Спосіб прямого відновлювання матеріалу, що містить оксиди заліза (варіанти), і установка для його здійснення (варіанти)

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, подвергая часть объема колошникового газа очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем смесь колошникового газа и газа синтеза, подвергнутую очистке от СО2, доводят до заданной температуры посредством прямого орошения до насыщения Н2О, после прямого орошения его нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения, путем добавления неочищенного от СО2 колошникового газа и затем используют в качестве восстановительного газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе с колошниковым газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, вместе с колошниковым газом, подвергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению.

4. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, нагревая смесь колошникового газа и газа синтеза, подвергнутую очистке от СО2, до заданной температуры при обогащении Н2О, последующего туманоотделения и, наконец, использования в качестве восстановительного газа.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе с колошниковым газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, вместе с колошниковым газом, повергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению.

7. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, подвергая колошниковый газ очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом желательное содержание Н2О в восстановительном газе получают путем регулирования температуры скруббера СО2.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом часть объема преобразованного природного газа, не прошедшего очистку от СО2, примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.

9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.

10. Способ по п.1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, отличающийся тем, что колошниковый газ, подвергнутый очистке от СО2, смешан с одним или несколькими следующими газами в качестве газов синтеза: LD отходящий газ, EAF отходящий газ, доменный газ от доменных печей, колошниковый газ от Корекс (Согех) установок, каменноугольный газ, корекс газ от Корекс (Согех) газификатора, химические газы.

11. Установка для осуществления способа прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, включающая, по крайней мере, один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий к упомянутому реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СО2, и восстановительный газ, образованной газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, отличающаяся тем, что канал подачи восстановительного газа соединен с охладителем прямого действия и оттуда далее соединен с газонагревателем, а канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в газонагреватель.

12. Установка по п.11 отличающаяся тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СО2.

13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом для подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия;

14. Установка по п.11 или 12, или 13, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом для подачи восстановительного газа перед входом последнего, в охладитель прямого действия.

15. Установка для осуществления способа по п.4 или 5, или 6, включающая, по крайней мере, один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа к упомянутому реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СО2, и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, отличающаяся тем, что канал для подачи восстановительного газа входит в охладитель прямого действия и оттуда через туманоотделитель входит в газонагреватель.

16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СО2.

17. Установка по п.15, отличающаяся тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.

18. Установка по п.15 или 16, или 17, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.

