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DE2911763C2 - Verfahren und Einrichtung zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereichs - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereichs

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Publication number
DE2911763C2
DE2911763C2 DE2911763A DE2911763A DE2911763C2 DE 2911763 C2 DE2911763 C2 DE 2911763C2 DE 2911763 A DE2911763 A DE 2911763A DE 2911763 A DE2911763 A DE 2911763A DE 2911763 C2 DE2911763 C2 DE 2911763C2
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DE
Germany
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air
molecular sieve
oxygen
nitrogen
carbon dioxide
Prior art date
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Expired
Application number
DE2911763A
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English (en)
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DE2911763A1 (de
Inventor
Günter Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Ratschat
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.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
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Priority to CH754879A priority patent/CH642399A5/de
Priority to FR7923454A priority patent/FR2452743B1/fr
Priority to US06/089,977 priority patent/US4345939A/en
Priority to CA000344058A priority patent/CA1136066A/en
Priority to BE0/199050A priority patent/BE881260A/fr
Priority to GB8008065A priority patent/GB2046122B/en
Priority to IT20901/80A priority patent/IT1130323B/it
Priority to BR8001774A priority patent/BR8001774A/pt
Priority to JP3767380A priority patent/JPS55128771A/ja
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Priority to US06/236,155 priority patent/US4354669A/en
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zu dessen Ausübung besonders günstige Einrichtung zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in
Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereiches.
Derartige Verfahren zielen allgemein auf Energieersparnis, d.h. im speziellen auf die Ersparnis teurer Energieträger. Die Gründe hierfür können in der Verfügbarkeit, der Importabhängigkeit, der Umweltbelastung, dem Gefahrenpotential und nicht zuletzt in den Preisen und Kosten bestimmter Brennstoffe liegen. Derartige Verfahren zielen demnach auch auf den Einsatz gasförmiger und flüssiger Brennstoffe, die in hüttenmännischen Prozessen bei der Erzeugung hoher Temperaturen die Wirtschaftlichkeit der Metallgewinnung, insbesondere der Roheisen- bzw. Stahlerzeugung infrage stellen.
Bei der Erzreduktion sind zur Verbrennung von einer Tonne Koks annähernd 3000 Normalkubikmeter Luft
so erforderlich. Die tatsächlich zu liefernde Luftmenge ist wegen der Luftfeuchtigkeit und Undichtigkeiten in Leitungen und Lufterhitzern (z. B. in Winderhitzern an Hochöfen) noch um etwa 25% höher. Um Brennstoff, also Koks zu sparen, wird die Luft in Lufterhitzern auf maximal 1300°C erhitzt. Zum Erhitzen der Luft wird das aus dem metallurgischen Ofen entweichende Gichtgas mit einem Zusatz von Koksgas verwendet, das im Lufterhitzer verbrannt wird und dadurch gitterförmige, feuerfeste Steine im Innern des Lufterhitzers auf maximal 1550° C aufheizt. Nach der Aufheizperiode wird der Gasbrenner abgeschaltet und kalte Luft, die in Gebläsemaschinen in höheren Drücken erzeugt wird, durch das heiße Gittermauerwerk des Lufterhitzers geblasen. Die heißen Steine erhitzen die Luft, die anschließend über die Heißwind-Ringleitung und die Winddüsen in den Hochofen eingeblasen wird. Zwei derartige Winderhitzer arbeiten jeweils abwechselnd mit Heiz- und Windzeit Für die Erzeugung des
Roheisens in Hochöfen werden etwa 66% der Gesamtenergie eines Hüttenwerkes verbraucht Der Koksverbrauch belief sich im Jahre 1975 allein in der Bundesrepublik Deutschland auf rund 500 kg/t Roheisen, zusätzlich wurden rund 60 kg Schweröl/t Roheisen s eingeblasen.
Das Gichtgas am Hochofen ist jedoch ein heizwertarmes Gas (3140 bis 3560 kj/m3). Dieser Nachteil kann zur Erzielung höherer Flammentemperaturen, üblicherweise nur durch Zumischen von Starkgasen, z.B. von to Koksofengas, ausgeglichen werden. Eine andere Hilfsmaßnahme, höhere Flammentemperaturen zu erzielen, ist durch die Vorwärmung von Gas und/oder Brennluft gegeben. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Inertgasanteile in der Brennluft (insbesondere von is Stickstoff) durch Zugabe von Sauerstoff zu vermindern, um dadurch. Brennstoffe einzusparen und gleichzeitig die Erzeugungsleistung des Hochofens zu steigern.
