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DE3111168A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines im wesentlichen h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co enthaltenden gases - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines im wesentlichen h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und co enthaltenden gases

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DE3111168A1
DE3111168A1 DE19813111168 DE3111168A DE3111168A1 DE 3111168 A1 DE3111168 A1 DE 3111168A1 DE 19813111168 DE19813111168 DE 19813111168 DE 3111168 A DE3111168 A DE 3111168A DE 3111168 A1 DE3111168 A1 DE 3111168A1
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DE
Germany
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bath
iron
reactor
iron bath
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DE19813111168
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English (en)
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DE3111168C2 (de
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Roland Dipl.-Phys. Dr. 5000 Köln Pfeiffer
Heinz-Dieter Dipl.-Ing. 5064 Rösrath Waldhecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Priority to AU81677/82A priority patent/AU551124B2/en
Priority to ZA821860A priority patent/ZA821860B/xx
Priority to JP57043002A priority patent/JPS57167390A/ja
Priority to PL23551482A priority patent/PL235514A1/xx
Priority to BR8201519A priority patent/BR8201519A/pt
Priority to GB8208340A priority patent/GB2095282B/en
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Description

KHD H 8l/2o
Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft
vom 18. März 198I
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines im wesentlichen Hp und CO enthaltenden Gases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines im wesentlichen Hp und CO enthaltenden Gases durch Umsetzung von Kohlenstoff und/oder Kohlenwasserstoff enthaltenden, insbesondere festen Brennstoffen mit Sauerstoff und/oder Sauerstoff einhaltenden gasförmigen Vergasungsmitteln, sowie gegebenenfalls unter Zusatz schwefelbindender Stoffe, im Kontakt mit einem Eisenbad.
Verfahren zur Vergasung von Kohle durch deren Umsetzung mit einer stöchiometrisch bemessenen Menge Sauerstoff im Eisenbad sind seit langem bekannt. ,
Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentschrift ^13 680 ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid, bei dem Brennstoff in.ein Bad von geschmolzenem Eisen unter dessen Oberfläche eingeführt wird, so daß sich im Eisenbad gelöster Kohlenstoff mit Sauerstoff umsetzen kann, wobei aus Ver-
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unreinigungen und Aschebestandteilen Schlacke entsteht. Bei diesem Verfahren wird Brennstoff in fester Form als Block von oben her unter die Oberfläche des Eisenbads gesenkt, während Sauerstoff mit einem Rohr aus feuerfestem Material, das in das Eisenbad eintaucht, in das flüssige Eisen eingebracht wird.
Ein anderes Verfahren, bei welchem feinkörnige bzw. staubförmige Brennstoffe und Luft durch ein feuerflüssiges sogenanntes Filterbad aus hocherhitzten geschmolzenen Stoffen, beispielsweise Metallen, geblasen werden, ist in der DE-PS 45o 46o beschrieben.
Die bekannten Verfahren konnten sich jedoch bisher in der Praxis wegen der dabei auftretenden verfahrenstechnischen und/oder konstruktiven Schwierigkeiten nicht durchsetzen. Beispielsweise wurde für das Rohr zum Einführen von Sauerstoff unter die Oberfläche des Eisenbades kein geeignetes Material gefunden, das einen längeren Betrieb unbeschadet aushält. Dies hängt mit dem Umstand zusammen, daß an der Austrittstelle im Kontakt- und Reaktionsbereich von Sauerstoff'.-und Eisen durch die spontane Reaktion vom Sauerstoff mit im Eisen gelöstem Kohlenstoff örtlich so hohe Temperaturen auftreten, daß jegliches Material zerstört wird. Im Falle des Verfahrens nach der DE-PS 413 680 trat die weitere Schwierigkeit auf, daß die Zuführung der Kohle in Blockform eine sehr langsame Abgabe von Kohlenstoff in das Eisenbad zur Folge
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hatte, was zwangsläufig zu einer niedrigen Kohlenstoffkonzentration im Eisenbad und damit zu unzulässig hohen Anteilen an Kohlendioxid und Schwefeldioxid rm Produktgas führte.
