reaktorrommet og gjenvinnes i oxydform fra forbrenningsgassene utenfor reaktoren. Det er også mulig å avlede det fordampede metall eller metallforbindelse fra reaktorrommet og utvinne det samme i fast eller flytende form ved kondensering utenfor reaktorrommet. Hvis smeiten ytterligere inneholder minst ett oxydbundet, forholdsvis tungt-flyktig metall, såsom jern eller silicium, kan dette metall samtidig utvinnes på den ovenfor beskrevne måte for utvinning av minst ett metall fra et av de nevnte metaller i oxydbunden form inneholdende smelte. Koks for erstatning av den i koksskiktet forbrukte koks kan tilfores, henholdsvis fremstilles, som beskrevet under henvisning til andre utforelsesformer av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen.

Dette gjelder også avtappingen av metallsmelten og slagg fra reaktorrommet, samt tilfbrsel av ytterligere varme til reaktorrommet og satsen deri, henholdsvis ivaretagelse av det i reaktorrommet ikke utnyttede varmeinnhold i ved reduksjonen dannede og i reaktorrommet eventuelt tilforte gasser eller gassdannende bestanddeler.

I reaktorer av den angjeldende type kan den elektriske iso-lering mellom induksjonsspolen (lindningsvarven), og i forekommende tilfelle mellom delinduksjonsspoler oppstå visse problemer hvis reak-torveggene oppviser en viss grad av gassgjennomtrengelighet. Blant annet har det vist seg at carbonmonoxydholdig gass i visse tilfelle kan trenge ut fra satsen gjennom reaktorveggen og forårsake carbonutfeldning, hvilket kan fore til overslag i spolen. Disse problemer vil aksentueres ved bygging av meget store, induktivt oppvarmede reaktorer og ovner, hvorved det kan være nbdvendig å gripe til hittil innen induksjonsoppvarmningsteknikken ikke utnyttede spenninger. Særlig alvorlig er det at reparasjon av en induksjonsspole utfort i henhold til kjent teknikk ofte medfdrer en kostbar totaldemontering, hvilket ifolge foreliggende fremgangsmåte skulle medfdre uakseptable driftstekniske og bkonomiske konsekvenser.

Det har imidlertid vist seg mulig i overraskende hby grad

å forebygge overslag i induksjonsspolen når fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen utfores i en reaktor med veggorganer som adskiller in-duks jonsspolen fra reaktorrommet, og som utviser en viss gassgjennomtrengelighet hvis der til de nevnte veggorganer fores en gass som står under et trykk som overstiger det hoyeste trykk som hersker innenfor den del av induksjonsspolen som er anordnet inne i reaktorrommets sone, og hvilken gass ikke kan opprettholde en ledende forbindelse mellom reaktorsponene.

En passende forholdsregel kan derved være å forhindre at den under trykk stående gass, som fores til det nevnte veggorgan, utstrommer i en retning fra reaktorrommet. Dette kan eksempelvis skje ved at i det minste den del av induksjonsspolen som er dekket av reaktoren holdes innesluttet i et trykkammer. Herved kan passende den under trykk stående gass fores til veggorganene via trykkammeret. Ifolge et annet eksempel kan i forbindelse med de nevnte foranstalt-ninger områdene mellom avgrensede spoleviklinger avtettes mot atmosfære som omgir reaktoren, hvorved den under trykk stående gass tilfores innenfor disse avtettede områder.

Risikoen for overslag mellom induksjonsspolens viklinger kan imidlertid ikke helt elimineres. Det har derfor vist seg fordelaktig å kombinere den ovenfor gitte fremgangsmåte med forholdsregler som muliggjor reparasjon av deler av induksjonsspolen uten at man be-hbver å foreta en total demontering av reaktoren. Dette kan skje ved at man anvender én av flere, hoyst 180° omsluttende elementoppbygget induksjonsspole.

Det kan også ofte være fordelaktig å anvende en induksjonsspole oppbygget av flere delspoler. Videre kan hver spolevikling anordnes i ett plan. Man får derved separate enkeltviklinger som kan sammenkobles til delviklinger med et passende antall torn.

Fordelen ved dette arrangement er

at det muliggjbr en konstruktiv enkelt utforelse av den isolerende tetning mellom spoleviklingene med gassblåsning som angitt ovenfor,

at det tilbyr storst tenkbar mulighet for tilpasning av delspolens

torntall til det oppvarmede mediums elektriske beskaffenhet,

at det forenkler oppdelingen av spolen i elementer og samtidig let-ter utbytning av disse, og

at det lettere muliggjor opptagelse av den ekspansjon som vanligvis oppstar under drift av en reaktor, under bibeholdelse av gass-tetthet for den sistnevnte.

En fordel med plane enkelttornsspoler er at ved sammenkob-lingen mellom viklingene vil delspoler med passende antall torn kun-ne utfores slik at spenningen 0 oppstår mellom to delspolers avgrensende viklinger. Dette er mulig hvis avgrensende deltdrn gis forskjellig vikleretning og samtidig tilsluttes nærliggende ender av avgrensende delviklinger til det samme punkt i strdmtilforselssystemet. Ved dette arrangement unngåes at gap mellom to delspoler belastes med den hdye spenning som svarer til spenningen mellom viklingene i en

delspole ganger antall torn i denne.

Den, som ovenfor angitt, under trykk tilforte gass kommer ti 1 å strdmme inn i rommet hvor det materiale som underkastes oppvarmning befinner seg og gjennom de gassgjennomtrengelige veggorganer. Det er derfor av betydning at man velger en gass som med hensyn til oppvarmningsprosessens type har en uskadelig sammensetning. I de tilfelle hvor risiko for carbonutfeldning i veggorganene er til-stede, kan det være fordelaktig å anvende en i det vesentlige inert gass som har et slikt oxygen- eller hydrogenpotensial at carbonutfeldning forhindres i det minste ved de partier av veggorganene som ligger inntil induksjonsspolen.