Der bisher im Hochofen zugesetzte Sauerstoff kommt in erster linie aus der Tief temperatur-Des tillation von atmosphärischer Luft, für die in Hüttenwerken besondere Sauerstoffgewinnungsanlagen erforderlich sind. Hüttenwerke können andererseits auch an weitverzweigte Sauerstoff-Leitungsnetze angeschlossen sein, die die einzelnen Sauerstoffverbraucherstellen im Hüttenwerk mit weit entfernten Sauerstoffgewinnungsanlagen verbinden.
Die bloße Zugabe von Sauerstoff zur Verbrennungsluft bzw. zu heizwertarmen Gasen, wie insbesondere Gichtgasen, ist daher nicht nur relativ aufwendig, sondern löst zudem nicht das Problem der weiteren Luftbegleiter, wie z. B. der inerten Gase, insbesondere von Stickstoff, der als Ballast beim metallurgischen Prozeß mitgeführt werden muß. Die Zuführung von reinem Sauerstoff vermag zudem das Problem des Kohlendioxyd-Anteils und des Wasserdampf-Anteils der Luft nicht zu lösen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereiches vorzuschlagen, um für jede Art von Prozeß eine gewünschte Zusammensetzung des Brenngases nach Heizwert, Heiztemperatur und zu erwartenden Verbrennungsgasvolumina individuell dosieren zu können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß Reduktionspnxiessen und/oder Oxydationsprozessen ein regelbarer Luftanteil zugeführt wird, in dem vorher durch kontinuierlich in einer Strömung vorgenommenes Adsorbieren (molekulares Sieben bzw. Filtern) von Stickstoff-, Kohlendioxyd- und Wasser-Molekülen in Kristallgitter bildenden Stoffen der Sauerstoffanteil relativ zum vorhandenen Sauerstoffanteil der Eintrittsluft erhöht wird. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, zugleich mit einer Anreicherung der Verbrennungsluft an Sauerstoff an der Verbrennung nicht teilnehmende Gase, die sogar für die Verbrennung hemmend wirken, in ihrem Anteil zu vermindern. Damit sinkt der bei Reduktionsprozessen und/oder Oxydationsprozessen M sehr oft als nachteilig empfundene Anteil von Ballastgasen erheblich. Von weiterem Vorteil ist, daß dieser Anteil je nach der einzustellenden Temperaturhöhe steuerbar ist Als Molekularsiebe eignen sich hierbei insbesondere solche Stoffe, die befähigt sind, im Kristallgitter größere Mengen von Wasser zu binden, das sich durch einfaches Erwärmen stetig entfernen läßt ohne daß ein Zusammenbruch der Kristallgitter erfolgt In einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre können derartige entwässerte Kristalle von neuem Wasser oder an dessen Stelle Schwefelwasser. Schwefelkohlenstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und andere Moleküle aufnehmen. Derartige Kristallgitter sind unter den Namen Zeolithe bekannt Da die natürlichen Zeolithe für diesen Zweck nicht ausreichen, hat man schon seit rund 50 Jahren künstliche Zeolithe geschaffen, die den praktischen Anforderungen entsprechen.
Der besondere Vorteil der beschriebenen Verfahrensweise liegt zusammengefaßt einerseits in der Anwendung Kristallgitter bildender Stoffe, die entsprechende Porengrößen und Kristallgitter-Strukturen aufweisen, in denen fremde Moleküle mit kleinerem Querschnitt als die Hohlräume des Gitters aufgenommen werden können (Adsorbieren), andererseits jedoch im typisch metallurgischen Bereich. Für den zuletzt genannten Bereich vermittelt das erfindungsgemäße Verfahren Möglichkeiten, ballastärmere Gase in Reduktions- oder Oxydationsprozesse einzuführen, intensiver wirkende Gase einzuführen, im allgemeinen ungenutzte Abwärme von Reductions- oder Oxydationsprozessen vollends auszunutzen, um die Kristallgitter und Poren bildenden Stoffe zu regenerieren, ferner weitaus trockenere Brenngase zu erzeugen Und schließlich durch die Erzeugung sauerstoffangereicherter Luft sowohl Reduktionsprozesse als auch Oxydationsprozesse intensiver durchzuführen. Der zuletzt genannte Vorteil dient daher zur Intensivierung der Prozesse und damit zur Leistungssteigerung von metallurgischen Ofen und von Verbrennungsvorgängen. Einer dieser Vorteile besteht deshalb auch darin, höhere Temperaturen — soweit erforderlich — in Reduktionsprozessen und in Oxydationsprozessen zu erzielen.