Durch Verwendung von Luft als Vergasungsmedium bei dem Verfahren nach der DE-PS 45o 46"o wurde zwar die örtliche Temperaturerhöhung in Grenzen gehalten, zumal bei Verwendung von Wasserdampf zur Niedrighaltung der Temperatur bei Erzeugung von Mischgas, jedoch führte auch hier die Notwendigkeit, Reaktionsmedien unter die Oberfläche des schmelzflüssigen Bades einzubringen, mit den dadurch hervorgerufenen Schwierigkeiten zu konstruktiven Problemen und zur Unwirtschaftlichkeit. Daher wurde in der genannten Schrift in Abweichung von der beanspruchten technischen Lehre bereits vorgeschlagen, es genüge das Aufblasen von Brennstoff und Luft auf die Oberfläche des schmeζflussigen Filters, jedoch ohne jede nähere Angabe, in welcher Weise dies zu geschehen habe. Es ist nämlich bekannt, daß beim bloßen Aufblasen der Eeaktanden auf ein Eisenbad der Wirkungsgrad der Umsetzung erheblich schlechter ist, als bei deren Einführung unter die Oberfläche, und daß infolgedessen unerwünschte Gas-Bestandteile wie Schwefeldioxid und/oder Kohlendioxid sowie Ruß.und unreagierte An-
im, teile des Brennstoffes, z.B. Kohlenstoff,^Produktgas enthalten sind, weswegen dieses infolge minderwertiger Qualität als Reduktionsgas oder als Ausgangsprodukt für petrochemische Prozesse
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nicht verwertbar ist.
Um derartige Schwierigkeiten zu überwinden, wurde beispielsweise in der DE-AS 25 2o 883 ein Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung von Kohle oder Kohlenstoff enthaltenden Substanzen in einem Eisenbadreaktor vorgeschlagen, wobei die Reaktionspartner, vorzugsweise feinkörnige Kohle und Sauerstoff, zur Aufrechterhaltung eines über einen langen Zeitraum kontinuierlichen Betriebes durch eine oder mehrere Düsen, die im Eisenbadreaktor unterhalb der Badoberfläche in der feuerfesten Ausmauerung angeordnet sind und damit gleichlaufend verschleißen, in das Eisenbad eingeleitet werden, und zum Schutz der Düsen gegen Verschleiß der Sauerstoff und/oder die Sauerstoff enthaltenden Medien von gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoff enthaltenden Medien umgeben werden. In der Praxis hat sich beispielsweise Propan als Kühlmittel für die Sauerstoffdüse bewährt, wie z.B. aus der Technologie bodenblasender Stahlkonverter bekannt. Bei Herstellung eines Produktgases durch Kohlevergasung in einem Eisenbad wird jedoch die Abhängigkeit des Verfahrens von der Verwendung solcher hochwertiger .Kühlmittel wie Propan als gewisser Nachteil angesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile zu überwinden. Insbesondere wird angestrebt, die
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"Verwendung yon hochwertigen Kohlenwasserstoff-Produkten als Kühlmedien zu vermeiden und den konstruktiven Aufwand für eine hierfür notwendige Einrichtung zu verringern.
Die Lösung der Aufgabe gelingt dadurch, daß bei einem Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen Hp und CO enthaltenden Gases durch Umsetzung von Kohlenstoff und/oder Kohlenwasserstoff enthaltenden, insbesondere festen Brennstoffen mit Sauerstoff und/oder Sauerstoff enthaltenden gasförmigen Vergasungsmitteln, sowie gegebenenfalls unter Zugabe schwefelbindender Stoffe, im Kontakt mit einem Eisenbad^Vergasungsmittel von oben her im Gasstrahl gegen das Eisenbad geblasen, und Brennstoff unterhalb der Badoberfläche in das Eisenbad eingeführt wird.