Oppfinnelsen skal i det fdlgende beskrives under nenvisning til de vedlagte tegninger, hvorved oppfinnelsens utmerkede trekk og fordeler ytterligere kommer til å fremgå. Tegningene viser skjema-tisk i vertikalsnitt et antall anlegg for gjennomfdring av forskjellige utfbrelsesformer for fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et anlegg for forkoksning av kull ifolge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et anlegg for reduksjon og/eller forgasning

av gassformige media ifolge oppfinnelsen,

Fig. 3 viser et anlegg for reduksjon og eventuell efterfdlgende oppcarbonisering eller forgasning av et fast, metalloxydmateriale ifolge oppfinnelsen, Fig. 4 viser et anlegg for smeltning av avfall ifolge oppfinnelsen, Fig. 5 viser et anlegg for behandling av smelter, særlig slaggsmelter ifolge oppfinnelsen. Fig. 6-9 viser vertikalsnitt av et parti av en reaktorvegg med fire forskjellige anordninger for å unngå overslag i induk-s jonsspolen. Fig. IO er et delplansnitt av en induksj onsspole som er oppbygget av flere elementer med liten omslutningsvinkel. Fig. 11 er et delvis perspektivsnitt av en i henhold til fig. 9 og IO utformet induksjonsspole. Fig. 12 er et delvis sidesnitt av to delspoler oppbygget av to plane spoleviklinger, hvilke delspoler på foretrukken måte tilfores strdm.

I de forskjellige figurer er overensstemmende eller i det vesentlige overensstemmende detaljer betegnet med de samme henvis-ningsta11.

I fig. 1 er vist en forkoksningsreaktor hvis vegger i det minste delvis er oppbygget av en ildfast foring 10 og en mantel 11 av eksempelvis stålplater. Rundt reaktoren er anordnet en induksjonsspole 12 som tilfores vekselstrom fra en ikke vist strdmkilde, med en utenfor induksjonsspolen anordnet dekkanordning 13, og hvor spolen tjener til i reaktorrommet å holde en for prosessen passende temperatur i skiktet 14 som i det vesentlige består av koks.

Reaktoren ifolge fig. 1 innbefatter en nedentil åpen, i bjelker opphengt overdel 16, en vridbar del 17 og en stasjonær bunn 18. Den nedre del 17, som via en vannlås 19 er tilsluttet overdelen 16, oppebæres av et antall med en ringflens 20 samvirkende par bære-og stdtteruller, av hvilke én vises ved 21 og 22. Delen 17 dannes i det vesentlige av en væskegjennomstrdmmet kjolemantel 23 som på sin side oppebærer en tannkrans 24, og som vris ved hjelp av et i tann-kransen inngripende, motordrevet tannhjul 25. på innsiden er delen 17 forsynt med et antall utmatningsskovler 26, som ved delens 17 vridning utmater det forkoksede materiale gjennom et mellomrom mellom delen 17 og bunnen 18. Bunnen 18 er skålformet og danner sammen med delens 17 nederste del en vannlås 27.

Ved forkoksning av kull i reaktoren ifolge fig. 1 tilfores, kullet til reaktorrommet gjennom ovenfor induksjonsspolen 12 anordnede åpninger 28 og synker ved skovlenes 26 matevirkning ned gjennom reaktorrommet og forbi spolens 12 nivå, på hvilket det oppvarmes til forkoksningstemperatur og danner det induktivt oppvarmede skikt 14. Innen kullet som tilfores reaktoren når spolens 12 nivå, er det i vesentlig grad blitt forkokset ved påvirkning av blant annet led-nings- og strålingsvarme fra koksskiktet 14. Den på induktiv måte erholdte varme dannes således i en del av det materiale som forkokses, som i det vesentlige er helt befriet for forgassbare bestanddeler. Innen koksen forlater reaktoren, avkjoles den i væskelåsen 27, og den avkjoles også i kjolemantelen 23.

Kullet tilfores i det vesentlige kontinuerlig til reaktorrommet. For tilforsel av kullet utnyttes i det viste eksempel et antall såkaldte stokers, hver innbefattende en trakt 29, hvis utlop munner i en rorledning 30, som i sin tur munner i reaktorrommet ved 28. Ved ledningens 30 fra reaktorrommet vendende ende er anordnet en trykksylinder 31, som tilveiebringer matning av carbon fra trakten 29 til rorledningen 30 og til reaktorrommet. Bare én stoker og ett utlop 28 fra den annen stoker er vist i fig. 1.

Forkoksningsreaktoren utviser en nedre og en ovre avløps-ledning 32 henholdsvis 33, som kan anvendes hver for seg eller samtidig for bortføring av den under forkoksningen dannede gass i reaktoren. Den nedre avløpsror ledning 32 er knyttet til reaktorrommet på et sted under induksjonsspolen 12 via en ringkanal 34 og et antall åpninger 35. Ovenfor spolen 12 er anordnet et antall ved 36 utmunnende rørledninger 37 for tilforsel av fortrinnsvis flytende hydrocarbon til det kull som forkokses. I rommet ovenfor satsen er anordnet et antall brennere 38, innbefattende en rorledning 39 for tilforsel av brensel, og en rorledning for tilforsel av oxygenholdig gass, såsom luft. Forbrenningsgassene fra brennerne 38, hvorav kun én er vist i fig. 1, passerer inn i ovnsrommet via åpninger 41, som o,r slik rettet at der oppstår en hvirveldannelse i rommet ovenfor kullsatsen. Eventuelt tilfores ovenfor satsen kun luft eller annen oxygenholdig gass for å forbrenne de ved forkoksningen dannede gasser .

Ved anvendelse av bare den ovre avldpsledning 33, hvorved således avløpsledningen 32 ved hjelp av en ikke vist ventilanordning er stengt, passerer de i reaktorrommet efterhvert som kullet forkokses dannede gasser opp gjennom reaktorrommet og ut gjennom avlops-rdrledningen 33. For forvarmning av kullet og innledning av forkoks-ningsforldpet forbrennes mere eller mindre fullstendig de ved forkoksningen dannede, gjennom kullsatsen oppstigende forkoksningsav-gasser jevnt gjennom ror ledningene 37, eventuelt tilsatt hydrocarbon ovenfor satsen under utnyttelse av brennerne 38. Varmeinnholdet av de gjennom avløpsror ledningen 33 avgående gasser taes passende vare på for fremstilling av eksempelvis damp eller elektrisk energi.