Nach der weiteren Erfindung ist dabei vorteilhaft daß die in ihrer Menge geregelte Luft durch ein zeolithisches Molekularsieb, das aus kristallinen Metall-Aluminosilikaten besteht, geleitet wird. Derartige zeolithische Molekularsiebe sind an und für sich bekannt Ihre Anwendbarkeit zur Adsorption bestimmter Luftbegleiter, die in bestimmten Anteilen bei Reduktionsprozessen und/oder Oxydationsprozessen unerwünscht sind, ist bislang jedoch übersehen worden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiter dahingehend verbessert daß das zeolithische Molekularsieb mit Luft, die auf eine Temperatur zwischen 200 und 3000C erwärmt ist, regeneriert wird, indem Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in einer zur vorher eingerichteten Betriebsströmung entgegengesetzt gerichteten Luftströmung durch molekulare Verdrängung abgeführt werden.
Weiterhin ist vorteilhaft daß das Regenerieren des Molekularsiebs im Temperaturwechselverfahren durch periodisches Erhitzen des Molekularsiebs erfolgt
Eine andere Art des Regenerierens des Molekularsiebs erfolgt im Druckwechsel durch periodisches Erniedrigen des Druckes der Luftströmung bei konstanter Temperatur.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist nunmehr vorgesehen, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft Reduktionsprozessen im Schachtofen (z. B. im Hochofen) für die Erzreduktion oder Oxydationsprozessen bzw. Reduktionsprozessen und/oder Schmelzprozessen in Stahlwerkskonvertern, Kupolofen bzw. Elektroofen für das Frischen von Roheisen und/oder Schmelzen von Metallschrott Eisenschwamm bzw. für die Gewinnung von Nichteisenmetallen sowie Wärm- und Glühofen zur Erhitzung und Wärmebehandlung von Metallen züge-
führt wird.
Eine andere Anwendungsari des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft zusammen mit Hochofengichtgas in der Brennkammer eines Winderhitzers verbrannt wird, wodurch vorteilhafterweise Koksgas eingespart werden kann.
Eine zusätzliche Anwendungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner dadurch gegeben, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft zusammen mit Frischluft in einem Hochofen-Winderhitzer erhitzt wird.
Die Erfindung schlägt weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor. Eine besonders vorteilhafte Einrichtung in diesem Sinne ist dahingehend gestaltet, daß einem metallurgischen Ofen mehrere Behälter mit Molekularsieb-Stoffen vorgeschaltet sind, die abwechsiungsweise an den metallurgischen Ofen anschließbar sind, die andererseits abwechslungsweise an eine Luftzufuhr anschließbar sind und die außerdem abwechslungsweise an eine mit einer Kaltluftzufuhr gekoppelte Wärmequelle anschließbar sind. Das wechselweise Anschließen ist insofern von Vorteil, als die Molekularsieb-Stoffe von Zeit zu Zeit von den aufgestauten Stoffen befreit werden müssen. Bei mindestens zwei Behältern mit dem Molekularsieb-Stoffen steht immer einer in Betriebsbereitschaft Innerhalb der Betriebszeit eines der Molekularsieb-Behälter kann der andere bzw. können die anderen Molekularsieb-Behälter regeneriert werden. Dazu ist es zweckmäßig, daß sowohl der betreffende Molekularsieb-Behälter, der jeweils von beheizter Luft durchströmt wird, als auch der Molekularsieb-Behälter, der jeweils von Frischluft durchströmt wird, in zur Betriebsströmung entgegengesetzter Strömungsrichtung umschaltbar ist
Im Prinzip können die unerwünschten Luftbegleiter, die an der betreffenden Reaktion nicht teilnehmen sollen, aus dem Molekularsieb-Behälter abgeführt werden. Hierzu ist zweckmäßig, daß an jedem Molekularsieb-Behälter ein Auslaßventil für Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasser vorgesehen ist
In einem metallurgischen Betrieb, in dem der metallurgische Ofen als Verbraucher arbeitet und gleichzeitig Abwärme anfällt, ist die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhaft so gestaltet, daß mindestens drei Molekularsieb-Behälter mit Wechselanschlüssen untereinander versehen sind und einem metallurgischen Ofen und/oder Verbrennungsschacht zugeordnet sind.