Текст

1. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, подвергая часть объема колошникового газа очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем смесь колошникового газа и газа синтеза, подвергнутую очистке от СО2, доводят до заданной температуры посредством прямого орошения до насыщения Н2О, после прямого орошения его нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения, путем добавления неочищенного от СО2 колошникового газа и затем используют в качестве восстановительного газа. І 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СОг и вместе с колошниковым газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению. 3. Способ по п. 1 или 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, вместе с колошниковым газом, подвергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению. 4. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, нагревая смесь колошникового газа и газа синтеза, подвергнутую очистке от СО2, до заданной температуры при обогащении НгО, последующего туманоотделения и, наконец, использования в качестве восстановительного газа. 5 Способ по п. 4, о т л и ч а ющ и и с я тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке с > О О 27017 от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе С колошниковым газом, прошедшим очистку от СОг, подвергают прямому орошению. 6. Способ по п. 4 или 5, о т л и ч аю щ и й с я тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, вместе с колошниковым газом, повергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению. 7. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, подвергая колошниковый газ очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом желательное содержание Н2О в восстановительном газе получают путем регулирования температуры скруббера СО2. 8. Способ по п. 7, о т л и ч а гащ и й с я тем, что преобразованный природный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом часть объема преобразованного природного газа, не прошедшего очистку от СО2, примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2. 9. Способ по п. 7 или 8, о т л и ч аю щ и й с я тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО,, примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2. 10. Способ по п. 1 или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, или 9, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что колошниковый газ, подвергнутый очистке от СО2, смешан с одним или несколькими следующими газами в качестве газов синтеза: LD отходящий газ, EAF отходящий газ, доменный газ от доменных печей, колошниковый газ от Корекс (Согех) установок, каменноугольный газ, корекс газ от Корекс (Согех) газификатора, химические газы. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11. Установка для осуществления способа прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, включающая, по крайней мере, один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий к упомянутому реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СО2, и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, о т л и чающаяся тем, что канал подачи восстановительного газа соединен с охладителем прямого действия и оттуда далее соединен с газонагревателем, а канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в газонагреватель. 12 Установка по п. 11, о т л и ч а тощ а я с я тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соеди- ' нены со скруббером СО2. 13. Установка по п. 12, о т л и ч а ющ а я с я тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом для подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. 14. Установка по п. 11 или 12, или 13, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом для подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. 15 Установка для осуществления способа по п. 4 или 5, или 6, включающая, по крайней мере, один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстанов 27017 ления этого материала, канал подачи восстановительного газа к упомянутому реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СО2, и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что канал для подачи восстановительного газа входит в охладитель прямого действия и оттуда через туманоотделитель входит в газонагреватель. 16. Установка по п. 15, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СОг. 17. Установка по п. 15, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного канала в обход скруббера СОг связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. 