Способ восстановления дисперсной железной руды до губчатого железа

(23) Приоритет - (32) 04,09.79 МЗаарстаеннй навяжет СССР пф девам нзв 63 етеннй(72) Авторы изобретения ФИностранная фирм:(Мексика) вител 54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИ РУДЫ ДО ГУБЧАТОГО ИСПЕРЕЛЕЗА ЕЛЕЗНОЙ.перспро и мегащего 20 Изобретение относится к газообразнбму восстановлению. железной руды в вертикальном шахтном реакторе с подвижным слоем в целях получения губчатого железа, более конкретно к новому способу нспольэования углеводородсодержащего .газа; в частности коксового газа, каксырья для восстановительных агрегатовв процессе газообразного восстановления.Известны способы восстановления дисной железной руды в шахтных цечахтнвотоком горячего восстановнтельногаза, полученного .прн конверснна или другого углеводородсодержагаза Г 1Однако. установки для конверсии углеводородного топлива сложны по конструкции й не всегда. удобны в эксплуатации.Использование в шахтных печах зоныохлаждения повышает эффективность упомянутых способов восстановления, нотребует дополнительных затрат топливапри. работе установки конверсии.Наиболее близким к изобретению по технической сущности н достигаемому: результату является способ восстановлениядисперсной железной руды до губчатогожелеза в вертикальном реакторе, включающий протнвоток руды,н горячего аосста"новительного газа, охлаждение губчатого.железа в нижней части реактора, рецнркляцню охлаждающего газа, содержащегоуглеводороды, подачу воды или пара. Дляпроцесса каталитического риформировання,существующие печи дляриформинга требуют сравнительно больших капиталвныхзатрат, что существенно повышает стоюнмость обработанного газа. Кроме того,коксовый газ имеет относительно высокое содержание серы, которое отрицательно влияет на катализаторы, обычно нсполь"зуемые в известных печах- рифорМингаСледовательно, если коксовый газ подлежит рнформированню в печи каталнтичеокого риформинга известного типа, содержанне серы в газе должно быть сниженодо очень ннзкого уровня. Таким образом,нео 6 ходнмо создать усовершенствованныймртод повышения восстановительной эффек"тнвностн сырого коксового газа 25 9957 охлаждения 3 выходит из реактора через, выгруэное отверстие 7.Восстановление руды осуществляют с помощью восстановительного газа, состоящего главным образом из окиси углеро)де и водорода, который подогревают в подогревателе 8 до температура примерно 750-1000 С и затем направляют по трубопроводу 9 в нагнетательную камеру 10, образованную внутренней кольцевой пере О городкой 11 и смежной стенкой. реактора. Из,нагнетательной камеры 10 восстано- вительный газ проходит вокруг нижней кромки перегородки 11, оттуда вверх через измельченную железную руду в восстановительной зоне 2 и восстанавливает руду до губчатого железа. Газ, выходящий с верха над слоем руды в восстановительной зоне, выводится иэ реактора через трубопровод 12 и поступает в хо лодильник-смеситель 13, где он охлаждается и обезвоживается за счет непосредственного контакта с. охлаждающей водой.Охлажденный и обеэвоженный восстановительный газ выходит из холодильни- н 5 ка 13 по трубопроводу 14 и затем от него отделяется часть газа, направляемая по трубопроводу 15 в подходящее место хранения или место применения, например в качестве топливного газа. Остальная часть восстановительного газа, проходящего через трубопровод 14, поступает по трубопроводу 16 к насосу 17, с помощью которого он перекачивается по трубопроводу 18 обратно в подогревательЭ 5 8. Таким образом, значительная часть восстановительного газа циркулирует в замкнутом контуре включающем восстановительную зону 2, трубопровод 12, холодильник 13, трубопроводы 14 и 16,40 насос 17, трубопровод 18, подогреватель 8 и трубопровод 9. Трубопровод 15 снабжен регулятором цротиводавления 19 для поддержания требуемого избыточного давления внутри Реактора. Полученный вос.