176773. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd és/vagy folyékony, szén- és/vagy szénhidrogéntartalmú közegeknek vasfürdős reaktorban történő folyamatos elgázosítására
11 176773 12 gázt nyerhetünk, amelynek C02, H20 és CH4 tartalma különlegesen alacsony. Szükség esetén kialakítható a vasfürdőben 4% körüli, vagy 0,05% körüli széntartalom is, ha különleges követelmények lépnek fel. Ha a vasfürdőben a széntartalmat alacsony értéken tartjuk, az azzal az előnnyel jár együtt, hogy a szén egy részének C02-vé történő elégésével az eljárás hőegyensúlya kiegyenlíthető. Másfelől ugyanakkor a gázok C02-tartalma is csökkenthető. A találmány szerinti eljárással nyerhető gázok különösen alkalmasak kohászati felhasználásra, például nagyolvasztóban történő alkalmazásra vagy vasérc redukciójához. Az ilyen gázoknak vasérc redukciójánál történő felhasználása az utóbbi időben fokozott jelentőséget nyert. Ennek szintén az az oka, hogy igen nagy mértékben elterjedtek az úgynevezett direkt redukciós eljárások, amelyekkel vasbrikettet vagy vasszivacsot állítanak elő. Ezen túlmenően kísérletképpen bevezették a nagyolvasztókban a redukálógázok alkalmazását a koksz egy részének helyettesítésére. A találmány szerinti eljárás jelentős előnyökkel rendelkezik a redukálógázok egyéb módon, például föld gázból történő előállításával szemben. Ilyen vonatkozásban az eljárás legfőbb előnye abban rejlik, hogy az előállított gázokat nem szükséges a nemkívánatos alkotóktól költséges eljárások segítségével megtisztítani, es a gáz olyan hőmérsékleten és nyomáson áll rendelkezésre, hogy alkalmazása kohászati folyamatokban közvetlenül lehetséges. Ez a körülmény elsősorban gazdaságossági szempontokból igen jelentős. Ugyanakkor viszont igen nagyjelentőségű az is, hogy a gázok szükséges tisztasága együtt jár a kívánt hőmérséklettel és nyomással. Ha tudniillik a kívánt hőmérsékletű és nyomású gáz rendelkezésre állna ugyan, de nemkívánatos szennyezőket tartalmazna, akkor a gázt előbb le kellene hűteni, azután tisztítani és végül ismét a szükséges hőmérsékletre melegíteni. A találmány szerinti eljárással előállított, lényegében szénmonoxidból és hidrogénből álló redukálógáz, amely adott esetben még bizonyos mennyiségű semleges gázokat is tartalmazhat, közvetlenül alkalmazható tehát kohászati eljárásoknál. A találmány szerinti vasfürdős reaktor célszerűen úgy van kialakítva, hogy a kohászati célokra szükséges redukálógáz nyomásának megfelelő nyomáson üzemeljen. Az ilyen, például redukáló eljárásokhoz szükséges túlnyomással üzemelő vasfürdős reaktorban egyúttal elkerülhető az a veszély is, hogy a rosszul szigetelt helyeken szennyező gázok kerüljenek a reakciótérbe vagy az elvezetett gázba. Ha a találmány szerinti vasfürdős reaktorral előállított gázkeveréket vasérc redukálásához használjuk fel, vigyázni kell arra, hogy a termékgáz igen kis mennyiségű C02-t és H20-t tartalmazzon, minthogy ezen kísérőanyagok már kis mennyiségben is jelentős mértékben rontják a redukáló eljárás hatásfokát. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával ez a követelmény messzemenően kielégíthető, minthogy az így előállított gázok nem tartalmaznak C02 és H20 szenynyezőket. Tartalmaz a gáz bizonyos mennyiségű vasgőzt, amely azonban a kohászati eljárások során, főként vasérc redukciójánál egyáltalán nem zavaró. A vasgőz ugyanis a gáznak az ércen történő átáramlása során kicsapódik. A vasfürdős reaktort elhagyó gázok hőmérséklete általában 1350—1450 C° között van. A találmány szerinti eljárás ebben a vonatkozásban rendkívül rugalmasan kezelhető, és a gázok hőmérséklete igen széles tartományban, például 1250 és 1600 C° között változtatható. A hőmérséklet változása érhető el az elgázosítandó közegekhez vezetett meleggel, a vasfürdős reaktorban szénmonoxiddá és hidrogénné átalakuló széndioxid és/vagy vízgőz hozzávezetésével, az oxigéntartalmú közeg előmelegítésével vagy olyan anyagok bevezetésével, amelyek oxidációja exoterm folyamat. Ha a kohászati eljárás, illetve folyamat, amelyhez az előállított gázt felhasználjuk alacsonyabb hőmérsékleten játszódik le, mint a termékgáz hőmérséklete, a gáz igen könnyen lehűthető a vasfürdős reaktor elhagyása után. A hűtés a szokásos módon hőcserélőben végezhető. Megoldható azonban a termékgáz lehűtése egyéb módon is, például úgy, hogy a gázhoz a vasfürdős reaktor elhagyása után hideg, semleges gázt, például nitrogént keverünk. Különösen előnyösnek bizonyult nitrogén hozzáadása a termékgáznak nagyolvasztóban történő felhasználásakor. Előnye még ennek a megoldásnak az is, hogy a nitrogén olcsó gáz, amely egy fémkombinátban az oxigéngyártásból adódóan rendszerint rendelkezésre áll. A nitrogén hozzáadásával egyúttal megtartható az eljárás során keletkezett hő a folyamatban. További előnye ennek a megoldásnak még az is, hogy a redukálógáznak a hamuképzésre mutatott hajlamát, különösen nagy szénmonoxidtartalmú gáz esetén, a nitrogénbevezetés az úgynevezett Boudouard-reakció fellépése következtében messzemenően elnyomja. További megoldás a keletkezett gáznak a kívánt hőmérsékletre történő lehűtésére már lehűlt redukálógáz hozzákeverése. Bizonyos direkt redukáló eljárásoknál a redukálóberendezést elhagyó redukálógáz alacsony hőmérsékleten lép ki, és közbülső hűtés nélkül, egyszerű vegyi úton megtisztítható a széndioxid- és hidrogéntartalomtól. Az így nyert tiszta, azonban hideg redukálógáz igen előnyösen felhasználható a vasfürdős reaktorból kilépő, magas hőmérsékletű redukálógáz hűtésére. Természetesen a találmány szerinti eljárással előállított gázok nemcsak az ismertetett célokra, hanem bármilyen más alkalmas célra felhasználható. Ilyen felhasználási területet jelent például a gázoknak hűtőgázként történő felhasználása, például hőerőművekben. Minthogy az előállított gáz igen nagy tisztaságú, felhasználható a vegyipar legkülönbözőbb területein is. Alkalmazható például szintézisgázként metanol előállításánál vagy hidrogénforrásként ammóniaszintézis és hidratálás során. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti vasfürdős reaktor egy kiviteli alakjának függőleges metszete, a 2. ábra egy négy csőből álló fúvókarendszer függőleges metszete, a 3. ábra egy három koncentrikus csőből álló fúvókarendszer hosszmetszete, a 4. ábra terelőelemekkel ellátott, csak gyűrűalakú áramlási terekkel kiképzett fúvókarendszer hosszmetszete, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