Ved anvendelse av bare den nedre avløpsledning 32, hvorved avløpsledningen 33 holdes stengt ved hjelp av en ikke vist ventilanordning, passerer de ved forkoksningen dannede gasser gjennom åpnin-gene 35, ringkanalen 34 og avløpsledningen 32 ut av reaktorrommet. Det er tenkbart, ved hjelp av brennerne 38, å opprettholde en viss reduserende forbrenning over satsen for tilforsel av en del av den for forkoksningsprosessen nodvendige energi.

Gjennom ledningene 37 tilfores hydrocarbon, som ved sin passasje gjennom skiktet 14, hvor temperaturen overstiger den som er nødvendig for krakking av hydrocarbonet, krakkes, hvilket resulterer i en utfeldning av carbon på den dannede koks hvis kvalitet derved forhøyes i vesentlig grad.

De gjennom avløpsledningen 32 avgående gasser som er rike på brennbare bestanddeler kan med fordel forbrennes for dannelse av elektrisk energi for induktiv oppvarmning av selve koksskiktet 14. Ifolge det viste utforelseseksempel oppsamles de gjennom rorledningen 32 avgående gassers fysikalske varmeinnhold i en indirekte varmeveksler 42.

Alternativt bortledes gass både gjennom ledningene 32 og 33, hvorved med fordel en oxyderende forbrenning kan opprettholdes i ovnsrommet ovenfor kullsatsen og sorge for at samtlige av de derved dannede oxyderende gasser fores ut av reaktorrommet gjennom avløps-ledningen 33,og at kun endel av forkoksningsgassene og endel av de ved innfdring av hydrocarbon via ror ledningene 37 dannede krakking-gasser avgår gjennom avløpsledningen 32.

I fig. 2 har henvisningstallene IO - 14, 32, 34, 35 og 42 de samme betydninger som i fig. 1. Ved den i fig. 2 viste reaktor for reduksjon og/eller forgasning av gassformige media ved at disse bringes i kontakt med det induktivt oppvarmede koksskikt 14 opprettholdes en så hoy temperatur i reaktorrommet at restene av det ved prosessen forbrukte carbon erholdes i smeltet form i reaktorens nedre del. Den smeltede koksrest 43 avtappes kontinuerlig eller, som vist, avbrutt, ved hjelp av et tappehull 44 og en renne 45. Det gassformige medium, eksempelvis vanndamp,som skal reduseres og/eller carboniseres, tilfores gjennom en rorledning 46, efter at det er oppvarmet i den indirekte varmeveksler 42 med den fra reaktoren via rorledningen 32 avgående, reduserte og/eller carboniserte gass, og utfores gjennom åpningen 35 som er rettet skrått nedover for å forhindre at koks passerer inn i ringkanalen 34 og tetter til denne. Koks eller alternativt kull, som under sin passasje mot spolens 12 nivå forkokses inne i reaktorrommet, innmates i reaktorrommet ved hjelp av en mateanordning 47 for erstatning av den i skiktet 14 forbrukte koks .

Om det gjennom innmatningsanordningen 47 innmatede materiale utgjores av kull, kommer dette under sin passasje mot spolens 12 nivå og forkokses, hvorved forkoksningsgassene efter krakking i skiktet 14 avgår sammen med det reduserte og/eller carboniserte gassformige medium gjennom ledningen 32. Skulle kullet være av dårlig kvalitet, er det passende at der ved hjelp av ledningen 48 innfores hydrocarbon i sådan mengde og opprettholdes slike betingelser i ovnen at hydrocarbonet når det krakkes, resulterer i carbonutfeldning på den ny-dannede koks, hvorved dennes mekaniske styrke forbedres betydelig.

I fig. 3 vises en reaktor for reduksjon og smeltning av jernoxydpulver. Med hensyn til betydningen av betegnelsene 30 - 14, 37 - 41, 44, 45 og 47 henvises der til beskrivelsen av fig. 1 og 2 ovenfor. Reaktorens overdel er utformet som strålingsdelen i en ik-ke vist, til reaktoren tilknyttet dampkjele. Således omgis reaktorrommets ovre del av en med vann eller damp gjennomstrommet mantel 49, som på sin side er innesluttet av en varmeisolerende kappe 50. Den fra innmatningsanordningen 47 materialtilfdrselsledning 51, som strekker seg nedover, er dobbeltvegget og gjennomstrdmmes på samme måte som kappen 49 av et væske- eller gassformig kjdlemedium. I området under spolen 12 avkjoles reaktorveggen ved hjelp av kjolekap-pen 52.

Gjennom ledningen 51 tilfores oppå skiktet som i det vesentlige består av koks, et materiale som består av jernoxyd, koks eller alternativt kull, som forkokses i reaktorrommet som ovenfor beskrevet, samt eventuelle slaggdannende midler. Flytende eller gassformig hydrocarbon kan tilsettes det satsede materiale gjennom ledningen 37, hvilket materiale forvarmes ved hjelp av brennerne 38.

Det således forvarmede jernoxydmateriale forreduseres og metalliseres i en viss grad ovenfor koksskiktet og smeltes sammen med det slaggdannende materiale i den ovre del av induksjonssonen, hvorefter jernoxydet sluttreduseres og oppcarboniseres under passa-sjen gjennom koksskiktet 14 under suksessivt forbruk av dette, hvorved skiktet 14 imidlertid i tilsvarende grad opprettholdes av den tilforte koks eller det tilforte forkoksede kull. Det smeltede materiale erholdes under skiktet i form av et slaggskikt 53 og et carbonholdig jernskikt 54. Jernskiktet kan avbrutt avtappes gjennom tappehullet 44. Slagget avtappes passende i det vesentlige kontinuerlig gjennom tappehullet 55 og rennen 56. Tappehullet er for dette formål forsynt med en bevegelig, ved hjelp av en ikke vist drivan-ordning dreven,stopper 57, som manovreres slik at grensen mellom skiktet 14 og slaggskiktet 53 holdes ved et onsket nivå i reaktorrommet. Den ved reduksjonen dannede carbonoxydholdige gass, samt rester av eventuelt tilfort hydrocarbon gjennom rorledningen 37 og eventuelle forkoksningsgasser forbrennes ved hjelp av brennerne 38 ovenfor det i reaktoren tilforte materiale. Reaktoren ifolge fig. 3 kan ytterligere med fordel anvendes for sluttreduksjon og smeltning av forurenset jernoxyd, eksempelvis jernsvamp. Reaktoren ifolge fig. 3 kan også anvendes for reduksjon og eventuell oppcarbonering eller carbonisering av annet, fast metalloxydholdig materiale, eksempelvis for fremstilling av smeltet kalsiumcarbid, hvorved kalsium-oxyd og carbonholdig materiale tilfores gjennom ledningen 51.

