DE543345C - Verfahren zur Entfernung von Kohlensaeure aus im Kreislauf verwendeten kohlenoxydhaltigen Reaktionsgasen zur Reduktion von Erzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entfernung von Kohlensäure aus im Kreislauf verwendeten kohlenoxydhaltigen Reaktionsgasen zur Reduktion .ton Erzen Es sind Verfahren zur Erzverhüttung bekannt, bei denen N2-freie, heiße, reduzierende Gase über die Erze geleitet werden, wobei diese zu Metall reduziert werden. Die Verhüttung des Erzes wird dabei entweder im Schachtofen (Hochofen) oder im Drehofen durchgeführt. Die Energiezufuhr geschieht durch Verbrennung von Koks mit Sauerstoff oder durch elektrische Beheizung. Während das Erz zu Metall reduziert wird, oxydiert sich das Reduktionsgas zu Kohlensäure und Wasserdampf. Diese Reduktion wird als indirekte Reduktion bezeichnet. Derjenige Teil des Erzes, der nicht durch die indirekte Reduktion erfaßt wird, muß bei höherer Temperatur durch festen Kohlenstoff direkt reduziert werden, ein Prozeß, der viel hochwertige Wärme verbraucht und der deshalb möglichst vermieden werden sollte, damit an festem Brennstoff gespart werden kann.
• Aus Versuchsergebnissen und Berechnungen geht nun hervor, daß die reduzierende Kraft des Gases um so größer ist, je kleiner sein Anfangsgehalt an Kohlendioxyd ist. mit dem es dem Reduktionsofen zugeführt wird. Der Betrag der indirekten Reduktion läßt sich so steigern und damit Brennstoff bziv. elektrische Heizenergie sparen, wenn dem Erz ein möglichst C02-armes Gas zugeführt wird.
• Die Beschaffung des Reduktionsgases geschieht vielfach in der Weise, daß zur Reduktion das Gas verwendet wird, das den Reduktionsofen bereits ein- oder mehrmals durchlaufen hat. Man steht dann aber vor der Notwendigkeit, aus diesem Kreislaufgas, ehe es erneut dem Ofen zugeführt wird, ständig die durch indirekte Erzreduktion gebildete Kohlensäure zu entfernen.
• Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahren geschieht dies in der Regel dadurch, daß das Gas über glühenden Koks geführt wird. Dabei tritt die Reaktion CO2 -I-- C = 2 C O ein. Diese Reaktion verbraucht viel Wärme. Der Bedarf wird entweder durch gleichzeitige Zuführung von Sauerstoff zum glühenden Koks (zusammen mit dem zu reduzierenden C02-CO-Gemisch) oder durch elektrische Erhitzung des CO2-CO-Gemisches vor seinem Eintritt in die glühende Koksschicht gedeckt. Beide Verfahren sind unrentabel. Das Sauerstoffverfahren verbraucht zusätzlichen, mit dem Sauerstoff verbrennenden Koks; das Elektroverfahren (E d w i n , W i b e r g) verbraucht viel teure Energie. Dadurch wird die durch das Gichtgaskreislaufverfahren bei der Erzreduktion angestrebte Brennstoffersparnis wieder aufgezehrt. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Kohlensäure aus dem Gichtgas mit Wasser unter gewöhnlichem oder unter hohem Druck zu entfernen. Aber auch nach diesen Vorschlägen wird der Erzreduktionsprozeß mit sehr hohen Energiekosten für die Förderung großer Wassermengen oder die Kompression des Gases belastet.
• Den Weg zu einer wirtschaftlich vorteilhaften Ausführung des Gichtgaskreislaufverfahrens beschreibt die vorliegende Erfindung. Gemäß derselben wird das Kreislaufgichtgas oder, allgemein gesprochen, das dem Ofen zu Reduktionszwecken zugeführte Brenngas, ehe es dem Ofen zugeführt wird, dadurch von Kohlensäure befreit, daß es mit einem Lösungsmittel gewaschen wird, das bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck leicht Kohlendioxyd aufnimmt und dieselbe bei leicht erhöhter Temperatur wieder abgibt. Als solche Lösungsmittel kommen vornehmlich wässerige Lösungen von Salzen, wie Pottasche, oder von Ammoniak in Betracht, deren Verwendung zur Entfernung von Kohlensäure aus Gasgemischen an und für sich bekannt ist. Es können aber auch organische Stoffe angewandt werden, sofern sie nur ein genügend hohes Lösungsvermögen, gute Regenerierfähigkeit, kleinen Dampfdruck und niedrigen Preis besitzen.