Zweckmäßigerweise ist als Wärmequelle für die Regenerationsschaltung der Molekularsieb-Behälter ein Röhrenrekuperator vorgesehen.
Für einen intensiven Ablauf der Vorgänge in den
Moickuiarsicb-KrisiaBcn isi cS üödi wichtig, daß die Molekularsieb-Behälter einen wärmeisolierten Stahlmantel aufweisen.
Ein Ausfflhrungsbeispiel der erfmdungsgemäBen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt Anhand der Zeichnung wird außer der Einrichtung auch das erfindungsgemäße Verfahren naher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt einen schematischen Überblick über die Gestaltung einer Hochofenanlage, die nicht oder nur teilweise mit reinem Sauerstoff aus der Tiefteii -Destillation betrieben wird.
Ak metaltargischer Ofen ist im Ausführungsbeispiel ein Hochofen 1 orgesehen, der in anderen AnwendnngsfäDen ans emem Kupolofen, ans anem Schachtofen zur NE-MetaHg, aus einem Elektroofen, aus einem Stahlwerks- oder NE-Metafl-Konverter oder aus einem Wärm- bzw. Glühofen für Metalle besteht Für den Reduktionsprozeß, d. h. für die Roheisenerzeugung ist neben den von oben, d.h. durch den Gichtverschluß 2 zugegebenen Eisenerzen und Zuschlagstoffen Koks als Kohlenstoffträger erforderlich, dessen Anteil wegen der hohen Kosten gering gehalten werden muß. Die Koksersparnis wird gemäß der Erfindung durch die Luft-Sauerstoffzuführung 3 erreicht Das im Hochofen 1 entstehende Gichtgas 4
to durchläuft die Grob-Entstaubungseinrichtung 5, die Fein-Entstaubungseinrichtung 6 und gelangt somit gereinigt in den Verbrennungsschacht Ta des Winderhitzers 7. Diesem Oxydationsprozeß wird ebenfalls entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit
is Sauerstoff angereicherte Luft über die Luft-Sauerstoffzuführung 3a zugeleitet, da das Gichtgas 4 auf dem Weg zu den und durch die Entstaubungseinrichtungen S und 6 Wärme verliert und neben noch brennbaren Kohlenoxydgas auch Kohlendioxydgas enthält und somit einen relativ geringen Heizwert aufweist Die im Verbrennungsschacht Ta entstehenden heißen Verbrennungsgase erhitzen das Gittermauerwerk Tb des Winderhitzers 7 und durchströmen anschließend den Röhrenrekuperator 8a, der eine noch zu beschreibende Wärmequelle 8 darstellt
Die den Röhrenrekuperator Sa verlassenden Verbrennungsgase befinden sich auf einem niedrigen Temperaturniveau und werden über die Gasleitung 9 und den Schornstein 10 ins Freie abgeleitet
Vor den Hochofen 1 sind funktionstechnisch die aus wärmeisolierten Stahlblechen gefertigten Behälter 11, 12 und 13 geschaltet Jeder der Behälter enthält Molekularsieb-Stoffe 14; im Ausführungsbeispiel bestehen diese aus zeolithischen, Kristallgitter bildenden Stoffen vom Typ Kalzium mit 5 Angström Porengröße (1 Angström = 1 · 10~7 mm).