Mit der Erfindung werden in vorteilhafter Weise die Schwierigkeiten vermieden, die insbesondere beim Einblasen von Sauerstoff in das Eisenbad mit einem eintauchenden Rohr oder einer bodenblasenden Düse bestehen. Dabei kann auf die Verwendung eines kohlenwasserstoffhaltigen Kühlmittels für die Düse verzichtet werden, und gegebenenfalls auch auf eine kipp-, dreh- und/oder schwenkbare Anordnung des Reaktors. Beim erfindungsgemäßen Blasen vom Vergasungsmittel von oben her im Gasstrahl gegen das Eisenbad hat sich überraschend gezeigt, daß der Sauerstoff annähernd vollständig an der vorgesehenen Reaktion teilnimmt und
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mit dem im Eisen gelösten Kohlenstoff umgesetzt wird, insbesondere dann, wenn entsprechend der Lehre der Erfindung durch Einführen von Brennstoff von unten her das Eisenbad auf stets hohen Gehalten an Kohlenstoff in einer Größenordnung zwischen und Jj,5 % gehalten wird. Denn dadurch, daß der Brennstoff unterhalb der Badoberlfäche in das Eisenbad eingeführt wird, hat dieser, insbesondere bei Zugabe als Feststoff im feinkörnigen Bereich, genügend Verweilzeit zum vollständigen Aufschluß und zur Lösung seines Kohlenstoffanteiles im Eisenbad. Dabei ist die Aufrechterhaltung optimaler reaktionskinetischer Bedingungen vorteilhaft, was entsprechend einem weiteren Vorschlag dadurch erreicht wird, daß im Eisenbad eine vorzugsweise intensive Badbewegung mit Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 1 und 5 m/sec, vorzugsweise mit ca. 2 m/sec erzeugt und aufrechterhalten wird.
Zur Optimierung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein vorzugsweise senkrechtes Aufblasen des Vergasungsmittels mit wenigstens einem Gasstrahl und mit solcher Strahlkraft vorgenommen wird, daß der Gasstrahl wenigstens teilweise in das Eisenbad eindringt, wofür weiter vorgesehen ist, daß der Gasstrahl durch eine Beschleunigungdüse auf eine Geschwindigkeit von 2 bis 5 Mach, vorzugsweise ca. 2,5 Mach beschleunigt und über eine Distanz von 5 bis 6o cm, vorzugsweise 4o bis 5o cm gegen das Eisenbad geblasen wird.
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Dabei hat sich nämlich überraschend herausgestellt, daß ein scharf gebündelter, energiereicher, geschlossener Gasstrahl von hoher Geschwindigkeit über eine relativ kurze Distanz unter die Badoberfläche und durch eine Art von Injektionswirkung in das Eisenbad wenigstens teilweise einzudringen vermag, ohne jedoch dabei ein unerwünschtes Maß an Spritzerscheinungen zu verursachen.
Weiter ist vorgesehen, daß auch die schwefelbindenden Stoffe unterhalb der Badoberlfäche in das Eisenbad eingeführt werden, und daß Brennstoff und/oder schwefelbindende Stoffe wie Ca- und/oder Mg-Verbindungen als Schlackenbildner mit Hilfe von Gas in das Eisenbad eingeführt werden.
Hierfür werden mit Vorteil Gase verwendet, die vorzugsweise keine oder möglichst wenig Sauerstoff enthalten, wie Stickstoff, COp, Wasserdampf, gekühltes Produktgas, Hochofengichtgas und ähnliche.
Die Verwendung solcher Gase ist wirtschaftlich günstig, insbesondere dann, wenn es sich beispielsweise im Falle von Hochofengichtgas oder Produktgas um preisgünstige Produkte handelt.
Weiter ist vorgesehen, daß beispielsweise zur Korrektur der stochiometrischen Verhältnisse gegebenenfalls eine Teilmenge des Brennstoffes von oben her auf das Eisenbad aufgegeben wird.
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Eine erfindungswesentliche Verbesserung des Verfahrens wird dadurch erreicht, daß zur Erzeugung einer Badbewegung Gas unterhalb der Badoberfläche eingeblasen wird.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß zur qualitativ/quantitativ Herstellung eines Produktgases aus schwefelhaltigen Brennstoffen mit dem Verfahren nach der Erfindung eine intensive konvektive Badbewegung zur Aufrechterhaltung eines genügenden Konzentrationsgefälles zur Optimierung der Reaktions-Kinetik vorteilhaft ist.
Weiter wird vorgeschlagen, daß zur Badbewegung verwendetes Gas vorzugsweise eine gleiche oder ähnliche Zusammensetzung aufweist, wie das zum Einführen von Brennstoff oder schwefelbindenden Stoffen in das Eisenbad verwendete Gas. Infolgedessen kann von der weiteren Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß das Einführen von Brennstoffen und/oder schwefelbindenden Stoffen in das Eisenbad, sowie die Erzeugung der Badbewegung, mit ein- und demselben Gasstrom vorgenommen wird. In diesem Falle kann beispielsweise das Megnenverhältnis Gas/ Feststoff so eingestellt sein, daß mit Gasüberschuß gefahren wird, wobei das Gas sowohl zum Feststofftransport als auch zur Erzeugung der Badbewegung dient.
