188685. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vasfürdő reaktorban szén-monoxidot és hidrogént tartalmazó, éghető gáz termelésére
1 188 685 2 Előnyösen több gázsugarat irányítunk a fürdőfelületre. A befúvás a fürdőfelülettől nagyobb távolságra történik és a gázsugarak körülbelül a fürdőfclszín közepére irányulnak. Döntő, hogy a fürdőfelszín felett a gáztérben a gázsugár útja elegendő hosszú legyen. Normális körülmények között a gázsugár fúvókái és a fürdő felszíne között mintegy' 2 m távolságot kell betartani. A fúvókák a tűzálló falazatban a vasfürdó'reaktor felső tartományában vannak elhelyezve. A fúvókák — főleg levegő befúvásánál - egyszerű csőből, vagy pedig - például technikai tisztaságú oxigéngáz bevezetésekor - két koncentrikus csőből állhatnak. Az utóbbi kivitelezés eseten az oxigén a központi csövön át áramlik és a fúvóka megvédése céljából a gyűrűs résen át kis mennyiségű nitrogént, szén-monoxidot, inaktív gázt, szénhidrogént vagy hasonlót vezetünk be (az oxidáló gázra vonatkoztatva 0,1-5% mennyiségben). A találmány szerinti eljárás egy előnyös alkalmazása abban áll, hogy a vasfürdőreaktorban kéntartalmú tüzelőanyagokból messzemenően kénmentes gázt állítunk elő kazán- és fűtőberendezésekben való elégetéshez, például áramtermelés céljára. Eközben a ként a vasfürdőreaktorban egy kalcium-oxid-tartalmú salak veszi fel. A szükséges salakképző anyagokat, különösen kalciurnoxidot, előnyösen porformában adjuk hozzá a vasfürdő felülete alatt bevezetett oxigéntartalmú gázokhoz. Ugyancsak a találmány körébe tartozik az a megoldás, mely szerint a salakképző anyagokat a tüzelőanyagokkal keveijük el, vagy a kalcium-oxidot hordozógázzal külön vezetjük be. A képződött salakot, melyben a tüzelőanyagok hamualkotórészei is feldúsulnak, szakaszosan távolítjuk el a vasfürdőreaktorból, vagy a hőegyensúly megjavítása céljából — a 25 20 584 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás szerint folyékony állapotban kéntelenítjük és a vasfürdőreaktorba ismét folyékony állapotban vezetjük be. A találmány szerinti eljárással, a felhasznált tüzelőanyagtól függően, például a következő összetételű gáztermékek nyerhetők. Körülbelül 10% hamut és 1 % ként tartalmazó 1 t koksz elgázosításához 300 °C-ra előmelegített, körülbelül 2400 m3 levegőt vezetünk be a vasfürdőbe a fürdő felszíne alatt és egyidejűleg azonos hőmérsékletre előmelegített 2400 m3 levegőt fúvatunk a fürdőre. A vasolvadék hőmérséklete körülbelül 1400 ‘T és széntartalma körülbelül 2%. 1 t kokszból 5500 m3 gáz képződik, amely körülbelül 25% szén-monoxidból, körülbelül 6% szén-dioxidból, körülbelül 69% nitrogénből, körülbelül 0.002% kénből áll és hőmérséklete 1400 °C. tüzelhető el kazánberendezésekben. A 78% szenet, 5% hidrogént, 7% oxigént, 5.% hamut tartalmazó gázszén elgázosításakor képződő gáz összetétele: 19,0% szén-monoxid, 4,8%. hirdogétr, 4,6% széndioxid, 66,5%. nitrogén. 