Агрегат для восстановления окислов металлов газами

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПА 1 ЕНТУ(45) Дата опубликования описания о 1. Я,78(51) М. Кл. Р 27 В 19/00 1 С 21 В 13/14 С 22 В 5/12 Государственный комитет Совета Министроа СССР по делам изаоретений и открытийИностранец Патрик Уильям МакКей(72) Автор изобретения Иностранная фирмафиерро Эспонха С. А. (Мексика)(54) АГРЕГАТ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ГАЗАМИ Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для восстановления металлов из руд газами. Изобретение может быть применено, например, для восстановления железа из руд с получением губчатого железа. Агрегат применим для5 восстановления и других металлов из их рудИзвестен агрегат для восстановления окислов металлов газами, содержащий последовательно расположенные реакторы для восстановления окислов и реактор для охлаждения получаемого продукта, источник восстановительного газа, например, печь для конверсии газообразного углеводорода, устройства для очистки и охлаждения восстановительного газа, систему трубопроводов т 5 для отвода отработанного газа и/или подачи его к реакторам для восстановления окислов 1. В известном агрегате реакторы для восстановления окислов и для охлаждения получаемого продукта соединены последовательно.Недостатки известного агрегата состоят в том, что повышение эффективности использования восстановителя путем увеличения количества последовательно установленных реакторок невозможно из-за значительных потерь давления газа, а также в том, что науглераживание получаемого продукта (изза крекинга на нем углеводорода) не поддается контролю.Отличиями предложенного агрегата от известного является то, что он снабжен системой трубопроводов для рециркуляции охлаждающего газа с насосом, соединенной с реактором для охлаждения получаемого продукта и устройством для охлаждения газа, эта система снабжена трубопроводами для соединения ее с источником восстановительного газа, с трубопроводом для подачи газа к реакторам для восстановления окислов и системой трубопроводов для отвода отработанного газа, причем трубопровод, соединяющий систему с источником восстановительного газа, и трубопровод, соединяющий систему с трубопроводом для подачи газа к реакторам для восстановления окислов, соединены между собой.Кроме того, трубопровод, соединяющий систему трубопроводов для реп иркуляции охлаждающего газа с источник-,м восстановительного газа, снабжен калапаном для регулирования подачи восстановительного627770 3газа в систему, а агрегат снабжен трубороводом для подачи газообразно о углеводорода, соединенным с трубопроводом для подачи газа к реакторам для восстановления окислов. 5Перечислчпыс Отлпчя позволяют овысить эффективность использования восстановителя и обесОчить возможность конг- роля за науглераживыиех получаемого родукта.На чертеже схематически изображен10предлагаемый агрегат.Агрегат содержит последовательно расположенные реакторы 1, 2 и 3 для восстыовления окислов, источник восстановительного газа, например печь 4 для конверсии газообразного углеводорода известной конструкции, котел-утилизатор 5, холодильники 6 - 10 для охлаждения газа, реактор 11 для охлаждения получаемого продукта. Печь 4 трубопроводов 12 соединена с котлом-утилизаторов 5, который трубопроводом 13 сое динен с холодильником 6. Эта часть агрегата снабжена рециркуляционным труоопроводом 14 с регулятором 15 расхода. Реакторы 1, 2 и 3 для восстановления окислов снабжены системой 16 труоопроводов с п(1- сосом 17, клапаном 18 и регулятором 19 рыс хода для отвода отработанного газа (и О- дачи его, например, к горелкам 20 в качестве топлива) и/или подачи его к рсакторым 1, 2 и 3.Холодильник 6 трубопрово.ом 2 с 1.,ыпаном 22 соединен с реакторачи 1, 2 и 3.К этому же трубопроводу подключены Грубопровод 14 и система 16.Реакторы 1, 2 и 3 соединены последовательно и каждый из них снабжен нагрев;толем 23, перегревателем 24 и камерой 25 35 сгорания с трубопроводом 26 для пдычп кислородсодержащего газа.Агрегат снабжен системой 27, 28 трубопроводов для рециркуляции охлаждающего газа с насосом 29.Эта система соединена с реакторох 1140для охлаждения получаемого продукта (по конструкции аналогичным реакторам 1, 2, 3), а трубопроводами 30, 31 и 32 соединена со.ответственно с холодильником 6, трубопговодом 21 и с системой 16. Трубопроводы 30, 4 31 и 32 снабжены клапанами 33, 34 и 35 соответственно, а трубопроводы 30 и 31, кроме того, - регуляторами расхода 36 и 37.Система 27, 28 соединена с трубопроводом 38 для добавления окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО), метана (СН,), 50 водорода (Н 2) или азота (К) к охлаждающему газу.Агрегат снабжен реактором 39 для загрузки исходных материалов (руды, концентра 55Агрегат работает следующим ооразом.