176773. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd és/vagy folyékony, szén- és/vagy szénhidrogéntartalmú közegeknek vasfürdős reaktorban történő folyamatos elgázosítására
7 176773 8 a következő járatban oxigént, és a legkülső járatban folyékony vagy gáz alakú védőközeg vezethető. A bevezetett anyagok járulékos keverését lehet elérni például azáltal, hogy a fúvókarendszer hengergyűrű alakú tereiben, különösen azokban, amelyekben az elgázositandó közeget vezetjük, terelőelemeket építünk be, amelyek a kilépő anyagnak egy bizonyos fordulatot adnak. Az elgázosítandó közegeket, és az oxigént, illetve az oxigént tartalmazó közeget már a vasfürdőbe történő belépésük előtt össze lehet keverni. Biztonsági okokból ezt az összekeverést csak a vasfürdő közvetlen közelében, célszerűen a fúvókában ajánlatos elvégezni. A reakcióban részt vevő anyagokat két vagy több külön fúvókán át is be lehet vezetni a fémfürdőbe. Ha az elgázosítandó közeg szénhidrogén, nem szükséges feltétlenül több koncentrikus csőből álló fúvókát alkalmazni. Megoldható a bevezetés olyan fúvókával is, amely egyetlen csőből áll. Oxigén bevezetése esetén azonban, ha az alkalmazott fúvókának legalább két koncentrikus csőből kell állni, hogy a bevezetett oxigén körül védő közeget áramoltathassunk. A salakképző anyagoknak a vasfürdős reaktor fenékrészébe beépített fúvókákon át történő bevezetése a vasfürdő felszínén úszó kéntelenítő hatású salakrétegbe különböző módokon történhet. Megoldható a bevezetés például oly módon, hogy a salakképző anyagot, célszerűen mészport mészkő, illetve dolomit hozzákeverésével vagy anélkül az oxigénárammal együtt vezetjük. A bevezetés egy másik módja szerint finomszemcsés salakképző anyagot finomszemcsés szénporral vagy szén hidrogénnel keverünk a vasfürdős reaktor reakcióterébe történő bevezetés előtt, és az így előállított keveréket juttatjuk a fémfürdőbe. Az eljárás során kívánatos folyamatos, egyenletes elgázositás hosszú időn keresztül csak úgy valósítható meg, hogy a salak és a vasfürdő között fellépő koncentrációkülönbségeket, sőt adott esetben magában a vasfürdőben létrejövő koncentrációkülönbségeket figyelembe vesszük. Ezek a koncentrációkülönbségek ugyanis a gázképződés és a gázösszetétel változását vonják maguk után. Ezeket a nehézségeket oly módon lehet kiküszöbölni, hogy a reakcióban részt vevő anyagokat pulzáló nyomással vezetjük be a vasfürdőbe. Az anyagok rövid ideig tartó pulzáló nyomás melletti bevezetésével igen gyorsan vissza lehet állítani a normális üzemi körülményeket. A legtöbb esetben elegendő mintegy 10 nyomáshullám percenként. Természetesen a nyomáshullámok amplitúdója tetszőlegesen változtatható, de bármilyen amplitúdó esetén is csak rövid ideig célszerű az alkalmazása. Alkalmazható viszont a pulzáló nyomással történő bevezetés a reakcióban részt vevő anyagok jobb keveredésének elérésére is. A bevezetésnél a bevezetési nyomást a fúvókánál egy minimális középértékre állítjuk be. Ez az érték csak kis mértékben kell meghaladja a reaktorban jelenlevő ferrosztatikus nyomást, illetve az arra szuperponálódó munkatér-nyomást. Erre az alapnyomásra lehet azután szuperponálni ennek az értéknek mintegy ötszörösét, periodikusan. A folyamatos elgázosítás során fontos, hogy a vasfürdőt mindig a kívánt hőmérsékleten tartsuk. A vasfürdő lehűlése rendkívül hátrányosan befolyásolja a gázképződést