18. Установка по п. 15 или 16, или 17, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала а обход скруббера СОг связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. Изобретение относится к способу прямого восстановления содержащего оксиды железа материала и к установке для осуществления этого способа. Известен способ [1] прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления. В этом способе процесс происходит не исключительно по строго эндотермической реакции с Н2 Fe2O3 + ЗН2 = 2Fe + ЗН2О - ДН, а дополнительно по реакции с СО; Fe2O3 + ЗСО = 2Fe + ЗСОг + ДН, которая является экзотермической. В результате становится возможным значительно снизить эксплуатационные затраты, в частности, энергетические затраты. Установка для осуществления способа содержит реактор прямого восстановления для приема и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, канал отвода колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении, скруббер СО2, нагреватель восстановительного газа и другие узлы. Однако металлические части устройства, которые контактируют с СО-содержащим восстановительным газом, подвержены сильной коррозии, результатом которой является разложение металла. Коррозия происходит более интенсивно при повышенных температурах, следовательно, части объекта, контактирующие с горячим восстановительным газом, подвержены особой опасности. В упомянутой выше установке такими частями'являются прежде всего реакторы, в которых осуществляют прямое восстановление, и нагреватели для нагревания восстановительного газа до температуры восстановления. В этом* и других известных способах могут возникать трудности в том случае, если содержание воды в восстановительном газе или слишком высоко или слишком мало. Если содержание воды слишком высоко, то происходит снижение потенциала восстановления восстановительного газа. В результате требуется брльшее количество восстановительного газа для прямого восстановления, чем было бы фактически необходимо в соответствии с химическим потенциалом восстановительного газа. Если содержание воды в восстановительном газе слишком низко, возникает другая проблема, потому что 5 10 15 20 25 I 27017 слишком сухой восстановительный газ вызывает усиление коррозии металла Для минимизирования обоих этих недостатков необходимо поддерживать оптимальное содержание воды с большой точностью. Известна установка для осуществления способа прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, включающая по крайней мере один реактор прямого восстановления для приема и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий к реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа, введенный в скруббер СО2 и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель [2]. Эта установка не содержит средств, обеспечивающих регулирование содержания Н2О до заданного значения с высокой точностью или путем, которым заданное содержание Н2О может быть получено в восстановительном газе, в результате чего металлические части установки, особенно реактор и газонагреватель, подвержены повышенной коррозии. Изобретение направлено на исключение этих недостатков и трудностей и его целью является обеспечение способа, типа указанного выше, и установки для осуществления способа, в которых, несмотря на повышенное содержание СО в восстановительном газе, коррозия минимизирована или предотвращена простым образом, в частности, процедурно и структурно простым и экономичным способом, так, чтобы срок службы металлических частей установки был существенно увеличен при оптимальном использовании химического потенциала восстановления восстановительного газа. Вследствие этого затраты энергии, в частности затраты восстановительного газа, должны быть минимизированы. „ В соответствии с изобретением эта задача решается тем, что в известном способе прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, объемное со 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 держание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2%, предпочтительно около 1,5%, подвергая часть объема колошникового газа очистке от СО2 до того, как используют в качестве восстановительного газа, причем смесь колошникового газа и газа синтеза, подвергнутую очистке от СО2, доводят до заданной температуры посредством прямого орошения до насыщения Н2О, после прямого орошения его нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения, путем добавления неочищенного от СО2 колошникового газа и затем используют в качестве восстановительного газа. Смесь колошникового газа, подвергнутого очистке от СО2 и смешанного с газом синтеза при заданной температуре, может быть насыщена водой при непосредственном охлаждении или непосредственном нагреве орошением, при этом температура задается как функция желательного содержания воды Регулируя данную температуру восстановительного газа, что очень просто реализовать с точки зрения возможности регулирования и высокой точности без больших затрат, можно регулировать водосодержание в восстановительном газе с очень высокой точностью, то есть с существенно более высокой точностью чем, например, продувкой паром через фурмы