Jeder der Behälter U, 12 und 13 ist mit einer Luft-Sauerstoff-Leitung lla, 12a, 13* an den Hochofen 1 angeschlossen, wobei Ventile Hb, YIb und 136 öffnen und schließen. An jeden der Behälter 11,12 und 13 ist ferner eine Luftzufuhr 15 angeschlossen, wobei das Gebläse 16 die Luft über die Leitung 13c mit Absperrventil 13</zum Behälter 13, über die Leitung lic mit dem Absperrventil 11t/zum Behälter 11 und über die Leitung 12c mit dem Absperrventil Y2d zum Behälter 12 führt
Eine weitere Frischluftzufuhr 17 ist vor der Wärmequelle 8 vorgesehen, wobei das Gebläse 18 die Luft durch den Röhrenrekuperator 8a führt, so daß die Luft in der Leitung 19 erwärmt strömt und mittels des Ventils He und der Leitung 11/ in den Behälter 11, mittels des Ventils 12e und der Leitung 12/ in den Be'näuCT 12 und minen des Ventils 13e ssd der Leitung 13/ in den Behälter 13 geleitet wird. In dieser Strömungsrichtung befindet sich am Ausgang der Behälter 11,12,13 jeweils ein Auslaßventil Ug. 12g; 13g. Eine zur Betrisbsströmungsrichtung 20 entgegengesetzte Strömungsrichtung 21 wird durch das Gebläse 22, das Kaltluft fördert, erzeugt, wobei die Luft über das Ventil lift, die Lehmig 11/in den Behälter 11 über das Ventil 12Λ, die Leitung 12/in den Behälter 12 und fiber das Ventil 13A und die Leitung 13/ in den Behälter 13
In der Luft-Sauerstoffzuführang 3 ist ferner das Gebläse 23 eingeschaltet und ebenso eine weitere MschfUhrung 24. In der Lnft-Saoerstoffzuffihrung 3a befindet sich ein ähnliches Gebläse 29 mit einer ähnlichen Mischhrft-Znfühnmg 25. Zwischen dem
Gebläse 23 und dem Hochofen 1 ist ein zweiter Winderhitzer 26 eingeschaltet, der abwechselnd mit dem Winderhitzer 7 arbeitet und der die mit Sauerstoff angereicherte Luft erhitzt, bevor sie in den Hochofen 1 eingeblasen wird.
Nachdem die einzelnen Organe der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben sind, wird nachstehend die Arbeitsweise der Einrichtung aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben:
Bezogen auf den Behälter 13 wird davon ausgegangen, daß dieser adsorbtionsfähige Molekularsieb-Stoffe 14 enthält. Das bedeutet, daß der Behälter 13 in der Lage ist, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasserdampf zu adsorbierbieren. In dieser Phase sind die Ventile 13e, 13g und 13Λ geschlossen. Über das Gebläse 16 fließt nunmehr Frischluft durch die Leitung 13c, durch die geöffneten Ventile \3d und \3b in Betriebsströrnungsrichtung 20 und wird im Behälter 13 von Kohlendioxyd und Luftfeuchtigkeit und einem großen Anteil Stickstoff befreit. Dadurch wird die Luft auf 70 bis 90% Sauerstoffanteil angereichert und in der gewünschten Menge reguliert der Ansaugluft des Gebläses 23 zugesetzt. Der sauerstoffangereicherte Wind wird im Winderhitzer 26 erhitzt und dem Hochofen 1 über die Luft-Sauerstoffzuführung 3 zugeleitet.
Diese Arbeitsweise wird je nach Adsorptionsfähigkeit der Molekularsieb-Stoffe 14 nacheinander mit den Behältern 11,12 und 13 durchgeführt.
Die Regeneration eines nicht mehr adsorptionsfähigen Behälters, z. B. des Behälters 12, wird danach wie folgt durchgeführt: In der ersten Stufe der Regeneration strömt Luft durch die Röhren der Wärmequelle 8, hier des Röhrenrekuperators 8a, im Gegenstrom zu den heißen Abgasen des Verbrennungsschachtes 7a bzw. des Gittermauerwerks 7b, gefördert vom Gebläse 18, die sich im Röhrenrekuperator 8a auf eine Temperatur von 200 bis 300°C erwärmt und durch die Leitung 19 bei geöffnetem Ventil 12e in den Behälter 12 eintritt und durch das geöffnete Ventil 12g ins Freie ausströmt. Dadurch werden die Molekularsieb-Stoffe 14 für die nachfolgende Adsorption des Stickstoffs vorbereitet. Während dieses Vorganges sind die Ventile 126,12t/und 12Λ geschlossen. Dieser erste Verfahrensschritt, um die Kristalle für die Adsorption des Stickstoffs vorzubereiten, wird ebenfalls lediglich zeitlich verschoben, bei den Behältern 11 und 13 abgeführt.
In der zweiten Stufe der Regeneration wird ein derart erwärmter Behälter 11 nunmehr auf Umgebungstemperatur gekühlt, indem mittels des Gebläses 22 Frischluft bei geöffnetem Ventil 11Λ durch die Leitung 11/ und durch den Behälter 11 geblasen wird. In dieser Phase sind die Ventile Hb, Hd und lie geschlossen. Die zugeführte Frischluft verläßt den Behälter durch das geöffnete Ventil 11^. Nach der Abkühlung steht der Behälter 11 wieder für die Sauerstoffanreicherung in der eingeführten Luft zur Verfügung.