Ein Reaktor zur Durchführung des erfindurnRogemäßen Verfahrens,
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der mit einem Anschluß für eine Produktgasleitung und einer verschließbaren öffnung ΐτη Gasraum zum Einfüllen von flüssigem Eisen sowie mit einer Abzugsöffnung für Schlacke und gegebenenfalls einer weiteren Abzugsöffnung für Eisen versehen ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im Gasraum wenigstens eine an eine Vergasungsmittelzuführung angeschlossene Lanze mit einer Beschleunigungsdüse im geringen Abstand von der Badoberfläche zum Blasen von Vergasungsmittel gegen das Eisenbad, sowie unterhalb der Oberfläche des Eisenbades, insbesondere in der Bodenregion des Reaktors, wenigstens eine Düse zum Einführen von Brennstoff und gegebenenfalls Gas angeordnet sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Reaktors sieht vor, daß in der Seitenwand des Reaktors, schräg zur Bodenregion geneigte Kanäle vorgesehen sind, deren Mündungen im Reaktor unterhalb der Badoberfläche, und deren Eintrittsöffnungen außerhalb vom Reaktor oberhalb der Badoberfläche liegen, und die an eine Gaszuführung angeschlossen sind. Solche Kanäle dienen im wesentlichen der Einleitung von Gas zur Badbewegung. Die schräge Anordnung, wobei die zum Gasaustritt in das Bad vorgesehene Mündung unterhalb der Badoberfläche und die Eintrittsöffnung außerhalb des Reaktors oberhalb der Badoberlfäche liegen, verhindert Auslaufen von flüssigem Eisen für den Fall, daß die Gaszuführung einmal aussetzen sollte.
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Ebenfalls für die Einleitung eines Gases zur Badbewegung und gegebenenfalls zur Einführung eines schwefelbindenden Stoffes sind in der Bodenregion des Reaktors entsprechende Mittel, beispielsweise weitere Düsen oder Kanäle, vorgesehen. Für den Fall, daß die Herstellung des Produktgases im Druckbetrieb vorgesehen ist, wird der Reaktor hierfür entsprechend eingerichtet und insbesondere gas- und mediendicht ausgeführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: einen Reaktor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zylindrischer Querschnittsform, im Schnitt,
Fig. 2: einen ähnlichen Reaktor mit länglicher Grundform, ebenfalls im Schnitt.
Gemäß Fig. 1 besteht der Reaktor 1 in bekannter Weise aus einem Stahlmante'l 2 mit einem hitzebeständigen Futter 3. Er umfaßt einen das Eisenbad *J aufnehmenden unteren Raum 5, der eine annähernd zylindrische Form aufweist, sowie einen oberen Raum 6, den sogenannten Gasraum. In den Seitenwänden 7S 71 des unteren Raumes 5 sind Kanäle 8, 8' angeordnet, die innerhalb des Reaktors 1 unter der Badoberlfäche 9 münden, während sie
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außerhalb des Reaktors oberhalb der Badoberfläche 9 enden und dort mit Mitteln zum Anschluß einer Gas zuführung, beispielsweise mit Flanschen ausgestattet sind. Am Boden des unteren Raumes 5 mündet ein Kanal Io, der an der Außenseite des Reaktors 1 mit einem Verschlußorgan 11 versehen ist und dazu dient, im Bedarsfall das Eisenbad 4 aus dem Reaktor 1 abzulassen. In der Bodenregion 12 sind Düsen 13, 13' angeordnet, die zum Einführen von Brennstoff und/oder schwefelbindenden Zusatzstoffen mit Hilfe von Gas vorgesehen sind. Dabei kann das Gas auch zur Erzeugung einer Badbewegung eingesetzt werden, hervorgerufen durch eine aus der Büse 13 austretenden Gasstrom, wie durch die Pfeile 14 angedeutet. Die Pfeile 15a 15' symbolisieren den Eintrag eines beliebigen Stoffes mit Hilfe von Gas, oder auch den Eintrag von Gas allein. So kann beispielsweise durch die in der Bodenregion 12 zentral angeordnete Düse 13' feinkörnige Kohle mit Produktgas in das Eisenbad 4 eingetragen werden, wogegen die bodenblasende Düse 13 oder ein Kanal 8, 8' Gas zur Erzeugung einer Badbewegung entsprechend den Pfeilen 14 einblasen. Durch die in den Seitenwänden 7S 7' angeordneten schrägen Kanäle 8, 8' kann wahlweise Gas zur Erzeugung einer Badbewegung oder gegebenenfalls auch ein Feststoff mit Gas eingeblasen werden. Im oberen Raum 6, oberhalb der Badoberfläche 9 ist zuunterst eine auf der Badoberlfäche 9 schwimmende Schlackenschicht 16 erkennbar, und in Höhe von deren Oberfläche eine Schlackenab-