или другими мерами. Чтобы исключить образования конденсата насыщенным восстановительным газом, который покидает охладитель прямого действия - такое образование конденсата привело бы к образованию вызывающей точечную коррозию газопроводящих труб серной кислоты - температуру восстановительного газа увеличивают до температуры, которая несколько превышает температуру насыщения, Известно, что восстановительные газы имеют объемное содержание Н2О около 1,5%. Однако ни один из предшествующих документов до сих пор не рассматривал регулирование содержания Н2О до заданного значение с высокой точностью или путем, которым заданное содержание Н 2 0 может быть получено в восстановительном газе. Известна переработка оксидов железа в зоне восстановления при температуре между 750°С и 900°С, в частности восстановительным газом, состоящим преимущественно из водорода и углеродсодержащего газа, который в присутствии окиси железа может разлагаться при этих температурах так, что углерод осаждает 27017 10 вергнутым очистке от СОг, подвергнуть ся' на окиси железа. Здесь количество прямому орошению. углерода, осажденного на окиси железа, регулируется путем раскисления окиси жеПри этом отделение тумана осуществлеза в присутствии приблизительно от 32 ляют после орошения для того, чтобы издо 160 г водяного пара в 1 м 3 газа [2]. 5 бежать образования серной кислоты и искПредпочтительно, преобразованный лючить любое образование конденсата из природный газ используют как газ синтевосстановительного газа. за и преобразованный природный газ подСогласно третьему варианту в спосовергают очистке от СО2 до того, как исбе, в котором газ синтеза смешивают с пользовать его в качестве восстановитель- 10 колошниковым газом, образующимся при ного газа, при этом часть объема преобпрямом восстановлении содержащего окразованного природного газа, неочищенсиды железа материала, и используют для ного от СО2, вместе с колошниковым гапрямого восстановления, в качестве воссзом, подвергнутым очистке от СО2, подтановительного газа, который не разлавергают прямому орошению. 15 гается при температуре восстановления, объемное содержание Н2О в восстановительном газе поддерживают равным от 1 Целесообразно, чтобы часть объема до 2%, предпочтительно около 1,5%, подне очищенного от СО2 колошникового гавергая колошниковый газ очистке от СО2 за вместе с колошниковым газом, очищенным от СОг, была подвергнута прямо- 20 до того, как его используют в качестве му орошению. восстановительного газа, при этом желательное содержание Н2О в восстановиДвумя последними описанными мерательном газе получают путем регулировами можно обеспечить заданное содержания температуры скруббера СО2. ние СО2 в восстановительном газе или заданное соотношение СО/СО2 в восста- 25 При этом преобразованный природновительном газе, минимизируя таким обный газ используют в качестве упомянуразом риск коррозии металла. того газа синтеза и преобразованный природный газ подвергают очистке от СО2 до Поставленная задача решается также того, как его используют в качестве восстем, что, согласно другому варианту, в способе прямого восстановления содер- 30 тановительного газа, при этом часть обжащего оксиды железа материала, в коъема преобразованного природного газа, тором газ синтеза смешивают с колошнине прошедшего очистку от СО2, примешиковым газом, образующимся при прямом вают к колошниковому газу, подвергнутов'осстановлении содержащего оксиды жему очистке от СО2. леза материала, и используют для прямо- 35 Предпочтительно часть объема колошго восстановления в качестве восстановиникового газа, не прошедшего очистку от тельного газа, который не разлагается при СО2, примешивают к колошниковому газу, температуре восстановления, объемное соподвергнутому очистке от СО Г держание Н2О в восстановительном газе В каждом из описанных выше спосоподдерживают равным от 1 до 2%, пред- 40 бов колошниковый газ, подвергнутый почтительно около 1,5%, нагревая смесь очистке от СО2, может быть смешан с колошникового газа и газа синтеза, пододним или несколькими следующими гавергнутую очистке от СО2, до заданной зами в качестве газов синтеза* LD отхотемпературы при обогащении Н2О, последящий газ, EAF отходящий газ, доменный дующего туманоотделения и, наконец, ис- 45 газ от доменных печей, колошниковый газ пользования в качестве восстановительот Корекс (Согех) установок, каменноуного газа. t гольный газ, корекс газ от Корекс (Согех) газификатора, химические газы. При этом преобразованный природПоставленная задача решается также ный газ используют в качестве упомянутого газа синтеза и преобразованный при- 50 тем, в установке для осуществления спородный газ подвергают очистке от СО2 до соба прямого восстановления содержатого, как его используют в качестве воссщего оксиды железа материала, вклютановительного газа, причем часть