In einer ausgewählten zeitlichen Periode wird somit das Molekularsieb im Behälter 12 auf 200 bis 300°C erwärmt, im Behälter 11 das Molekularsieb auf Umgebungstemperatur gekühlt und im Behälter 13 sauerstoffangereicherte Luft durch Adsorption des Stickstoffs sowie des Kohlendioxyds und des Wasserdampfes erzeugt.
Das Ventil 27 ist geöffnet, wenn der Hochofen 1 mit sauerstoffangereicherter Luft betrieben wird. Andernfalls ist das Ventil 27 geschlossen.
Das Ventil 28 ist geöffnet, wenn der Winderhitzer 7 während der Aufheizperiode mit sauerstoffangereicherter Luft betrieben wird. Andernfalls ist das Ventil 28 geschlossen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereiches, dadurch gekennzeichnet, daß Reduktionsprozessen und/oder Oxydationsprozessen ein regelbarer Luftanteil zugeführt wird, in dem vorher durch kontinuierlich in einer Strömung vorgenommenes Adsorbieren (molekulares Sieben bzw. Filtern) von Stickstoff-, Kohlendioxyd- und Wasser-Molekülen in Kristallgitter bildenden Stoffen der Sauerstoffanteil relativ zum vorhandenen Sauerstoffanteil der Eintrittsluft erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Menge geregelte Luft durch ein zeolithisches Molekularsieb, das aus kristallinen Metall-Aiuminosilikaten besteht, geleitet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zeolithische Molekularsieb mit Luft, die auf eine Temperatur zwischen 200 und 300° C erwärmt ist, regeneriert wird, indem Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in einer zur vorher eingerichteten Betriebsströmung entgegengesetzt gerichteten Luftströmung durch molekulare Verdrängung abgeführt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerieren des Molekularsiebs im Temperatur-Wechselverfahren durch periodisches Erhitzen des Molekularsiebs erfolgt
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerieren des Molekularsiebs im Druckwechselverfahren durch periodisches Erniedrigen des Druckes der Luftströmung bei konstanter Temperatur erfolgt
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft Reduktionsprozessen im Schachtofen (z. B. im Hochofen) für die Erzreduktion oder Oxydationsbzw. Reduktionsprozessen und/oder Schmelzprozessen in Konvertern, Kupolöfen bzw. Elektroofen für das Frischen von Roheisen und/oder Schmelzen von Metallschrott, Eisenschwamm bzw. für die Gewinnung von Nichteisen-Metallen sowie Wärmund Glühöfen zur Erhitzung und Wärmebehandlung von Metallen zugeführt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft zusammen mit Hochofengichtgas in der Brennkammer eines Winderhitzers verbrannt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft zusammen mit Frischluft in einem Hochofen-Winderhitzer erhitzt wird.
9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einem metallurgischen Ofen (1) mehrere Behälter (11,12,13) mit Molekularsieb-Stoffen (14) vorgeschaltet sind, die abwechslungsweise an den metallurgischen Ofen (1) anschließbar sind, die andererseits abwechslungsweise an eine Luftzufuhr (15) anschließbar sind und die außerdem abwechslungsweise an eine mit einer Kaltluftzufuhr (17) gekoppelte Wärmequelle (8) anschließbar sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der betreffende Molekularsieb-Behälter (11 bzw. 12 bzw. 13), der jeweils von beheizter Luft durchströmt wird als auch der Molekularsieb-Behälter (U bzw. 12 bzw. 13), der jeweils von Frischluft durchströmt wird, in zur s Betriebsströmung (20) entgegengesetzter Strömungsrichtung (21) umschaltbar ist
11. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Molekularsieb-Behälter (11,12,13) ein Auslaßventil {Hg, Yig,
ίο Yig) für Stickstoff, Kohlendioxyd und Wasser vorgesehen ist
12. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Molekularsieb-Behälter (H, 12,13) mit Wechselan-
t5 Schlüssen untereinander versehen und einem metallurgischen Ofen (1) und/oder Verbrennungsschacht (7a^ zugeordnet sir.d.
13. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle (8) für die Regenerations-Schaltung der Molekularsieb-Behälter (U, 12, 13) ein Röhrenkuperator (8a) vorgesehen ist
14. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Molekularsieb-Behälter (11,12,13) einen wärmeisolierten Stahlmantel aufweisen.
DE2911763A 1979-03-26 1979-03-26 Verfahren und Einrichtung zum Regulieren von Anteilen der Luftbestandteile Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxyd und Wassergehalt in Reaktionsprozessen des metallurgischen Bereichs Expired DE2911763C2 (de)

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