I fig. 4 hvor betegnelsene 10 - 14, 28 - 31, 44, 45 og 52 - 57 har de samme betydninger som angitt i fig. 1-3, vises en reaktor for smeltning av stykkeformig, helt eller delvis metallisk materiale, særlig mindreverdig metallskrot, såsom metallspon og lignende. Skrotet tilfores sammen med koks eller kull, samt eventuelt og-så sammen med slaggdannende midler ved hjelp av stokers 30 og 31,

til det induktivt oppvarmede koksskikt 14. Ovenfor og i skiktet 14 smeltes skrotet såvel induktivt som ved kontakt med varme koksskikt, hvorved smeltet koksaske og slagg sammen med det smeltede og raffinerte skrotmateriale erholdes som smeltede skikt 53 henholdsvis 54 under skiktet 14. Dannet gass avgår gjennom ledningen 58. Tilfores kull til reaktorrommet, sdrges der for at dette i det minste i vesentlig grad forkokses, innen det når ned til skiktet 14. Flytende eller gassformig hydrocarbon kan om onskes tilfores til det satsede materiale, og materialet kan forvarmes i reaktorrommet ved forbrenning av brennbare bestanddeler deri, som beskrevet under henvisning til fig. 1-3. Grensen mellom slaggbadet 53 og koksskiktet 14 holdes ved det onskede nivå ved en tilsvarende avtapning av slagg gjennom tappehullet 55.

I fig. 5 hvor betegnelsene 10, 12 - 14, 44, 45, 47, 49 - 52 og 55 - 57 har samme betydning som angitt i fig. 1-4, vises en reaktor for utvinning av minst ett forholdsvis lettflyktig metall eller metallforbindelse, og minst ett forholdsvis tungflyktig metall fra eksempelvis en slaggsmelte. I reaktoren opprettholdes i nivået med spolen 12 et koksskikt 14, til hvilket slaggsmelten kontinuerlig eller satsvis tilfores. I den viste utforelsesform tilfores slaggsmelten fra en ose 59 til en renne 60, fra hvilken smeiten fordeles over skiktet 14 ved hjelp av et antall i reaktorrommet innforte for-delerror 61. Skiktet holdes ved en slik temperatur at det lettflyk-tige metall eller metallforbindelse, eksempelvis sink og/eller bly i oxyd- eller sulfidform,forgasses og avgår fra reaktorrommet, eventuelt efter forbrenning av de samme ved hjelp av en oxygenholdig gass, eksempelvis luft, som tilfores gjennom tilfdrselsledninger 62. Avbrannen av slagget fores gjennom koksskiktet 14, hvor det tungtflyk-tige metalloxyd, eksempelvis jernoxyd, reduseres og oppcarboniseres i kontakt med skiktet under suksessivt forbruk av dette. Skiktet 14 oppfylles i takt med forbruket ved tilforsel av nytt skiktmateriale, eventuelt sammen med passende slaggdannere via tilfdrselsroret 51. Det utreduserte metall erholdes i form av et nedre smeltet skikt 63 i reaktorens bunn, mens avbrannen av den tilforte og dannede slagg erholdes i form av et på skiktet 63 liggende slaggskikt 64. Grensen mellom slaggskiktet 64 og koksskiktet 14 holdes ved det dnskede nivå med en kontinuerlig eller avbrutt avtapning av slagg fra skiktet 64.

I fig. 6 vises endel av en reaktorvegg innbefattende en ke-ramisk innforing 10 og en kappe 11. Med 12 er betegnet en utenfor

innføringen 10 anordnet induksjonsspole som er oppbygget av ror som kan avkjoles ved å fore en kjolevæske gjennom disse. Spolen 12 er delvis innbakt i den keramiske fyllmasse 65. Såvel innforingen IO som fyllmassen 65 er i en viss grad gåssgjennomtrengelige.

For å forhindre passasje av faste, flytende eller gassformige materialer til spolen 12 fra den del av spolen som er motståen-de reaktorveggen, dvs. fra reaktorrommet som inneholder det materiale som skal varmes, opprettholdes i et veggorgan IO, 65 i hdyde med spolen 12 ved hjelp av en gass, et trykk som overstiger det hoyeste trykk som hersker innenfor den mot induksjonsspolen beliggende sone av reaktorrommet. Den anvendte gass velges slik at den ikke er i stand til å opprette elektrisk ledende forbindelser mellom spoleviklingene i spolen 12. Det nevnte trykk opprettholdes ved innforing av gass under trykk, eksempelvis luft eller en i det vesentlige inert gass, gjennom tilfdrselsroret 66 til induksjonsspolen 12 mot det mot atmosfæren avtettede trykkammer 67.

I fig. 7 er likeledes vist en del av reaktorveggen med innforing 10, fyllmasse 65 og induksjonsspolen 12. Områdene mellom tilstdtende spoleviklinger er ved hjelp av tetningsanordningen 68 av passende, isolerende materiale avtettet mot den atmosfære som omgir reaktoren. I anordningen 68 er anordnet et antall hull 69 gjennom hvilke gass under trykk, såsom antydet ved hjelp av piler, kan innfores til de nivåer i spolen 12 tilgrensende partier av reaktorveggen IO og 65.