объечающей по крайней мере один реактор ма преобразованного природного газа не прямого восстановления для приема ма очищают от СО2 и вместе с колошнико- 55 териала, содержащего оксиды железа, и вым газом, прошедшим очистку от СО2, восстановления этого материала, канал подвергают прямому орошению. подачи восстановительного газа, ведущий к упомянутому реактору прямого восстаЦелесообразно часть объема колошновления и канал отвода колошникового никового газа, не прошедшего очистку от газа для отвода колошникового газа из СО2, вместе с колошниковым газом, под 11 27017 упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СОг и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, канал подачи восстановительного газа соединен с охладителем прямого действия и оттуда далее соединен с газонагревателем, а канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в газонагреватель. Полезно снабдить установку реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СОгЧтобы получить предпочтительное содержание СОг или заданное соотношение СО/СО2 в восстановительном газе, канал для преобразованного газа посредством обводного канал в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. Для получения предпочтительного содержания СО2, целесообразно кроме того, чтобы канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 был связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого* действия. Другой вариант установки для осуществления способа прямого восстановления содержащего оксиды железа материала включает по крайней мере один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа к упомянутому реактору прямого восстановления и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, образующегося при прямом восстановлении, канал отвода колошникового газа введен в скруббер СО2 и восстановительный газ, образованный газом синтеза и колошниковым газом, поступает в реактор 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 прямого восстановления по каналу подачи восстановительного газа, канал подачи восстановительного газа ведет от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель, и отличается тем, что канал подачи восстановительного газа входит в охладитель прямого действия и оттуда через отделитель тумана входит в га зо нагреватель. Для получения газа синтеза установка снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразованногр газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СО2. Кроме того, канал для преобразованного газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. Предпочтительно, канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия. На фиг. 1 и 2 схематично изображена установка для осуществления предлагаемого способа. Установка согласно изобретению включает четыре реактора вихревого слоя 1-4, последовательно соединенные в группу, где материал, содержащий оксиды железа, типа тонкоизмельченной руды, подают через канал загрузки руды 5 в первый вихревой реактор 1, в котором мате- • риал нагревают до температуры восстановления (или предварительного восстановления), и затем передают из одного вихревого реактора в другой по конвейерному транспортеру 6. Полностью восстановленный материал {губчатое железо) подвергают горячему брикетированию в устройстве брикетирования 7. При необходимости восстановленное железо защищают от переокисления в процессе брикетирования системой инертного газа (не показана). До подачи в первый реактор вихревого слоя 1 мелкоизмельченную руду подвергают предварительной обработке, такой как сушке и просеиванию, которая подробно не иллюстрируется. Восстановительный газ пропускают в противотоке к рудному потоку от реактора вихревого слоя 4 к реакторам вихревого 13 27017 слоя 3-1 и выпускают из последнего по направлению движения газа реактора 1 как колошниковый газ через канал выпуска колошникового газа 8, охлаждают и подвергают мокрой очистке в скруббере 9. Восстановительный газ получают в установке для реформинга 10 путем преобразования природного газа, который подают по каналу 11, и десульфурируют в установке десульфурирования 12. Газ, выходящий из установки для реформинга, получен из природного газа и пара и по существу состоит из Н2, СО, СНД, Н2О и СО2. Этот преобразованный природный газ подают через канал подачи преобразованного газа 13 в несколько теплообменников 14, в которых он охлаждается и освобождается от воды, которая здесь конденсируется. Канал подачи преобразованного газа 13 входит в канал выпуска колошникового газа 8 после того, как колошниковый газ сжимают посредством компрессора 15. Полученная таким образом смесь газов проходит через скруббер СО2 16, где очищается от СО2 и от H2S. После этого смесь может быть использована в качестве восстановительного газа. Этот восстановительный газ транспортируют по каналу подачи восстановительного газа 17, нагревают до температуры около 800°С в газонагревателе 18, установленном последовательно после скруббера СОг, и подают в первый по направлению газового потока реактор вихревого слоя 4 t где он вступает в реакцию с мелкоизмельченной рудой с получением прямо восстановленного железа. Реакторы вихревого слоя 4 1 последовательно соединены в группу; восстановительный газ поступает из одного реактора вихревого слоя в другой через соединительные каналы 19. 