54,0 súly% szenet, 4,9 súly';» hidrogént, 23,6 súly% oxigént, 5,9 súly% hamut, 0,4 súly'% ként tartalmazó és 2,38* 104 kJ fűtőértékű energiaszegény barnaszenet 300 °C hőmérsékletű levegővel a találmány szerinti eljárás segítségével vasfürdőreaktorban elgázosítva 21,4 térfogat% szén-monoxidot, 6,2 térfogat% hidrogént, 5,4 térfogat;» szén-dioxidot, 6,2 térfogatié vizet, 60,7 terfogat% nitrogént, 20 ppm ként tartalmazó és 3,377 kJ/m3 fűtőértékű gázt kapunk. KénteJenítés céljából 1 t szénhez körülbelül 9 kg kalcium-oxidot vezetünk be a vasfürdőreaktorba. Az oxigéngáz találmány szerinti alkalmazása mindig akkor bizonyul előnyösnek, ha energiadús, kevés nitrogént tartalmazó gázt kívánunk előállítani, vagy ha az elgázosításhoz a vasfürdőreaktorban különösen energiaszegény tüzelőanyagokat alkalmazunk. Hogy a vasfürdőreaktorban az elgázosításnál milyen oxigénhordozó gázokat használunk, vagy tiszta oxigént alkalmazunk, elsősorban gazdaságossági szempontok és a termelt gázok felhasználásának figyelembevétele alapján döntjük el. Az elgázosításnál és a folyamat energiamérlegének kiegyenlítésénél nem jelentkeznek eljárástechnikai problémák a képződött gázoknak a reaktor gázterében való részbeni elégetése miatt és különböző oxigéntartalmú közegek alkalmazásakor, a találmány szerinti eljárásnak megfelelően. A találmány egy további, különösen előnyös kivitelezése abban áll, hogy a reaktorban levő olvadékhoz kötött vagy nem kötött formájú vasat tartalmazó anyagokat, például ércet adunk, folyékony vas (nyersvas) előállítása és egyidejűleg gáz termelése céljából. A találmány szerinti eljárás ilyen kivitelezésénél a vasfürdőreaktorban képződött gázok részleges utóelégetéséből származó hőt legalább részben a vastartalmú anyagok, különösen érc redukciójára használjuk fel. A reaktorban levő vasolvadékhoz a széntartalmú, szilárd vagy folyékony tüzelőanyagokon, valamint oxigéngázon és salakképző anyagokon kívül további anyagokat, például ércet adunk, amely legalább részben oxid-formájú vasat tartalmaz. Ezen találmány szerinti cljárásváltozat alapvető gazdasági előnye abban áll, hogy kis technikai ráfordítással az ércet viszonylag kis mennyiségű szénnel közvetlenül redukáljuk és ugyanakkor sokoldalúan felhasználható gáz képződik. 1 í vasnak vasérc redukciója útján történő előállításához 1,1 t szén (összetétele körül bel ül 78% szén, 5% hidrogén, 3%. víz, 5% hamu, 5%. oxigén, 1% kén cs fűtőértéke 3,1425* 104 kJ per nr3) szükséges. Egyidejűleg iparilag értékesíthető gáz képződik, melynek összetétele körülbelül 51% szén-monoxid, 14%, szén-dioxid, 14%, hidiogcn, 14%. víz cs fűtőérteke mintegy 8,8■ 103 kJ/m3. így a találmány szerinti eljárással egymással kombinálva gazdasági szempontból optimálisan állíthatunk elő vasat és gázt a vasfürdőreaktorban. 11a például hasonló műveletet hajtunk végre anélkül, hogy a vasfürdőben képződött gáz részleges utóelégctéséből származó energiát a találmány szerint visszavezetnénk, 1 t vasnak vasércből való előállításánál ugyanabból a szénfajtából körülbelül 3 tonnára lenne szükség. A kohógáz összetétele ekkor 70% szén-monoxid, Ifi szén-dioxid, 21% hidrogén, 1% víz és fíítőértéke körülbelül 1,1313*104 kJ/m3 lenne. A vasérc redukciójára és folyékony vas előállítására alkalmas további ismert többlépcsős eljárások, például a 24 01 909 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilván osságrahozatali irat szerinti eljárás hátránya, hogy a képződő gázok alacsony fűtőénékük következtében csak alárendelt célokra használhatók fel, költségszempontból hátiányos energiadús gázok hozzákeverése nélkül. Ilyen folyamatnál 1 t vas előállításához körülbelül 650 kg szén szükséges. Ekkor körülbelül 41% szén-monoxidot, 30%, szén-dioxidot, T8% vizet, 10% hidrogént tartalmazó és4,61.103 kJ/m3 fűtőértékű gáz keletkezik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
