DE2112369A1

DE2112369A1 - Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit einer Reduktionsgas bzw. Synthesegas benoetigenden Anlage und Koksofenbatterie zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2112369A1
Application number: DE19712112369
Authority: DE
Inventors: Hannes Klaus Dipl-Ing Dr
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1971-03-15
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1972-11-09
Also published as: DE2112369B2

Description

Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit einer Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage und Koksofenbatterie zur Durchuhrung dieses Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit einer Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage,z. B. einem Hochofen oder einem Schachtofen, bei dem ein Teil des in der Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt, der andere Teil des Koksofengases für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet wird - sowie eine Koksofenbatterie zur Durchführung dieses Verfahrens.
Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird das in den diskontinuierlich arbeitenden, zu unterschiedlichen Zeiten mit dem Garungsprozeß beginnenden Ofenkammern anfallende Koksofengas gemeinsam, über eine allen Ofenkammern gemeinsame Gasvorlage, abgesaugt; die einzelnen Ofenkammern sind also hinsichtlich des Absaugens des anfallenden Koksofengases parallel geschaltet. Das dabei anfallende Koksofengas besteht aus ca. 55 ffi Wasserstoff (H2), ca. 26 % Methan (cm4), ca. 7 Stickstoff (N2), ca. 6 % Kohlenmonoxid (cd), ca. 5 % höheren Kohlenwasserstoffen, ca. 2,5 % Kohlendioxid (CO2) und ca.
0,5 % Sauerstoff (°2) und ist als Reduktionsgas für Hochöfen oder Schachtöfen (Direktreduktion) oder als Synthesegas, z. B.
für die Methanolsynthese, ohne weiteres nicht brauchbar. Tatsächlich wird nämlich als Reduktionsgas bzw. als Synthesegas ein hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes, an Kohlendioxid und Wasserdampf armes Gas benötigt. Um ein solches Gas zu bekommen, wird das Koksofengas einem Spaltprozeß unterworfen, in dem insbesondere das Methan, aber auch die höherwertigen Kohlenwasserstoffe und das Kohlendioxid, in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Das ist aufwendig, insbesondere wird Sauerstoff benötigt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das zu einem ohne weiteres brauchbaren Reduktionsgas bzw. Synthesegas, jedenfalls zu einem als Reduktionsgas bzw. Synthesegas besser verwendbaren Koksofengas führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Primärentgasung~entstehende Koksofengas (Primärgas) und das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas (Sekundärgas) Jeweils für sich getrennt abgesaugt und das Primärgas für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet, das Sekundärgas der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt wird. Primärentgasung bezeichnet dabei die im ersten Teil der Garungszeit - Garungszeit insgesamt ca. la - 24 h - stattfindende Entgasung der Kokskohle, Sekundärentgasung dementsprechend die im zweiten Teil der Garungszeit stattfindende Entgasung; Primärgas ist das bei der Primärentgasung entstehende, Sekundärgas das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas.
Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß die Zusammensetzung des Primärgases von der des Sekundärgases verschieden ist.
Das Primärgas ist nämlich relativ reich an Methan, höherwertigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf und hat einen relativ hohen Heizwert, während das Sekundärgas relativ reich an Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist und einen geringeren Heizwert als das Primärgas hat. Indem erfindungsgemäß das insgesamt anfallende Koksofengas verwendungsgerecht separiert wird, erhält man einerseits das wegen seines relativ hohen Anteils an Methan und höherwertigen Kohlenwasserstoffen mit relativ hohem Heizwert anfallende Primärgas, das für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke besonders geeignet ist, andererseits das im wesentlichen Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Sekundärgas, das als Reduktionsgas oder als Synthesegas geeignet ist. Soweit in dem Sekundärgas noch enthaltenes Methan bei der Verwendung des Sekundärgases als Reduktionsgas oder als Synthesegas stört, kann dieses Methan mit Wasserdampf oder durch Partialoxidation in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten werden.
Im übrigen entsteht auch der im Koksofengas insgesamt enthaltene Stickstoff während der Primärentgasung, so daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das als Reduktionsgas oder als Synthesegas verwendete Sekundärgas einen relativ geringen Anteil an Stickstoff hat. Das ist natUrlich vorteilhaft, weil Stickstoff im Reduktionsgas bzw. im Synthesegas entweder als inertes Gas gleichsam Ballast ist oder gar zu ungewollten Reaktionen führt. Um-sicherzustellen, daß der Anteil an Stickstoff im Sekundärgas nicht durch Luft einbrüche infolge von Undichtigkeiten vergrößert wird, empfiehlt es sich, das Sekundärgas mit einem relativ geringen Unterdruck abzusaugen. Im Gegensatz dazu kann das Primärgas, um den zu Beginn der Garungszeit hohen Gasanfall absaugen zu können, mit einem relativ hohen Unterdruck abgesaugt werden. Zweckmäßigerweise wird man also das Sekundärgas mit einem geringeren Unterdruck als das Primärgas absaugen.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Koksofenbatterie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch zwei getrennte Gasvorlagen, einer ersten, ausschließlich dem Absaugen des Primärgases dienenden Gasvorlage und einer zweiten, ausschließlich dem Absaugen des Sekundärgases dienenden Gasvorlage. Dabei wird man zweckmäßigerweise am jeweiligen Gasaustritt der Ofenkammern zwei alternativ zu öffnende, der ersten bzw. der zweiten Gasvorlage zugeordnete Klappen vorsehen, die also dafür sorgen, daß während der Garungszeit, in der die Primärentgasung stattfindet, die erste Gasvorlage, während der Garungszeit, in der die Sekundärentgasung stattfindet, die zweite Gasvorlage mit dem Gasaustritt der entsprechenden Ofenkammer verbunden ist.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise vorgesehene Spaltung des im Sekundärgas noch enthaltenen Methans kann in einem von außen beheizbaren, mit Wasserdampf beaufschlagten Reaktionsraum vor den Gasvorlagen durchgeführt werden. Ein solcher vor den Gasvorlagen angeordneter Reaktionsraum wird natürlich nur während der Sekundärentgasung betrieben. Vorteilhafter ist es Jedoch, der zweiten Gasvorlage einen vorzugsweise beheizten, mit Wasserdampf beaufschlagten Reaktionsraum nachzuordnen. Dieser nachgeordnete Reaktionsraum kann auch, da das ankommende Sekundärgas zuvor gereinigt und entschwefelt worden ist, mit Katalysatoren ausgerüstet werden.
Im übrigen kann die zumeist notwendige Aufheizung des als Reduktionsgas oder als Synthesegas verwendeten Sekundärgases in dem zuvor beschriebenen Reaktionsraum erfolgen, es kann aber auch noch ein besonderer Wärmetauscher vorgesehen werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausfiiiirlicher erläutert; die einzige Fig. zeigt schematisch eine Koksofenbatterie in Verbindung mit einem Hochofen.
Die in der Figur dargestellte Koksofenbatterie 1 besteht aus einer Vielzahl von Ofenkammern 2 und arbeitet in Verbindung mit einer Reduktionsgas benötigenden Anlage, nämlich einem Hochofen 3. Ein Teil des in der Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases wird dem Hochofen 3 zugeführt, der andere Teil des Koksofengases wird für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie 1 verwendet.
Die Koksofenbatterie 1 weist zwei getrennte Gasvorlagen 4, 5 auf, nämlich eine erste Gasvorlage 4, die ausschließlich dem Absaugen des Primärgases dient, und eine zweite Gasvorlage 5, die ausschließlich dem Absaugen des Sekundärgases dient.
In der Fig. ist nur angedeutet worden, daß am Gasaustritt 6 Jeder Ofenkammer 2 zwei Klappen 7, 8 vorgesehen sind, die alternativ zu öffnen sind. Die erste Klappe 7 ist der ersten Gasvorlage 4, die zweite Klappe 8 der zweiten Gasvorlage 5 zugeordnet.
Die dargestellte und beschriebene Koksofenbatterie 1 gibt die MptlichkeitJ das bei der Primärentgasung entstehende Koksofengas, das Primärgas, und das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas, das Sekundäras, jeweils für sich getrenrit über die Gasvorlagen 4, 5 abzusaugen, so daß das Primärgas, nachdem es durch eine Reinigungsanlage 9 geführt worden ist, für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie 1 verwendet werden kann, während das Sekundärgas, nachdem es durch eine Reinigungsanlage 10 und eine Entschwefelungsanlage 11 gerührt worden ist, als Reduktionsgas dem Hochofen 3 zugeführt werden kann.
Im dargestellten Ausfdhrungsbeispiel ist der zweiten Gasvorlage 5 bzw. der Entschwefelungsanlage 11 ein beheizter, mit Katalysatoren ausgerüsteter und mit Wasserdampf beaufschlagter Reaktionsraum 12 nachgeordnet. In diesem Reaktionsraum 12 wird das im Sekundärgas noch enthaltene Methan mit Wasserdampf in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten.
Schließlich ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der zweiten Gasvorlage 5 bzw. dem Reaktionsraum 12 noch ein Wärmetauscher 13 nachgeschaltet, in dem das dem Hochofen 3 als Reduktionsgas zuzuführende Sekundärgas nochmals aufgeheizt wird.

