DE1226545B

DE1226545B - Verfahren zur Herstellung eines hauptsaechlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden, kohlendioxydarmen Gases aus Kohlenwasser-stoffen

Info

Publication number: DE1226545B
Application number: DEH35709A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ludwig Von Bogdandy; Dipl-Ing Heinz-Dieter Pantke
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1959-02-24
Filing date: 1959-02-24
Publication date: 1966-10-13

Description

Verfahren zur Herstellung eines hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden, kohlendioxydarmen Gases aus Kohlenwasserstoffen Verfahren zur Herstellung von hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltendem Gas aus Kohlenwasserstoffen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere ist es bekannt, dabei mit einer zweistufigen Reaktion zu arbeiten, deren erste zwecks Vermeidung einer Rußbildung als Teilverbrennung in einer hochturbulenten zyklonartigen Wirbelkammer und deren zweite in einem nachgeschalteten aufgeheizten Reaktionsr.aum erfolgt.
Die zum vollständigen Reaktionsablauf erforderliche Wärme sucht man dadurch zuzuführen und gleichzeitig die Rußbildung weiter zu unterdrücken daß man in der ersten Stufe mit einem zumeist beachtlichen Sauerstoffüberschuß arbeitet. Auf diese Weise entsteht jedoch im Ergebnis ein kohlendioxyi#-reiches Gas, welches für viele Zwecke, z. B. als Reduktion-sgas für metallg,rgische#.Zwecke, nicht unmit,-telbar brauchbar ist. liÜ Übriigenliährt man-di e- iweite Stufe im allgemeinen katalytisch, um mit niedrigen Temperaturen arbeiten und dadurch die Rußbildung ebenfalls weiter unterdrücken zu können. Bei katalytischen Verfahren treten aber störende Kontaktvergiftungen auf. Auch stört die niedrige Temperatur dort, wo die fühlbare Wärme des Produktionsgases ausgenutzt werden soll, insbesondere also wiederum dort, wo das Produktionsgas als Reduktionsgas für metallurgische Zwecke unmittelbar eingesetzt werden soll.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein kohlendioxydarmes und wasserdampfarmes, insbesondere als Reduktionsgas geeignetes Gas aus Kohlenwasserstoffen herzustellen und dabei jede Rußbildung zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hauptsächlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthaltenden kohlendioxyd- und wasserdampfarmen Gases durch zweistufige Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff, wobei ein im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen bestehendes Gas in einer ersten zyklonbrennerartigen Wirbelkammer bei hoher Turbulenz mittels eines im wesentlichen aus Sauerstoff und gegebenenfalls Inertgasen bestehenden Gases, insbesondere mittels Luft, ohne wesentliche Vorwärmung der Ausgangsgase, unvollständig verbrannt und das erhaltene heiße Gasgemisch ohne wesentliche Zwischenkühlung in einen nachgeschalteten zweiten Reaktionsraum übergeführt und dort ohne Zufuhr weiterer Reaktionsteilnehmer vollends umgesetzt wird. Erfindungsgemäß wird zumindest eines der Ausgangsgase mit einer 30 ni/sec übersteigenden Geschwindigkeit in die Wirbelkammer eingeführt, das Atomverhältnis C.- 0 in den gesamten Ausgangsgasen auf nahezu 1 eingestellt und der zweite Reaktionsraum als katalysatorfreier, auf etwa 13001 C aufgeheizter Cowper ausgebildet.
Das beim erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gas ist wegen seines geringen Gehaltes an Kohlendioxyd und wegen seiner hohen Temperatur geeignet, unmittelbar in einen metallurgischen Prozeß als Reduktionsgas eingeführt zu werden.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß überraschenderweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die hohe Strömungsgeschwindigkeit von zumindest einem der Reaktanden und die dadurch bedingte Turbulenz und innige Durchwirbelung der Reakt'anden in der zyklonartigen Wirbelkammer auch ohne Sauerstoffüberschuß zur Unterdrückung der Rußbildung ausreicht und infolge der hohen Temperatur in der zweiten Reaktionsstufe, in der eine endotherriie Reaktion abläuft, eine vollständige Homogenisierung der Zusammensetzung der Produktgase im Sinne einer Bildung von ausschließlich Kohlenmonoxyd und Wasserstoff erfolgt.
Die Erfindung sei zunächst an Hand eines Beispiels erläutert: Bläst man in eine z. B. horizontal liegende zylindrische, zyklonbrennerartig ausgebildete und mit Schamotte ausgekleidete Wirbelkammer von etwa 200 mm lichtem Durchmesser und 55 mm Wandstärke sowie etwa 500 mm Länge ohne Vorerwärmung tangential pro Stunde etwa 27 Nin3 Sauerstoff als Umformungsmittel und ein umzuformendes kohlenwasserstoffreiches Gas in Mengen von 100 Nms/Std., z. B. ein Restgas aus Koksofenaas der Zusammensetzung 53'% CH4, 14 % H2, 12 % CO, 1 "/o, CO2, ein und arbeitet man, in dieser Brennkammer, mit Eintrittsgeschwindigkeiteir des Sauerstoffs von 33 m/see und des Restgases von 14 in/sec, so erhält man am Austritt der Brenukammer ein Gas von der Zusammensetzung 10 ID/o CH4, 32 % 142, 25 % CÖj - 7 % CO '10% H.0.
2e Die Temperatur dieses Gasgemisches am Austritt der Brennkammer liegt bei etwa 10001 C. Führt man dieses Gasgemisch nunmehr, --in--einen- -C-,awpe4 -der auf etwa 1300' C aufgebeizt ist, so erfolgt eine Restums - etzung, und es entsteht im Ergebnis ein Gas der Zusammensetzung 1 29 3 '14 H2 2'lo-(#'i4':#P'/QH2130v/oCO 20/öC0 0 welches sich durch seinen geringen C02-Gehalt auszeichnet und infolge seiner verhältnismäßig hohen -Temperatur- von über 1000-0 C- für die Erzreduktion direkt geeignet ist.
Das ..erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise in einer Vorrichtung durchgeitihrt, die aus einem eow-pdr-'-init--un . mittelbar- vorgesetzter zyklonbrennerartiger Wirbelkammer mit tangentialen Einführungsstutzen für die Kohlenwasserstoffe bzw. Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase besteht.