• Wird das Gichtgas beispielsweise mit Pottaschelösung bei wenig erhöhter Temperatur (etwa ¢o bis 75°) gewaschen, so wird die Kohlensäure aus dem Gas praktisch genügend weit entfernt unter gleichzeitiger Bildung von Kaliumbicarbonat in der Lösung; dieses gibt bei Erwärmen die Kohlensäure wieder ab unter Rückbildung von Kaliumcarbonat. In ähnlicher Weise wird sich die CO2-Aufnahme und -Abgabe einer Ammoniaklösung vallziehen; zweckmäßig werden dabei zur Erleichterung der CO2-Austreibung Salze, wie Ammonnitrat, zugesetzt und das CO2-freie Gas einer Nachwäsche mit Wasser zur Rückgewinnung des mitgeführten Ammoniaks unterworfen. Man kann auch einer Vorbehandlung durch Pottaschewäsche; welche in diesem Fall die Kohlensäure nur bis auf etwa 7 % zu entfernen braucht, eine Nachbehandlung mit einem anderen Lösungsmittel, z. B. Ammoniakwasser, folgen lassen, die den Rest des Kohlendioxyds bis auf etwa 20/0 wegnimmt. In beiden Fällen entstehen leicht regenerierbare Endlaugen.
• Eine Entfernung des Kohlendioxyds aus dem Reduktionsgas bis auf i bis 20/6 ist für den Reduktionsprozeß völlig ausreichend und andererseits mit den vorgenannten Mitteln sehr leicht ausführbar. Zur Absorption des Kohlendioxyds wird man das Gas auf einen Druck verdichten, der so bemessen ist, daß das Gas nach der Wäsche durch den Winderhitzer und den Erzreduktionsofen getrieben werden kann. Vorteilhaft aber nicht unbedingt nötig ist es, das Gas, ehe es erhitzt in den Ofen eingeführt wird, zu trocknen; jedoch läßt sich auch mangelnde Trocknung durch stärkere Erhitzung des Gases kalorisch ersetzen. Besonders zweckmäßig erscheint die Anwendung der geschilderten CO2-Ausscheidungsverfahren für Kreislaufgichtgase deshalb, weil im Erzverhüttungsbetrieb stets so viel Abwärme vorhanden ist, daß durch diese die Regenerierung der kohlensäurehaltigen Lösung kostenlos vorgenommen werden kann. Mitunter wird der Gichtstaub auch so viele Kalisalze liefern, daß die Salzverluste, die ohnehin fast Null sind, davon gedeckt werden können, oder es wird von der Hüttenkokerei billiges Ammoniakabfallwasser für den vorliegenden Zweck zur Verfügung stehen. Ein weiterer Vorteil dürfte daraus entspringen, daß bei dem Verfahren eine Vorbehandlung des `Gichtgases zur Entfernung von Staub und Wasser entbehrlich ist. Weiterhin werden bei dem Verfahren sehr große Mengen Kohlensäure frei (etwa i t C02 für i t Roheisen), und zwar in nahezu handelsüblicher Reinheit, so daß die Erzeugung von Kohlensäure als marktfähiges Produkt die Kosten der Ausscheidung derselben zu decken und evtl. auch die Kosten der Erzverhüttung noch herabzusetzen vermag. Das Reduktionsgas andererseits kann praktisch frei von Kohlensäure dem Reduktionsprozeß zugeführt werden. Die Ziffer der indirekten Reduktion steigt, und die im Kreislaufverfahren angestrebte Brennstoffersparnis tritt tatsächlich ein.
• Die Regeneration der mit Kohlensäure gesättigten Lösungen kann wesentlich erleichtert werden, wenn man durch die erhitzte Lösung ein kohlensäurefreies Gas leitet. Besonders dazu geeignet ist Abfallstickstoff, der in dem Falle reichlich zur Verfügung steht, wenn außer dem Kreislaufgichtgas auch noch Sauerstoff in den Erzreduktionsofen eingeführt wird, der durch Luftzerlegung gewonnen wurde.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Entfernung von Kohlensäure aus im Kreislauf verwendeten kohlenoxydhaltigen Reduktionsgasen zur Reduktion von Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlensäure aus dem Reduktionsgas durch Lösen in solchen Lösungsmitteln (außer reinem Wasser) entfernt wird, die Kohlensäure bei gewöhnlicher Temperatur aufnehmen und bei mäßiger Temperaturerhöhung wieder abgeben.
2. 2. Verfahren zur Regeneration des nach Anspruch i erhaltenen kohlensäurehaltigen Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Kohlensäureentbindung Stickstoff durch die Lösung geblasen wird, der als Nebenprodukt bei der Gewinnung des in den Reduktionsofen einzuführenden Sauerstoffes erhalten wird.