- становительный газ подают в контур воо 45 становительного газа из трубопроводе 20 по способу, оцисанному ниже.Зона 3 охлаждения, подобно восстано:. вительной зоне 2, также составляет часть контура газового потока. Охлаждающий газ входит в нижнюю часть зоны охлаж. дения по трубопроводу 21,и поступает в нагнетательную камеру 22, образованную стенкой реактора и внутренней перегород 55 кой в форме усеченного конуса 23. Иэ области повышенного давления 22 камеры охлаждающий газ проходит вокруг нижней кромки (конуса) 23, оттуда вверх через секции 4 и 5 охла.ждающей зоны в область повышенного давления 24, огра ниченную стенкой реактора и перегородкой в форме усеченного конуса 25. Из области повышенного давления 24 охлаждающий газ проходит цо трубопроводу 26в холодильник 27, где он охлаждается и обезвоживается и затем по трубопроводу 28 направляется на прием циркуляционного насоса 29, с помощью которого он подается по трубопроводу 30 обратно в трубопровод 21,Охлаждающий газ, направляемый по трубопроводу 21 в нижнюю часть охлаз- дающей зоны, является также восстановительным газом, который имеет сходство с газом, вводимым в восстановительную зону 2 тем, что в нем содержатся существенные количества окиси уг лероде и водорода,. Охлаждающий контур заполнен метансодержащим газом, который вводится в контур из подходящего источника по трубопроводу 31 под контролем автоматического регулятора раоходе 32, Полученный газ содержит существенное количество углеводородногогаза, например газ, содержащий примерно до 30 об.% метена,или коксовый гаэ, который содержит меньшее количество метана. В любом случае в газе, поступающем в никнюю часть охлаждающей зоны иэ трубопровода 21, содержится значи тельное количество углеводорода.Холодный восстановительный газ, поднимающийся снизу вверх через зону 3 выполняет, по меньшей мере, три различ ные функции. Две из атих функций осуществляются в охлаждающих зонах ранее. известных реакторов с подвижным слоем, а именно охлаждение восстановленной же лезной руды и науглероживание губчатого железа..В условиях, существующих в охлаждающей зоне, большая часть углерода полученного при реакции науглероживания, вступает в реакцию с губчатым железом с образованием карбида железа, который распределен среди частиц губчатого желе эа, выходящего из реактора через выпуск ное отверстие 7, В выгруженном губча том железе содержится относительно ньбольшое количество элементарного углерода.Охлаждающая зона выполняет и третью функцию, заключающуюся в том, что эта зона служит для превращения углеводородных компонентов проходящего снизу вверх газа и окись углерода и водород.7 99 В 7Для обрюования воды, которая можетвызнать протекание этой реакции, в реактор вводят водяной пар, предпочтительномежду верхней секций 4 и нижней секцией 5 охлаждающей эоны. Водяной пар под 5водят из подходящего источника по трубопроводу 33, на котором установлен регулятор расхода 34, и затем по трубопроводу 35, на котором установлен отсечной клапан 36, в область повышенногодавления 37, откуда он проходит черезряд расположенных по периметру отверстий 38 внутрь охлаждающей зоны. Водяной пар смешивается с поднимающимсяснизу вверх углеводородсодержанвм га фэом и взаимодействует с ним в соответствии с вышеуказанным уравнением. Реакцию между водяным паром и углеводородом катализируют с помощью горячегогубчатого железа в секции 4 охлаждаю- Мщей зоны, таким образом, увеличивая содержание окиси углерода и водорода вциркулирующем охлаждающем газе. Стехиометрический избыток водяного пара . используют для замедления нежелатель 1 фного осаждения углерода на реакторе.