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zugsöffnung 17· Diese ist ebenso wie der Kanal Io mit einem nicht dargestellten Verschluß verschließbar. In den oberen Raum 6, den Gasraum des Reaktors 1, ragt eine Blaslanze 18, die im Bereich ihrer Mündung eine Beschleunigungsdüse 19 aufweist. Die Blaslanze 18 ist gekühlt und erhält ein Kühlmedium durch den Stutzen 2o, wie durch den Pfeil 21 angedeutet. Sie ist über einen flexiblen Schlauch 22 an eine nicht dargestellte Sauerstoff zuführung angeschlossen, und wird mit Sauerstoff versorgt, wie durch den Pfeil 23 angedeutet. Ein Stellmechanismus 24 dient zur Höhenverstellung der Blaslanze 18. Der Reaktor 1 ist im oberen Raum 6, im Gasraum, mit einem abnehmbaren Deckel 25 versehen, in dem zentral die Führung 26 für die Blaslanze 18, sowie auf der linken Seite eine verschließbare öffnung 27 zum Einfüllen von flüssgiem Eisen, und ferner ein Stutzen 28 zum Ableiten des durch den Pfeil 29 angedeuteten Produktgases angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt einen Reaktor 1, der sich lediglich durch eine längliche Gestaltung des Innenraumes vom Reaktor nach Pig. I unterscheidet. In seiner Bodenregion 12 sind drei Blasdüsen 13, 13', 13t! angeordnet, die wahlweise oder gleichzeitig zur Einführung von Kohlenstoff und/oder schwefelbindenden Zusatzstoffen, sowie Gas dienen. Eine durch Einblasen von Gas durch den schrägen Kanal 8' eingeleitete Badbewegung ist durch die Pfeile 14 im Eisenbad 4 angedeutet. Im übrigen sind gleiche Funktions-
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elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein weiterer Unterschied zum Reaktor nach Fig. 1 besteht darin, daß die öffnung 27 zum Einfüllen von flüssigem Eisen im Gasraum 6 annähernd zentral angeordnet ist und die Führung 26 für die Blaslanze 18 aufnimmt, die ebenfalls mit Kühlung 21 ausgeführt ist und an ihrer Mündung eine Beschleunigungsdüse 19 aufweist.
Das Verfahren nach der Erfindung, welches in. den gemäß Fig. 1 und Fig. 2 beispielhaft dargestellten Reaktoren durchgeführt wird, läuft wie folgt ab:
Der Reaktor 1 wird zunächst mit der erforderlichen Menge von flüssigem Eisen, dem sogenannten Eisenbad 4 gefüllt, und danach die Einfüllöffnung 27 verschlossen. Dabei stehen in der Bodenregion 12 angeordnete Düsen 13, 13', 13TT oder in das Eisenbad mündende Kanäle 8, 81 unter Gasdruck, damit sie nicht vom Eisen zugesetzt werden. Der Reaktor ist über den Stutzen 28 mit einer Produktgasleitung in Verbindung. Sobald das flüssige Eisen eingefüllt ist, wia?d durch eine in der Bodenregion 12 angeordnete Düse 13, 13', 13''· Brennstoff, z.B. .feingemahlene Kohle, beispielsweise im Körnungsbereich unter loo Mikron,mittels eines Trägergases eingeblasen. Als Trägergas kann vorzugsweise gekühltes Produktgas verwendet werden, ""aber auch ein anderes sauerstoffarmes Gas. Sofern beim Anfahren der Anlage noch kein