és bizonyos esetekben oda vezethet, hogy a gázképződés egyáltalán nem játszódik le. Ez a probléma különösen szén- és/vagy szénhidrogén-tartalmú közegek alkalmazásánál jelentkezik, amikor is az elgázosítás nem exoterm folyamatként játszódik le. Másfelől viszont éppen a kis fűtőértékü szenek, például a barnaszén vagy az ugyancsak kis fűtőértékű nehézolajfrakciók felhasználása és elgázosítása igen fontos gazdaságossági követelmény. Kézenfekvő lenne a kis fűtőértékű tüzelőanyagok elgázosítása során külső energiát felhasználni, például az acélgyártás során alkalmazott ívfényt vagy indukciós hevítést. Ugyancsak kézenfekvőnek látszik az előállított gáz egy részét elégetni és a szükséges energiát igy biztosítani. A találmány szerinti eljárás alkalmazása során azonban kiderült, hogy sem járulékos hevítőberendezésekkel, sem a gázok elégetésével nem érhető el számottevő energia-hozzávezetés. Ennek oka minden bizonnyal a vasfürdőben jelenlevő igen nagy energiasűrűség. Vizsgálataink során meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a fenti probléma úgy oldható meg, hogy a vázolt lehetőségekkel ellentétben a vasfürdős reaktorban a hőmérséklet csökkenése úgy akadályozható meg, hogy a vasfürdőben lejátszódó oxidációs folyamatokhoz energiában gazdagabb anyagokat vezetünk. Olyan szénfajták felhasználása esetén, amelyek elgázosításuk során a vasfürdő lehűlését eredményezhetik, elvégezhető ezen anyagok olyan átalakítása, illetve előkészítése, amelynek következtében az elgázosítás során a vasfürdős reaktorban nem szükséges külső energiaforrás felhasználása. A fenti lehetőség egyik megvalósítása úgy történhet, hogy a kis fűtőértékü szenet kiszárítjuk és/vagy előhevitjük, és csak ezután vezetjük be a vasfürdős reaktorba. A másik lehetőség például az, hogy a kis fűtőértékű szénhez karbont keverünk hozzá. Adott esetben hozzákeverhetünk nagy fűtőértékü szeneket is, például antracitot. Előnyösnek bizonyult ilyen esetben például koksz hozzákeverése is. Rendkívül előnyös lehet a vasfürdőhöz járulékos mennyiségben karbont, előnyösen koksz formájában beadagolni. A kokszot bevihetjük por alakban az elgázosítandó közeggel együtt. Megoldható a bevitel darabos formában is, a fürdőbe fölülről történő beszórással. A felhasználandó koksz mennyiségének csökkentése érdekében célszerű a kokszot előmelegíteni. Megoldható a találmány szerinti eljárással a vasfürdőbe olyan anyagok folyamatos bevitele is, amelyek oxidációja erősen exoterm. Előnyösen lehet alkalmazni ilyen célra olyan közegeket, amelyek nagy reakcióhővel rendelkeznek, és olyan oxidációs termékeket biztosítanak, amelyek a salak összetételét kedvezően befolyásolják. Ily módon lehet például alumíniumot vagy szilíciumot bevezetni az elgázosítandó közeggel együtt vagy attól elválasztva. Ha például 10 g alumíniumot adagolunk be 1 kg szénhez, ez 75 kalóriának a vasfürdőbe történő bevezetését jelenti. Különösen kedvező anyag ilyen szempontból a kalciumkarbid, amely a vasfürdőben szénmonoxiddá és kalciumoxiddá alakul át. A szénmonoxid igen kívánatos termék az elgázosítás során, a kalciumoxid pedig a kéntelenítő salakban általában felhasznált anyag. Kalciumkarbid alkalmazásával tehát sem az előállított gáz, sem a salak nem dúsul fel nem kívánatos szennyezőkkel. Az előbb említett vagy azokhoz hasonló hőhordozók 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