Газообразный углеводород, например метан, подается в печь 4, где нагревается, смешивается с паром и подвергается каталитической конверсии. Пар получают в кот,с-)ти,1 заторс 5. 1(к.( ко 1)(". 1;3 со- СТОИТ, В ОСНОГЗНХ, 3 )КЫ ), Р),;1( 1- роды. Этт г(з Ох,сж,сс О 5 5 хо,(,. ь;икс 6. Чась газы по трубороводу 2 и)- ;1 ыстс :к нырснс)с О 23 ды Ос ср(х;ч(- р( . ) егор(1 н 15 в )сык Ор.В кычерс 25 сграня часть восс 1 ыов 1- тельного гыза сжи ыю и тем сыч 1,)1;опол сельпо с",о нагревыи. В агрсвателс 23 гыз нагревается до 700 - 850 С, а в кыхсре 25 - до 900 - 1100 С (Гредо Тительпо до 1050 С). В случае использования перегревателя 24 количество кислородсодсржащего газа, подаваемого в камеру 25, может быть умен ьшено.. рячий восстановительный газ проходит ерез слой окислов, например, железа в реактореи восстанавливаст пх. Вхо;я ций из реактора 1 газ охлаждается н обез(оживыется в холодильнике 7.Аналогичным образом газ проходГт через реакторы 2 и 3. После выхода из холодильника 9 газ поступает в истечу 16 и часть его используется в качестве топливы, ы другая часть (в случае необходимо(111 может быть направлена в реактор 1 (в этом случае к восстановительному газу целесообразно добавлять по трубопроводу 14 неконвсрсированный газообразный углеводород, например метан).Реактор 39 (по конструкции аналогичный реакторам 1, 2 и 3) на описываемом этапе служит для выгрузки продукты реакции и для загрузки исходной руды.Часть восстановительного газа от холодильника 6 по трубопроводу 30 направляется в систему 27, 28 трубопрово сов для рециркуляции охлаждающего газа и в реактор 11 для охлаждения получаемого продукта. В результате прохождения холодного газа через горячий продукт, например губчатое железо, последний охлаждается.После охлаждения материала в реакторе 11 и окончания цикла восстановления в реакторе 1 с помощью системы клапыов производят переключение газового потока так, что реактор 11 становится реактором для вьгрузки продукта и загрузки исходной руды (вхесто реактора 39), первый реактор 1 для посстаГовлеия становится реактором для охлаждения (вместо реактора 11), реактор 2 становится первым реактором для восстановления, реактор 3 - вторым, ы реактор 39третьим. Цикл восстановления пов- ГО Р Я ЕТС 51.Ны.пчие такого внепоточного реактора для охлаждения получаемого продукта позволяет регулировать состав и скорость газового потока через слой охлаждаемого продукта независимо от состава и скорости в реакторах 1, 2 и 3. Состав охлаждающего газа может быть изменен путем подачи СО, СО.:СН Н или Х. .в систему 27, 28 в дополнение или взамен продуктов конверсии. Это позволяет в широких пределах изменять состав получаемого продукта.62 гП 6 Форга изобретения ЦНИИП Заказ 550 /5 Тираж 767 Подписное фи,чиач ППГ Патент, г. Ужгороа, г. Проектная, 4 Кроме того, охлажлсцие получасхгого продукта во вцепоточном реакторе Гозволяет использовать более, чем два реактора лля восстановления, как это возможно в известном агрсгате благодаря тому, что потеря давления во внепоточцом рсакторе не склалывается с потерями;гавлсния в реакторах 1, 2, 3 для восстановления. Это Гозволяет повысить эффективность использования восстановления. 1. Агрегат для восстановления окислов металлов газами, содержаший последовательно расположенные реакторы лля восстановления окислов и реактор лля охлажления получаемого продукта, источник восстановительного газа, например печь лля конверсии газообразного углеводорода, устройства лля очистки и охлаждения восстановительного газа, систему трубопроводов для отвода отработанного газа и/или подачи его к реакторам Лля восстановления окислов, отличаюгчийся тем, что, с целью повышения эффективности использования восстановителя, обеспечения возможности контроля за науглераживанием получаемого продукта, агрегат сцаожен системой трубопроводов для рсггркъляги Ох.ггж.ггюшего Газа с насо его, соединенной с реактором для охлаждения получаемого пролукта и устройством для охчсипя газа, эта система снабжена тру бгпрсволами лля соединения ее с источникомвосстановительного газа, с трубопроволом .ггя подачи г;гза к реакторам лля восстановления окислов и с системой трубопроводов лля отвода отработанного газа, причем трубопровол, соединяюший системь с источнцком восстановительного газа, и грубопровол, соелицяоший систему с трубопроводом лля подачи газа к реакторам для восстановления окислов, соединены между собой,2. Агрегат по п, 1, от,гггчаюгцийея тем, чтотр бопровол, соединяющий систему трубоцроволов для рециркуляции охлажлаюшего газа с источциком восстановительного газа, снабжен клапаном л.я регулирования подачи восстановительного газа в систему.3. Агрегат по пп. 1 и 2, отлпчающиггея 20 тем, что он снабжен трубопроводом лля подачи газообразного углеводорода, соединенным с трубопроводом для подачи газа к реакторам для восстановления окислов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США3136623 НКл, 75 - 34, 1964.