Спосіб приготування газоподібного розкиснювача та спосіб реформінгу газоподібного розкиснювача в процесі розкиснення залізної руди у псевдозрідженому шарі

1 Спосіб реформінгу газоподібного розкиснювача у здійснюваному в псевдозрідженому шарі процесі розкиснення руди в ряді реаісгорів, який відрізняється тим, що руду пропускають через декілька реакторів для розкиснення, що включають останній реактор і принаймні один попередній реактор, через останній реактор пропускають газоподібний розкиснювач для того, щоб розкиснити залізну руду в цьому останньому реакторі, завдяки чому з цього реактора відходить потік частково відпрацьованого газоподібного розкиснювача, який включає метан і металізований залізний пил, із частково відпрацьованим газоподібним розкиснювачем змішують джерело кисню, цим джерелом кисню спалюють частину метану в присутності металізованого залізного пилу і одержують газоподібний розкиснювач, що зазнав реформінгу, який подають у попередній реактор 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що здатність частково відпрацьованого газоподібного розкиснювача до розкиснення (NR) становить 4,5, і в якому здатність газоподібного розкиснювача, що зазнав реформінгу, до розкиснення, становить 6,2, при цьому здатність до розкиснення визначають у такий спосіб NR = (Н2 + CO) / (Н2О + СО2), де під ЬІ2, СО, НгО та СОг розуміють об'ємний вміст цих компонентів у частково відпрацьованому газоподібному розкиснювачі й такому, що зазнав реформінгу, у відсотках 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що частково відпрацьований газоподібний розкиснювач, що відходить з останнього реактора, характеризується таким об'ємним складом приблизно 48-52% водню, 6-10% монооксиду вуглецю, 20-27% метану, 1,0-1,5% дюксиду вуглецю, 10-12% водяної пари й решта - азот, і температурою в межах від приблизно 750 до приблизно 790°С, а газоподібний розкиснювач, що зазнав реформінгу, характеризується таким об'ємним складом приблизно 5062% водню, 12-20% монооксиду вуглецю, 4-12% метану, 1-4% дюксиду вуглецю, 8-10% водяної пари й решта - азот , і температурою в межах від приблизно 780 до приблизно 800°С 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що на стадії змішування одержують суміш продуктів часткового згоряння, яка характеризується таким об'ємним складом приблизно 40-46% водню, 6-8% монооксиду вуглецю, 17-20% метану, 3-6% дюксиду вуглецю, 12-18% водяної пари й решта - азот, і температурою в межах від приблизно 780 до приблизно 820°С 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що частково відпрацьований газоподібний розкиснювач містить металізований залізний пил у КІЛЬКОСТІ ВІД приблизно 5 до приблизно 50 г/м3 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що металізований залізний пил містить від приблизно 78 до приблизно 85% металевого заліза 7 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що в трубопровід подачі газоподібного розкиснювача в попередній реактор вводять джерело кисню для змішування з частково відпрацьованим газоподібним розкиснювачем 8 Спосіб за п 7, який відрізняється тим, що джерело кисню вибирають з групи, яка включає повітря, кисень і їх суміші 9 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на стадії змішування одержують суміш газоподібних продуктів часткового згоряння, яка надходить у попередній реактор, з внутрішніми поверхнями якого контактує суміш газоподібних продуктів часткового згоряння, при цьому спосіб включає стадії керування цим процесом таким чином, що на цих поверхнях утворюються відкладення металізованого залізного пилу, які діють як каталізатор для реформінгу суміші газоподібних продуктів часткового згоряння 10 Спосіб за п 9, який відрізняється тим, що О 00 (О (О 46168 відкладення металізованого залізного пилу харакходить потік газу, який включає інертний газ, метеризуються таким масовим складом приблизно тан і залізний пил, що виноситься, 78-85% металевого заліза, 0,1-0,6% оксиду каль(б) з потоком газу змішують джерело кисню таким цію, 0,1-0,3% оксиду магнію, 0,9-2,5% дюксиду чином, щоб джерело кисню