5 10 15 20 25 30 35 40 Для того, чтобы избежать переобогащения инертными газами типа N2, часть колошникового газа выводят из системы 45 циркуляции газа 8, 17, 19. Отводимый колошниковый газ через ответвление 20 подают к нагревателю восстановительного газа 18, где он сгорает. Возможный недостаток энергии пополняют посредством по- 50 дачи природного газа по трубопроводу 21. Существенно высокое теплосодержание преобразованного природного газа, выходящего из реформера 10, а также дымовых газов реформера, используют в 55 рекуператоре 22 для предварительного нагрева природного газа после прохождения им десульфурирующей установки 12, для получения пара, требующегося для реформинга, и для предварительного наг 14 рева воздуха, подаваемого к газонагревателю 18 по каналу 23, а также, если требуется, восстановительного газа. Воздух, подаваемый в установку для реформинга по каналу 24, также предварительно нагревают. Для поддержания заданного содержания Н2О в восстановительном газе, восстановительный газ подвергают непосредственному охлаждению или непосредственному нагреву в охладителе 25 прямого действия, то есть, охлаждению или нагреву орошением посредством прямого контакта с водой, которая холоднее или горячее, чем восстановительный газ. При этом содержание Н2О в восстановительном газе уменьшается или увеличивается до точки насыщения. Чтобы пре~дотвратить конденсацию из имеющегося Н2О-насыщенного восстановительного газа, который далее подают к газонагревателю 18, в восстановительный газ подают горячий и неочищенный колошниковый газ через обводной канал 26, выходящий из канала выпуска колошникового газа 8, и соединенный с каналом подачи восстановительного газа 17 перед входом в газонагреватель 18. Вследствие этого температура восстановительного газа, который, например, имел температуру 70°С в охладителе прямого действия 25, увеличивается до, например 75°С. Восстановительный газ, выходящий из газонагревателя 18, будет тогда иметь водосодержание, которое соответствует температуре насыщения (то есть температуре восстановительного газа, достигнутой в охладителе 25) и согласно которому потенциал восстановления восстановительного газа все еще может быть оптимально использован, а опасность возникновения "metal dusting" будет минимизирована. Чтобы далее минимизировать "metal dusting" полезно поддерживать определенное значение соотношения СО/СОг в полученном восстановительном газе, что может быть ле^ко осуществлено посредством подачи, например, преобразованного газа непосредственно в канал подачи восстановительного газа 17 перед входом в охладитель 25 через обводной канал в обход скруббера СО2 При этом можно ввести часть объема колошникового газа непосредственно в восстановительный газ в обход скруббера СО г 16 также с помощью обводного канала 28, то есть также в неочищенном состоянии. Все обводные каналы 26, 27, 28 оборудованы регулирующими или управляющими клапанами, действующими на ос 15 16 27017 новании измерения соотношения СО/СО2 в восстановительном газе измерительным устройством 29. Соотношение СО/СОг в восстановительном газе также может быть доведено до требующегося значения посредством пропускания всего колошникового газа и всего преобразованного газа через скруббер СО2 16, регулируя при этом степень очистки в нем так, чтобы часть СО2 (и следовательно также часть H2S, поглощенного колошниковым газом из руды при ее нагреве) оставалась в газе, покидающем СО2 скруббер 16. При этом обеспечивается преимущество, заключающееся в отсутствии вспомогательных средств в виде обводных каналов с регулирующими клапанами, однако требуется, чтобы суммарный объем газа, то есть, весь колошниковый газ и весь преобразованный природный газ, проходили через скруббер СО2 16, и последний, таким образом, должен иметь соответствующие для такого количества размеры. Колошниковый газ, покидающий реактор вихревого слоя 1, имеет объемное содержание H2S от 4010-* до 140/10-* а зависимости от содержания серы в руде. Как указано выше, газообразный H2S образуется при нагреве тон ко измельченной руды до температуры восстановления или при предварительном восстановлении тонкоизмельченной руды. Так как повышенное содержание H,S в восстановительном газе также приводит к уменьшению "metal dusting", особенно целесообразно HaS не полностью удалять из колошникового газа в скруббере СОг, а обеспечить, чтобы