Claims

Patentänsprüche:' 1. Verfahren zur Herstellungl eines'hauptsächlieh Kohlenmonoxyd und Wasserstoff -enthaltenden kohlendioxyd- und wasserdampfarmen Gases durch zweistufige Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff, wobei ein im wesentlichen aus Koblenwasserstoffen bestehendes Gas in einer ersten zyklonbrennerartigen Wirbelkammer bei hoher Turbulenz mittels 'eies im- wesentlichen aus Sauerstoff und gegebenenfalls Inert-,gasen bestehenden Gases, insbesondere mittels Luft, ohne wesentliche Vorwärmung der Ausgangsgase, unvollständig verbrannt und das erhaltene heiße Gasgemisch ohne wesentliche Zwischenkühlung in einen nachgeschalteten zweiten Reaktionsraum übergeführt und dort ohne Zufuhr weiterer Reaktionsteilnehmer vollends umgesetzt -wird, dadurch gekennzeichnet; daß zumindest eines der Ausgangsgase mit einer 30m/see übersteigenden Geschwindigkeit..in die Wirbelkammer eingeführt wird, das-Atomverhältnis C: 0 in den gesamtdn Ausgangsgasen auf nahezu 1- eingestellt wird und der zweite Reaktionsraum als katalysatorfreier, auf etwa 1300Q C aufgeheizter Cowper ausgebildet ist-. :
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, , gekennzeichnet - durch einen Cowper mit - unmittelbar vorgesetzter zYklonbrennerartiger Wirbelkammer mit'tangene#, tialen Einführungsstutzen für die Kohlenwasserstoffe bzw. Sauer*stoff oder sauerstoffhaltiges Gas, . In Betracht. gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften -Nr. 403 049, 507 917, 699 489; --deüfsclie Patentarimeldung M2-87 Wa/ 12i. (bekanntgemacht am 30. 4. 1953).