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Produktgas zur Verfügung steht, kann hilfsweise ein anderes Gas verwendet werden, wie beispielsweise CO, COp, Stickstoff oder Gichtgas. Gleichzeitig mit der Einleitung von Brennstoff in das Eisenbad 4 wird Sauerstoff 23 mit der Lanze 18 von oben her im Gasstrahl gegen das Eisenbad 4 geblasen. In der Anfahr-Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst beim Eintrag von Brennstoff soviel Kohlenstoff im Eisenbad 4 gelöst sWo6e.i dessen Kohlenstoffgehalt sich laufend erhöht, bis Kohlenstoffgehalte zwischen 3 und 4,5 % erreicht sind. Gleichzeitig mit dem Brennstoff wird, gegebenenfalls in Mischung mit diesem, schwefelbindender Stoff zum Beispiel in Form einer Kalzium- und/oder Magnesiumverbindung als Schlackenbildner in das Eisenbad eingeführt und bildet, auf dem Spiegel des Eisenbades schwimmend, eine Schlackenschicht. Der Schwefelanteil des in das Eisenbad 4 eingeführten Brennstoffes, beispielsweise bei einer handelsüblichen Kohle zwischen 1 und 2 %, wird zunächst bei der Dissoziation des Kohlenstoffträgers ebenfalls im Eisenbad gelöst, das jedoch, da es nur ein geringes Aufnahmevermögen für Schwefel besitzt, diesen an die schwefelbindende Schlackenschicht weitergibt. Der mit hoher Strahlkraft durch die Schlackenschicht hindurch gegen das Eisenbad 4 aufgeblasene Sauerstoffstrahl verursacht auf der Eisenbadoberfläche einen Blaseindruck, der in der Eisenschmelze eine starke örtliche Badbewegung mit torusartigen Schichtenströmungen ausbildet, die einen Aus-
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tausch der Oherflächenschichten des Eisenbades 4 mit tiefer gelegenen Schichten herbeiführt.
Im Blaseindruck des Sauerstoffstrahles entsteht ein Brennfleck, der durch eine spontane, heftige Reaktion des Sauerstoffes mit im Eisenbad 4 gelöstem Kohlenstoff hervorgerufen wird, wobei der Sauerstoff größtenteils mit Kohlenstoff zu H„ und CO-haltigem Produktgas umgesetzt wird. Bei entsprechender Beschleunigung des SauerstoffStrahls durch die Beschleunigungsdüse 19, beispielsweise mit Strahlgeschwindigkeiten von wenigstens 2,5 Mach über eine relativ kurze Dist'aYiz "zur Oberfläche des Eisenbades, vermag ein Teil des energiereichen, gebündelten Sauerstoffstrahls in das Eisenbad einzudringen. Dabei können sich gewisse Spritzerscheinungen ergeben, wobei Eisentröpfchen mit verhältnismäßig großer Oberfläche weitere Reaktionsflächen für die Reaktion mit Sauerstoff bilden. Im weiteren Verlauf des Kohlevergasungsverfahrens wird die Menge des aufgeblasenen Sauerstoffs im stöchiometrischen Verhältnis zur Menge des mit dem Brennstoff in das Bad eingetragenen Kohlenstoffes so eingestellt, daß Kohlenstoffgehalte im flüssigen Eisenbad um einen mittleren Wert zwischen 3 und 4,5 % erhalten bleiben.
Von großem Vorteil ist dabei eine erzwungene Badbewegung, die dadurch erreicht wird, daß zusätzlich zum Eintrag von Brennstoff und/oder schwefelbindendem Stoff Konvektions-Gas von unten her in das Eisenbad eingeblasen wird, so daß dieses in
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Wallung versetzt wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann sowohl der Kohlenstoffträger, als auch schwefelbindende Medien, als auch eine zur Erzwingung der Badbewegung genügende Menge Gas mit ein und demselben Gasstrom beispielsweise durch eine vorzugsweise außermittige Bodendüse 13 in das Eisenbad H von unten her eingetragen wird. Alternativ kann aber auch sowohl der Kohlenstoffträger, als auch schwefelbindender Stoff, als auch zur Badbewegung benötigtes Gas aus verschiedenen Düsen in das Eisenbad eingeführt werden. Das Verfahren ist insoweit flexibel.
Durch die Aufnahme von Schwefel in der schwefelbindenden Schlakkenschicht und laufende Zufuhr frischer schwefelbindender Stoffe ergibt sich ein Schwefel-Gleichgewicht in der Schlackenschicht, das in einer solchen Höhe gehalten werden muß, daß ein Durchbruch von Schwefel in das Produktgas vermieden wird. Aus diesem Grund wird kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit mit Schwefel angereicherte Schlacke abgezogen und durch die Zufuhr von frischen schwefelbindenden Stoffen ersetzt.