требующееся количество H2S было внесено колошниковым газом в восстановительный газ. В данном случае это может быть осуществлено посредством обводных каналов 26, 28 в обход скруббера СО2 16, которые выходят из канала отвода колошникового газа 8 и соединены с каналом подачи восстановительного газа 17. Регулирующие клапаны, установленные на обводных каналах 26 и 28, настроены таким образом, чтобы поддерживать объемное содержание H2S в восстановительном газе в пределах 20 10-* - 40 10 е , предпочтительно около 2 5 1 0 е . В этом случае, регулирующие клапаны предпочтительно управляются с помощью средства измерения концентрации H2S 30. Согласно варианту конструкции установки для прямого восстановления, показанному на фиг. 2, образование серной кислоты вследствие конденсации насы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 щенного восстановительного газа, выходящего из с:сг,адителя 25, предотвращается пут^ад пропускания восстановительного газа череа туманоуловитель 31 до его зведення в газонагреватель 18С Описанные выше меры для поддержания желательного содержания Н О , соотношения СО/СО2 и содержание H2S в восстановительном газе могут быть г *зпользованы в отдельности или в совокупности нескольких из них или всех их таким образом, чтобы был обеспечен наиболее благоприятный вариант способа для соответствующих условий работы, таких как функция состава руды, и т. д. П р и м е р . Регулирование содержания К О в 1,5% в восстановительном газе. 100 т/ч высушенной тонкоизмельченкой руды загружали в установку для прямого восстановлен ин тонкоизмельченной руды, выполненную в соответствии с фиг. 1 и предназначенную для производства 70 т/ч губ :атого железа. Тонкоизмельченчая руда і;мела следующий состав, %: Гематит 94,2 Порода 2,2 Сера 0,02 78000 муч колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении, смо»ш4вали с 48000 м 3 / 4 преобразованного холодного природного газа и пропус-. кали через скруббер СОг 16, в котором смешанный газ очищался от СО2 и основной части серы (объемы газов приведены при нормальных условиях). Преобразованный природный газ и колошниковый газ имели химические составы, указанные в таблице. Температура преобразованного природного газа равна 120°С, тогда как колошниковый газ имел температуру 100°С. Газообразная смесь, выходящая из скруббера СО- 16, подавалась в охладитель прямого действия 25 и охлаждалась до температуры 68°С. Охлажденная газообразная смесь имела следующий состав: СН 4 20,70 СО 6,10 С0г 2,50 Н. 65,90 ; ! КО 1,90 К HjS 55 2 -90 е 210 (по объему) '. ; Эту газообразную смесь смешали с э 78,000 м /ч колошникового газа, который не прошел через скруббер СО2 16, но был введен в канал подачи восстановительного газа 17 через обводной канал 26. Об 17 18 27017 Изобретение не ограничено описанразовавшиися при таком смешивании воссными выше примерами и применимо тактановительный газ подали в газонагреваже к другим процессам прямого восстатель 18 и далее в реакторы вихревого новления, например, к таким, в которых слоя 1-4. Этот восстановительный газ имел температуру 75°С при следующем 5 реакторы вихревого слоя 1-4 заменены шахтными печами для крупнокусковой рухимическом составе: ды. Преобразованный природный газ так24,50 сн д же может быть заменен другими восста6,00 со новительными газами, прежде всего со3,60 со2 10 держащими СО и Н г , типа LD отходящий 60,90 2 газ, EAF отходящий газ, доменный газ от 1,50 но доменных печей, колошниковый газ от Ко3.50 N рекс (Согех) установок, каменноугольный HS 2510"6 газ, корекс газ от Корекс (Согех) газифи(по объему) Степень металлизации губчатого же- 15 катора, химические газы. леза (FeueT/Feo6 ) составила 92%. Н Хим. состав СО со г нго N 2 H2S Преобразованный природный газ Колошниковый 2,80 4,80 14,50 64,60 13,50 30,60 5,80 5.30 , 53.00 0.70 4,60 60,010"6 (по объему) 0.0 0,0 газ ш Н>0

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for direct reduction of material, which contains ferric oxides and device for realization the same (variants)

Автори англійською

Guscheh Morteza Sadat, WHIPP Roy Hubert Jr.

Назва патенту російською

Способ прямого восстановления материала, который содержит оксиды железа, и устройство для его осуществления (варианты)

Автори російською

Гушех Мортэза Садат, Уипп Рой Хуберт мл.

МПК / Мітки

МПК: C21B 13/02, C21B 13/00

Мітки: містить, відновлювання, матеріалу, спосіб, здійснення, заліза, установка, варіанти, оксиди, прямого

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-27017-sposib-pryamogo-vidnovlyuvannya-materialu-shho-mistit-oksidi-zaliza-varianti-i-ustanovka-dlya-jjogo-zdijjsnennya-varianti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб прямого відновлювання матеріалу, що містить оксиди заліза (варіанти), і установка для його здійснення (варіанти)</a>

Подібні патенти