Fig. 8 viser en utfdrelsesform som i prinsipp er overensstemmende med utforelsesformen ifolge fig. 7. Et av foring IO og fyllmasse 65 dannet parti av en reaktorvegg er omsluttet av en spiralviklet induksjonsspole 12. Tetningen mellom nærliggende spoleviklinger erholdes ved hjelp av likeledes spiralviklet slange eller lignende 70 av et elastomert materiale. For oppnåelse av små, og dermed mere effektivt tettende anlegningsflater mellom slangen 70 og viklingen 12 er på den sistnevnte fastsveiset et ror 71 med liten diameter. Slangen 70 tjener samtidig for tilforsel av gass under trykk til veggorganet 10 og 65, og er for dette formål koblet til en ikke vist trykkmediumkilde, og delvis forsynt med mot reaktorveggen rettede gassutldpsåpninger 72.

I fig. 9 vises igjen et av foringen IO og fyllmassen 65 bestående og av induksjonsspolen 12 omsluttet parti av en reaktorvegg. Hver spolevikling har parallelltrapesformig tverrsnittsform og er oventil og nedentil forsynt med utsparende fle-nsorganer 73. Mellom nærliggende flenser 73 hos tilstdtende spoleviklinger er anordnet tetninger 74 av et elastomert materiale, som er forsynt med med hull 75 for foring av gass under trykk til fyllmassen 65. Et antall langs spoleviklingen lengdefordelte hull er anordnet i tetningen 74 mellom på hverandre folgende spoleviklinger. Til disse hull 75 fores gassen gjennom fordelingsrdr 76, som utstrekker seg fra et for et antall fordelingsrdr 76 felles tilforselsror 77.

I fig. 10 vises hvorledes Hver spolevikling i spolen 12 kan være oppbygget av flere, passende i ett og samme plan anordnede elementer 78a >- d, hvilke hvert omslutter en vinkel som er mindre enn 180°C. Med 79 er betegnet ledninger for foring av kjolevæske og eventuelt også elektrisk strdm mellom nærliggende elementer 78a - d, og med 80 er betegnet tetningsorganer, som tetter mellom nærliggende ender av elementene 78.

I fig. 11 vises mere detaljert forbindelsesstedet mellom to nærliggende elementer 78a, 78b ifolge fig. 10, hvor hvert element i det vesentlige har den utformning som er vist i fig. 9. Flensene 73 i det ene element 78a slutter i en avstand fra dettes ende, mens det annet element 78b utviser en over elementet 78a overskytende flens 81. Stengningen mellom nærliggende elementender skjer ved hjelp av en mellom flensenes 81 innside og elementets 78a utside in-neklemt tetteanordning 82, som muliggjdr en viss bevegelse mellom elementene 78a, 78b i deres lengderetning.

I fig. 12 vises en induksjonsspole som er oppbygget av to delspoler som hver består av tre spoleviklinger 83 - 85, henholdsvis 86 - 88. Hver spolevikling er anordnet i ett og samme plan og kan være oppdelt i elementer på den i fig. IO viste måte. Mellom hver spoleviklings motende ender og mellom de tilstotende spoleviklinger er anordnet tetninger 89. Med 90 betegnes tilforselsledninger for tilforsel av elektrisk strdm til delspolene 83 - 85 og 86 - 88. Strdmmen avtaes fra tilfdrselsledningene gjennom kontaktorganer 91 - 94, mens strdmmen ledes mellom avgrensede spoleviklinger i hver del-vikling ved hjelp av kontaktorganer 95 - 98. Som det fremgår av fi-guren har delspolene 83 - 85 og 86 - 88 forskjellige viklingsretnin-ger, og deres nærliggende ender av delspolene er i prinsipp tilsluttet det samme punkt i stromtilfdrselssystemet, hvorved spenningen mellom spoleviklingene 85 og 86 hele tiden er «null.

De ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppnådde fordeler belyses av de efterfdlgende eksempler:

Eksempel 1

Et koksskikt med en diameter på 7,0 m og en hoyde på ca.

5 m holdes i en reaktor av den i fig. 1 viste type ved en temperatur på ca. 1000°C. Fra skiktets underside utmates kontinuerlig koks i en mengde på ca. 74,5 tonn/24 timer, mens skiktet kontinuerlig opp-bygges ved tilforsel av kull til skiktets overside. Kullet som inneholdt 29 vekt% flyktige bestanddeler (regnet på brennbar substans) og 12 vekt% aske, tilsettes i en mengde på ca. lOO tonn/24 timer og forkokses i reaktoren under avgivelse av gasser. Energi i en mengde på HO MWh/24 timer tilfores koksskiktet på elektroinduktiv måte ved en frekvens på 100 Hz ved hjelp av en induksjonsspole som omga reaktoren i et nivå med koksskiktet, og som hadde en diameter på 7,5 m og en hoyde på 4,5 m. Den nevnte energi var tilstrekkelig til å opprettholde skikttemperaturen og for forkoksning av kullet. Mengden av dannet koks gikk upp til ca. 60.000 Nm /24 timer og besto i det vesentlige av hydrogen og hydrocarbon.

Eksempel 2

En gass bestående i det vesentlige av 20 volum% CO„ og re-sten CO og H2 fortes kontinuerlig i en mengde på 220.O00 Nm /24 timer gjennom en reaktor av den i fig. 2 viste type, og som inneholdt et på elektroinduktiv måte oppvarmet koksskikt ifolge eksempel 1. Den til reaktoren tilforte gass var forvarmet til skikttemperaturen, hvilken var ca. 800°C. Den reduserte gass som forlot reaktoren og som hadde passert gjennom skiktet, besto av CO, H og hydrocarbon, og deres mengde utgjorde ca. 283.OOO Nm /24 timer. Energi i en mengde på 100 MWh/24 timer ble tilfort på elektroinduktiv måte til koksskiktet med en frekvens på lOO Hz ved hjelp av en induksjonsspole ifolge eksempel 1. Til erstatning av den forbrukte koks ble tilfort kull av den i eksempel 1 angitte type, og i en mengde på ca. 35 tonn/24 timer og i lopet av samme tid ble uttatt 4 tonn aske fra reaktoren.