Молярное соотношение между водянымпаром и метаном или другим углеводородом может находиться в диапазоне 1,0:: 1-1,5:1, Поскольку реакция риформи- зорования является эндошзрмической, теплоэтой реакции отбирают от горячего губ-чатого железа, способствуя его охлаждению.Как указано на чертеже, водяной пар,подаваемый по трубопроводу 33, можнотакже .направить по трубопроводу 39, накотором имеется отсечный клапан 40, в рециркулируемый газ, проходящий по трубопроводу 21 . Таким образом, водяной пар можно направлять либо в рециркуп- руемый газ, либо в точку между секциями 4 и 5 охлаждающей зоны, либо в оба места.Поскольку газ, проходящий снизу вверх через охлаждающую зону, обогащен окисью углерода и водородом, он полезен в качестве восстановительного газа в восстановительной зоне. Соответственно, часть рециркулируемого газа, проходящего через контур охлаждения, выводят из него цо трубопроводу, на котором установлен регулятор расхода, а оттуда он подается по трубопроводу 20 в качестве добавочного газа в контур восстановительного газа.ЯП р и м е р. Устройство питается свежим газом (например коксовым), содержащим 25% углеводорода (в данном примере СН). Общий поток в трубе 31 Ой 8составляет 697,7 мЗ/Т железа (МСМ/тГе). Таким образом поток СН, составляет174,4 МСМ/т Ре (т.е. 25% от 697,7).Количество газа, инжектируемого в средщоючасть зоны охлаждения, составляет251,7 МСМ/т Ре, Таким образом, отношение пар/углерод составляет 1,44. Прнрабочем давлении 4 атм и температурегаза на входе 950 оС, получаемый конечный продукт представляет собой губчатоежелезо со степенью металлизации 87%.и содержанием углерода 2,3%. Изобретение предоставляет собой новый и исключительно эффективный способ риформирования газа, состоящего из содер жащего существенное количество углеводородных составляющих, например коксового или другого газа, содержащего до 30 об,% углеводорода, с целью повышения восстановительной эффективности такого газа. Кроме того, обогащение газа достигается без использования отдельной печи дпя каталитического риформинга, который требует значительных капитальных затрат, Таким образом, создана исключительно эффективная восстановительная система. форм ула иэ обретения 1, Способ восстановления дисперсной железной руды до губчатого железа в вертикальном реакторе, включающий противоток руды и горячего восстановительного газа, охлаждение губчатого железа в нижней части реактора, рециркуляцию охлаждающего газа, содеркащего углеводороды, подачу воды или пара, о т л ич а ю щ и й с.я тем, что, с целью ловы" шения производительности печи и экономии топлива, пар и углеводородсодержащий газ добавляют в нижнюю или в срепнюю часть зоны охлаждения, причем пар подают в отношении 1,0-1,5 к количеству углеводородов, содержащихся в добавляемом газе. 2. Способ по п, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что добавляемый газ содержит 10-30 об.% газообразных угле водородов.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что восстановительный гаэ, получе,нный в зоне охлаждения, перед вводом в зону восстановления нагревают.4. Способ.цо пп. 1-3, о т л и ч а ющ и й с я теи, что в качестве добавоч9 998708 10ного газа в зоне охлаждения используют точннком восстановительного газа зоныкоксовый гаэ. восстановления.5. Способ по пп. 1-4, о т л и ч а ю- Источники информапии,щ и й с я тем, что водяной пар вводят принятые во внимание прн експертизев зону охлаждения. ю 1. Патент США М 3769872,6. Способ по пп. 1-5, о т л н ч а ю- кл. С 21 В 13/ОО, опублик, 1976.щ и й с я тем, что выведенный ю эоны 2. Патент США % 4150972,охлаждения газ служит единственным ио- кл. С 21 В 13/02, опублик. 24.04.79.оставитель Л. Панниковаехред Ж,Кастелевич Корректор А. Гриценко Редактор Ю. Петрушк Заказ 6 ное 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 О Тираж 566 НИИПИ Государственногпо делам изобретени 13035, Москва, ЖПодлкомитета СССРи открытийРаушская наб., д.