Die Einstellung entsprechender Betriebsparameter läßt sich durch einige Auswahlversuche nach Maßgabe der verwendeten Stoffe ohne Schwierigkeiten ermitteln, wodurch ein kontinuierlicher Prozeßablauf sichergestellt wird.
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Eine entsprechende Regelung wird vorteilhaft anhand einer Regelgröße vorgenommen, die sich ohne Schwierigkeiten ermitteln läßt. Hierfür eignet sich beispielsweise die laufende Analyse der Qualität des Produktgases.
L ee rsei te

Claims (11)

18. März 1981 KHD Gr/ho H 81/20 'Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen Hp und
CO enthaltenden Gases durch Umsetzung von Kohlenstoff und/oder Kohlenwasserstoff enthaltenden, insbesondere festen Brennstoffen mit Sauerstoff und/oder Sauerstoff enthaltenden gasförmigen Vergasungsmitteln, sowie gegebenenfalls unter Zusatz schwefelbindender Stoffe, im Kontakt mit einem Eisenbad, dadurch gekennzeichnet, daß Vergasungsmittel von oben her im Gasstrahl gegen das Eisenbad geblasen, und daß Brennstoff unterhalb der Badoberfläche in das Eisenbad eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Eisenbad eine vorzugsweise intensive Badbewegung erzwungen und zur Erzeugung der Badbewegung Gas unterhalb der Badobe.rfläche eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Badbewegung mit Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 1 und 5 m/sec, vorzugsweise mit wenigstens 2 m/sec erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise senkrechtes Aufblasen des Vergasungsmittels
- 2 - KHD'
H 81/20
mit wenigstens einem Gasstrahl und mit solcher Strahlkraft vorgenommen wird, daß der Gasstrahl wenigstens teilweise in das Eisenbad eindringt.
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl durch eine Beschleunigungsdüse mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 5 Mach, vorzugsweise ca. 2,5 Mach über eine Distanz von 5 bis 6o cm, vorzugsweise 1Jo bis 5o cm gegen das Eisenbad geblasen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff und/oder schwefelbindende Stoffe wie Ca- und/oder Mg-Verbindungen als Schlackenbildner mit Hilfe von Gas in das Eisenbad eingeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Gas verwendet wird, das möglichst wenig und vorzugsweise keinen Sauerstoff enthält, wie Stickstoff, COp, Wasserdampf, gekühltes Produktgas, Hochofengichtgas und ähnliche.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen von Brennstoff und/oder schwefelbindenden Stoffen in das Eisenbad, sowie die Erzeugung der Badbewegung mit ein- und demselben Gasstrom vorgenommen wird.
- 3 - KHD ■
H 8l/2o
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge Brennstoff von oben her auf das Eisenbad "aufgegeben wird.
10. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9j mit einem Anschluß für eine Produktgasleitung und einer verschließbaren öffnung im Gasraum zum Einfüllen von ■ flüssigem Eisen, sowie mit einer Abzugsöffnung für Schlacke und gegebenenfalls einer weiteren Abzugsöffnung für Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasraum (6) wenigstens eine an eine Vergasungsmittelzuführung (23) angeschlossene Lanze (18) mit einer Beschleunigungsdüse (19) im Abstand von der Badoberfläche (9), sowie unterhalb der Oberfläche (9) des Eisenbades (4), insbesondere in der Bodenregion (12) des Reaktors (1), wenigstens eine Düse (13> 13') zum Einführen von Brennstoff und gegebenenfalls Gas angeordnet sind.
11. Reaktor nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Seitenwand (7, 7') des Reaktors (1) schräg zur Bodenregion (12) geneigte Kanäle (8, 8') vorgesehen sind, deren Mündungen im Reaktor (1) unterhalb der Badoberfläche C9)> und deren Eintrittsöffnungen außerhalb vom Reaktor (1) oberhalb der Badoberfläche (9) liegen, und die an eine Gaszuführung angeschlossen sind, und daß in der Bodenregion (12) des Reaktors (1) Mittel zur Einleitung von Gas zur Badbewegung und gegebenenfalls zur Einführung von schwefelbindenden Stoffen angeordnet sind.
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