Eksempel 3

Til et på elektroinduktiv måte oppvarmet koksskikt, ifolge eksempel 1, som ble holdt i en reaktor av den type som er vist i fig. 3, og som ble holdt ved en temperatur på ca. 1500°C, mates kontinuerlig forredusert jernoxyd med en sammensetning som i det vesentlige tilsvarte FeO i en mengde på 72 tonn/24 timer sammen med kull av den type som ble angitt i eksempel 1, og som ble tilsatt i en mengde på 19 tonn/24 timer. Fra reaktorens underdel ble der avtappet smeltet råjern i en mengde på 55 tonn/24 timer, og med et carboninnhold på ca. 4 vekt%, sammen med smeltet slagg i en mengde på 6 tonn/24 timer. Fra reaktorens overdel ble avtrukket en i det vesentlige av hydrocarbon og carbonmonoxyd bestående gass i en mengde på 30.000 Nm 3 /24 timer. For a o dekke energibehovet for opprettholdelse av skikttemperaturen og for gjennomfdring av reduksjonen ble koksskiktet tilfort 90 MWh/24 timer ved hjelp av en induksjonsspole som beskrevet i eksempel 1 ved en frekvens på lOO Hz.

Eksempel 4

Jernoxydmateriale ble redusert på den i eksempel 3 beskrevne måte med den unntagelse at olje i en mengde på 20 tonn/24 timer ble forbrent i reaktoren ovenfor skiktet. Behovet for elektrisk energi sank derved til 70 MWh/24 timer for den samme mengde produ-sert råjern, mens samtidig gassmengden som ble trukket av fra reaktoren, dket til ca. 215.OOO Nm /24 timer, og den nevnte gass besto hovedsakelig av carbondioxyd og vann.

Eksempel 5

Til et på elektroinduktiv måte oppvarmet koksskikt, ifolge eksempel 1, som ble holdt i en reaktor av den i fig. 4 viste type og ved en temperatur på 15CO°C ble der tilfort i det vesentlige kontinuerlig jernskrot inneholdende 90 vekt% jernmetall i en mengde på ca. 200 tonn/24 timer sammen med kull av den i eksempel 1 angitte type og i en mengde på 7 tonn/24 timer. Fra reaktorens underdel ble avtappet smeltet råjern i en mengde på ca. 195 tonn/24 timer og ca.

0,5 tonn slagg/24 timer. Fra reaktorens overdel ble avtrukket i det vesentlige en gass bestående av carbonmonoxyd, hydrogen og hydrocarbon i en mengde på ca. 15.OOO Nm /24 timer. For å dekke energibehovet for opprettholdelse av skikttemperaturen samt for smeltning av skrotet og reduksjon av oxyderende bestanddeler derav, ble der tilfort 96 MWh/24 timer til koksskiktet ved hjelp av en induksjonsspole ifolge eksempel 1 og ved en frekvens på lOO Hz.

Eksempel 6

Til et på elektroinduktiv måte oppvarmet koksskikt, ifolge eksempel 1, som ble holdt i en reaktor av den i fig. 5 viste type,

og ved en temperatur på 1500°C, ble kontinuerlig tilfort smeltet fayalitslagg ved en temperatur på 1450°C og med et jerninnhold på ca. 50 vekt% i en mengde på ca. 200 tonn/24 timer sammen med kalksten i en mengde på ca. 90 tonn/24 timer og 45 tonn/24 timer av det kull som er beskrevet i eksempel 1. Fra reaktorens underdel ble der avtappet smeltet råjern i en mengde på 97 tonn/24 timer sammen med smeltet slagg i en mengde på 120 tonn/24 timer og med en sammensetning som i det vesentlige tilsvarte wollastonit. Fra reaktorens overdel ble der avtrukket en gass i det vesentlige bestående av carbondioxyd, carbonmonoxyd og hydrogen, og i en mengde på o 64.000 Nm 3/ 24 timer. For å dekke energibehovet for opprettholdelse av skikttemperaturen og for gjennomfdring av reaksjonene ble der tilfort 130 MWH/24 timer til koksskiktet ved hjelp av induksjonsspolen ifolge eksempel 1 ved en frekvens på lOO Hz.

Eksempel 7

Til et på elektroinduktiv måte oppvarmet koksskikt, ifolge eksempel 1, som ble holdt i en reaktor av den i fig. 5 viste type og ved en temperatur på 1500°C ble tilfort kontinuerlig en ved elektrisk kobberskjærstensmeltning erholdt slagg med en temperatur på 1250°C og inneholdende 10 vekt% Zn, 2 vekt% Pb, 43 vekt% FeO og re-

sten vesentlig SiO,,. Slagget ble tilfort i en mengde på ca. 150

tonn/24 timer sammen med 22 tonn/24 timer av det kull som ble beskre-

vet i eksempel 1, og kalksten ble tilfort i en mengde på 110 tonn/24 timer. Fra reaktorens underdel ble avtappet smeltet jern med lavt carboninnhold i en mengde på HO tonn/24 timer og med et silicium-innhold varierende mellom 2 og 6 vekt%, sammen med smeltet slagg i en mengde på 75 tonn/24 timer og med en sammensetning som i det vesentlige tilsvarte wollastonit. I koksskiktet ble der dannet en gass i en mengde på o ca. 54.OOO Nm 3/24 timer. For bortledning fra reaktoren av denne gass, som foruten H^, CO og C02 inneholdt 13 tonn Zn og 3 tonn Pb i dampform, ble gassen tilfort luft for oxydering av Zn- og Pb-innholdet. De derved erholdte metalloxyder ble fraskilt i

form av fint stov fra restene av gassen i en efterfolgende dampkjele-

og gassrenseanordning.