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Betreiben einer Koksofenbatterie in Verbindung mit einer Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage, z. B. einem Hochofen oder einem Schachtofen, bei dem cm Teil des in der Koksofenbatterie anfallenden Koksofengases der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt, der andere Teil des Koksofengases für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daS bei der Primärentgasung entstehende Koksofengas (Primärgas) und das bei der Sekundärentgasung entstehende Koksofengas (Sekundärgas) jeweils für sich getrennt abgesaugt und das Primärgas für die Unterfeuerung der Koksofenbatterie oder für andere Heizzwecke verwendet, das Sekundärgas der Reduktionsgas bzw. Synthesegas benötigenden Anlage zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Sekundärgas noch enthaltende Methan mit Wasserdampf oder durch Partialoxidation in Kohlenmonoxid und Wasserstoff gespalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärgas mit einem geringeren Unterdruck als das Primärgas abgesaugt wird.
4. Koksofenbatterie zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t durch zwei getrennte Gasvorlagen (4, 5), einer ersten, ausschließlich dem Absaugen des Primärgases dienenden Gasvorlage (4) und einer zweiten, ausschließlich dem Absaugen des Sekundärgases dienenden Gasvorlage (5).
5. Koksofenbatterie nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei am Gasaustritt (6) der Ofenkammer (3) vorgesehene, alternativ zu öffnende, der ersten bzw. der zweiten Gasvorlage (4 bzw. 5) zugeordnete Klappen (7 bzw. 8).
6. Koksofenbatterie nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durcheinen der zweiten Gasvorlage (5) nachgeordneten, vorzugsweise beheizten, gegebenenfalls mit Katalysatoren ausgerüsteoten, mit Wasserdampf beaufschlagten Reaktionsraum (12).
7. Koksofenbatterie nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen der zweiten Gasvorlage (5) bzw. dem Reaktionsraum (12) nachgeschalteten Wärmetauscher (13).

L e e r s e i t e