Claims (41)

1. Fremgangsmåte ved utforelse av varmekrevende kjemiske og/ eller fysikalske prosesser i et reaktorrom, inneholdende et i det vesentlige av et i prosessen deltagende materiale bestående skikt, hvorved i det minste en del av den for prosessen nodvendige energi dannes på elektroinduktiv måte i selve skiktet under utnyttelse av minst én utenfor reaktorrommet anbragt og av vekselstrom gjennom-strømmet induksjonsspole, karakterisert ved at man utnytter et skikt med en motstandsevne (?) i området 10 _4 og IO ohmm og en vekselstrom med lav frekvens, som er hdyst IO ganger nettfrekvensen, hvorved nettfrekvensen er 50 Hz, og at man opprettholder et forhold mellom skiktarealets minste tverrdimens jon (d) og det induktive felts inntrengningsdybde (<5) på mellom 0,2 og 2,5, hvilket forhold bestemmes av ligningen y- = k (0,54 - 0,35-<10>log5>), hvor k er et tall i området 1,1- 1,5, fortrinnsvis ca.

1,2.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at man anvender nettfrekvensen eller en frekvens som utgjor et heltallsmultiplum av nettfrekvensen.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en del av den for prosessen nodvendige varme tilfores reaktoren ved forbrenning av brennbare bestanddeler deri.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 1-3, karakterisert ved at man anvender et skiktmateria le i det vesentlige bestående av koks.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at den til-lempes i forbindelse med forkoksning av kull, som fortrinnsvis i dit minste hovedsakelig kontinuerlig mates gjennom reaktorrommet, hvorved den på induktiv måte erholdte varme dannes i en del av det materiale som forkokses som er i det•vesentlige fullstendig be-fridd for forgassbare bestanddeler.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 5, karakterisert ved at den dan-ande koks utmates fra reaktorrommet via en væskelås hvori koksen avkjoles.

7. Fremgangsmåte ifolge krav 5 eller 6, karakterisert ved at i det minste en del av forkoksningsgassen bringes til å passere gjennom i reaktorrommet forekommende forkokset materiale, i hvilket opprettholdes i det minste én for krakking av forkoksningsgassen nddvendig temperatur.

8. Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at den tilpasses i fdrbindelse med reduksjon og/eller carbonisering av et gassformig medium, hvilket bringes i det vesentlige til uavbrutt å passere gjennom det på induktiv vei oppvarmede koksskikt under suksessivt forbruk av dette.

9. Fremgangsmåte ifolge krav 8, karakterisert ved at skikttemperaturen holdes så hoy at den ved forbruket av koks i skiktet dannede slagg erholdes som en smelte ved reaktorrommets bunn, hvorved slaggsmelten avbrutt eller kontinuerlig avtappes fra reaktorrommet.

10. Fremgangsmåte ifolge krav 8 eller 9, karakterisert ved at det gassformige medium forvarmes ved indirekte varmeutveksling med den reduserte og/eller carboniserte gass.

11. Fremgangsmåte ifolge krav 7 - 10, karakterisert ved at gassen bringes til å passere nedover gjennom i reaktorrommet forekommende koks.

12. Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at den tilpasses i forbindelse' med reduksjon og eventuell etterfølgende o<p>pcar-cajixanisering av eller dannelse av carbider av fast, metalloxydholdig, særskilt jernoxydholdig eller kalsiumoxydholdig/materiale som tilfores det i reaktorrommet foreliggende koksskikt hvori induksjons-strdmmen dannes, hvorved det i'det minste i koksskiktet opprettholdes en slik temperatur at det metalloxydholdige materiale under reduksjon og smeltning samt eventuelt under oppcarbonisering eller'dannelse av carbider fra disse, fores gjennom koksskiktet under suksessivt forbruk av dette, hvorunder den dannede slagg- og metall- eller metall-carbidsmelte kontinuerlig eller avbrutt tappes fra reaktorrommet.

13. Fremgangsmåte ifolge krav 12, hvorved det metalloxydholdige materiale utgjdres av jernoxydmateriale, karakterisert ved at jern-oxydmaterialet tilfores reaktorrommet i forredusert tilstand, for--trinnsvis i i det minste til FeO forredusert tilstand.

14. Fremgangsmåte ifolge krav 12 eller 13, karakterisert ved at det metalloxydholdige materiale tilfores reaktorrommet i en slik finfordelt tilstand at det i det minste under innledningstrinnet av reduksjonen av samme holdes fluidisert av de i reaktorromiiiet dannede gasser.

15. Fremgangsmåte ifolge krav 4, karakterisert ved at den tilpasses i forbindelse med smeltning av stykk- eller oartikkelformig, helt eller delvis metallisk materiale, eksempelvis forreduserte metalloxyder, som jernsvamp eller metallskrot, som jernskrot, særlig lavverdig metallskrot, .som metallspon eller lignende, hvorved det nevnte materiale sammen med reduksjonsmiddel for erstatning av den ved prosessen forbrukte koks tilfores reaktoren hvori materialet nedsmeltes elektroinduktivt, og at det smeltede materiale passerer gjennom det således induktivt oppvarmede koksskikt under en eventuell sluttreduksjon av oxyderende deler av materialet og eventuelt at det smeltede metall oppcarboniseres under suksessivt forbruk av koksskiktet, hvorved det smeltede metall og dannet slagg erholdes i en under koksskiktet beliggende sone hvorfra metallet og slaggen kontinuerlig eller a<y>brutt avtappes fra reaktorrommet.

16. Fremgangsmåte ifolge krav 12 - 15, karakterisert ved at det faste, metalloxydholdige eller metalliske materiale forvarmes for det innfores i reaktorrommet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den tilpasses i forbindelse med utvinning av minst ett metall, som jern og silicium, fra en smelte som inneholder et av de nevnte metaller i oxydbunden form, eksempelvis en slagg, hvorved smeiten tilføres koksskiktet, og oppholdstiden for smeiten samt temperaturen i koksskiktet innstilles slik at det nevnte oxydbundne metall utreduseres under suksessivt forbruk av koksskiktet og erholdes i smeltet form i en under koksskiktet liggende sone, hvorfra dette sammen med nydannet og eventuelt resterende slagg kontinuerlig eller avbrutt tappes ut fra reaktorrommet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den tilpasses i forbindelse med utvinning av ett forholdsvis lettflyktig metall eller metallforbindelse, eksempelvis bestående av henholdsvis inneholdende i det minste et av metallene zink, bly, arsen, antimon, cadmium og tinn, fra en smelte som inneholder minst et av de nevnte metaller i oxyd- og/eller sulfidform, eksempelvis en slagg, som en ved smeltning av kobbermalm erholdt slagg, hvorved smeiten bringes til å passere gjennom det induktivt oppvarmede koksskikt, og at oppholdstiden og temperaturen i koksskiktet inn-tilles slik at metalloxydet under suksessivt forbruk av koksskiktet reduseres, og metallet fordampes henholdsvis metallforbindelsen fordampes.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvorved smeiten ytterligere inneholder minst ett oxydbundet, forholdsvis tungflyktig metall, som jern eller silicium, karakterisert ved at oppholdstiden for smeiten og temperaturen i koksskiktet innstilles slik at det nevnte oxydbundne metall utreduseres under suksessivt forbruk av koksskiktet og erholdes i smeltet form i en under koksskiktet liggende sone, hvorfra dette sammen med behandlet slagg kontinuerlig eller avbrutt avtappes fra reaktorrommet.

20. Fremgangsmåte ifolge krav 18 eller 19, karakterisert ved at det fordampede metall eller metallforbindelsei oxyderes ved oxyderende forbrenning av brennbare bestanddeler i reaktorrommet og gjenvinnes i oxydform fra forbrenningsgassene utenfor reaktoren.

21. Fremgangsmåte ifolge krav 18 eller 19, karakterisert ved at det fordampede metall eller metallf orbindelsoi fores ut av reaktorrommet og utvinnes i fast eller flytende form ved kondensering utenfor dette.

22. Fremgangsmåte ifolge krav 12 - 21, karakterisert ved at metallsmelten eller metallcarbidsmelten og slaggsmelten avtappes hver for seg.

23. Fremgangsmåte ifolge krav 9 - 22, karakterisert ved at et skikt av smeltet slagg bibeholdes under koksskiktet og av at varme utvikles induktivt også i slaggsmelten.

24. Fremgangsmåte ifolge krav 8 - 23, karakterisert ved at den i koksskiktet forbrukte koks erstattes i det vesentlige kontinuerlig.

25. Fremgangsmåte ifolge krav 24, karakterisert ved at koks for erstatning av den forbrukte koks i skiktet fremstilles i reaktorrommet ved tilfbrsel av kull til og forkoksning av kullet i dette.

26. Fremgangsmåte ifolge krav 5 - 7 og 25, karakterisert ved at kullet forvarmes, fortrinnsvis under det påbegynnende forkoksnings-forlbp, ved at brennbare bestanddeler forbrennes i reaktorrommet og at forbrenningsgassenes varme ved stråling og konveksjon overfores til kullet.

27. Fremgangsmåte ifolge krav 5 - 26, karakterisert ved at hydrocarbon tilfores reaktorrommet.

28. Fremgangsmåte ifolge krav 27, karakterisert ved at hydrocarbon bringes i kontakt med koksen og/eller kullet som undergår forkoksning, og at dette materiale i det minste holdes ved en slik temperatur at hydrocarbonet krakkes og avstedkommer carbonutfelling på koksen.

29. Fremgangsmåte ifolge krav 3 - 28, karakterisert ved at den ved den nevnte forbrenning av de brennbare bestanddeler utviklede varme, som ikke opptaes av materialet i reaktorrommet, gjenvinnes x en deri anordnet strålingsdel.av én til reaktoren til knyttet dampkjele.

30. Fremgangsmåte ifolge krav 5 - 28, karakterisert ved at i det minste en del av de i reaktorrommet dannede brennbare gasser utnyttes for produksjon av damp eller elektrisk energi, eksempelvis ved hjelp av damp- eller gassturbin, passende varmluftsturbin.

31. Fremgangsmåte ifolge krav 30, karakterisert ved at den dannede elektriske energi utnyttes for prosessens energitilførsel.

32. Fremgangsmåte ifolge krav 1 - 31, hvorved utnyttes en reaktor med veggorgan som adskiller induksjonsspolen fra reaktorrommet og som utviser en viss gassgjennonttrengélighet, karakterisert ved at det til nevnte veggorgan fores en gass som står under et trykk som overstiger det hdyeste trykk som hersker i den innenfor induksjonsspolen liggende sone av reaktorrommet, og hvilken gass mangler evnen til å opprettholde elektrisk ledende forbindelse mellom spoleviklingene.

33. Fremgangsmåte ifolge krav 32, karakterisert ved at den til veggorganene tilførte, under trykk stående gass hindres fra å stramme ut gjennom veggorganene i retning fra reaktorrommet.

34. Fremgangsmåte ifolge krav 33, karakterisert ved at i det minste det av induksjonsspolen dekkede parti av reaktoren holdes innesluttet i et trykkammer.

35. Fremgangsmåte ifolge krav 34, karakterisert ved at gassen fores til veggorganene via trykkammeret.

36. Fremgangsmåte ifolge krav 33, karakterisert ved at området mellom tilgrensende spoleviklinger avtettes mot den atmosfære som omgir reaktoren, og at gassen tilfores innenfor nevnte avtettede område.

37. Fremgangsmåte ifolge krav 32 - 35, karakterisert ved at man anvender én av flere, hoyst 180° omsluttende element oppbygget induksjonsspole.

38. Fremgangsmåte ifolge krav 32 - 37, karakterisert ved at man anvender én av flere delspoler oppbygget induksjonsspole.

39. Fremgangsmåte ifolge krav 32 - 38, karakterisert ved at hver spolevikling anordnes i ett plan.

40. Fremgangsmåte ifolge krav 38 eller 39, karakterisert ved at tilgrensende delspoler gis forskjellig spolingsretning og at nær hverandre liggende ender av tilgrensende delspoler tilsluttes samme punkt i strdmforsyningssysternet.

41. Fremgangsmåte ifølge krav 32-40, karakterisert ved at man anvender en i det vesentlige inert gass som har et slikt oxygen- eller hydrogenpotensial at carbonutfelling forhindres i det minste på de mot induksjonsspolen beliggende partier av veggorganene.