спалювало частину кремнію, 0,5-1,8% оксиду алюмінію й 12-20% оксиметану в присутності залізного пилу, в результаті ду заліза чого утворюється газоподібний розкиснювач, що 11 Спосіб за п 9, який відрізняється тим, що включає водень і монооксид вуглецю, і відкладення металізованого залізного пилу харак(в) у попередній реактор подають газоподібний теризуються питомою площею поверхні в межах розкиснювач таким чином, щоб у цьому поперед2 від приблизно 3 до приблизно 10 см /г ньому реакторі відбувалося попереднє розкиснення руди 12 Спосіб за п 9, який відрізняється тим, що включає початкову стадію, при якій роботу попе18 Спосіб за п 17, який відрізняється тим, що реднього реактора здійснюють при температурі, стадії (а)-(в) здійснюють при температурі в попещо знаходиться у діапазоні від приблизно 780 до редньому реакторі в межах від приблизно 700 °С приблизно 790°С, і при якій на згаданих поверхдо технологічної температури нях утворюються відкладення металізованого 19 Спосіб за п 18, який відрізняється тим, що залізного пилу, а на наступній стадії роботу попетехнологічна температура становить приблизно реднього реактора здійснюють при температурі в 900°С межах від приблизно 760 до приблизно 770°С, при 20 Спосіб приготування газоподібного розкиснюякій інгібується подальше утворення відкладень вача під час попереднього нагрівання до технолометалізованого залізного пилу гічної температури в ході здійснення процесу розкиснення залізної руди в псевдозрідженому шарі в 13 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що ряді реакторів, який відрізняється тим, що стадія змішування включає змішування джерела кисню з частково відпрацьованим газоподібним (а) суміш інертного газу з метаном пропускають розкиснювачем так, щоб одержати суміш, яка хачерез останній реактор таким чином, щоб в цьому рактеризується значенням реформінгового співостанньому реакторі вона контактувала з рудою, відношення (CbU/Nox) У межах від приблизно 57 до внаслідок чого з останнього реактора відходить 72, де СЬЦ означає об'ємний вміст метану у відсопотік газу, який включає інертний газ, метан і залітках, а значення N ox визначають, як зний пил, що виноситься, (б) з потоком газу змішують джерело кисню таким Nox = (СО2 + Н2О) / (CO + СО2 + Н2 + Н2О), чином, щоб джерело кисню спалювало частину де під CO, CO2, Н2 та Н2О розуміють об'ємний метану в присутності залізного пилу, в результаті уміст цих компонентів у суміші чого утворюється газоподібний розкиснювач, що 14 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що включає водень і монооксид вуглецю, і роботу останнього і попереднього реактора здійснюють при різниці температур не більше ніж (в) в попередній реактор подають газоподібний приблизно 20°С розкиснювач таким чином, щоб у цьому реакторі відбувалося попереднє розкиснення руди 15 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що 21 Спосіб за п 20, який відрізняється тим, що стадію змішування здійснюють в умовах, вибрастадії (а)-(в) здійснюють, коли температура в поних таким чином, щоб металізований залізний пил передньому реакторі знаходиться в межах від діяв як каталізатор реакції реформінгу метану в приблизно 700 °С до технологічної температури частково відпрацьованому газоподібному розкиснювачі 22 Спосіб за п 21, який відрізняється тим, що 16 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що технологічна температура становить приблизно перед стадією змішування включає стадію вве900°С дення в частково відпрацьований газоподібний 23 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що розкиснювач додаткової КІЛЬКОСТІ метану здатність частково відпрацьованого газоподібного 17 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на розкиснювача до розкиснення (NR) становить від стадії нагрівання реакторів до технологічної темприблизно 4,0 до приблизно 5,6 ператури, при якій здійснюють процес 24 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що відновлення здатність газоподібного розкиснювача, що зазнав (а) суміш інертного газу з метаном пропускають реформінгу, до розкиснення (NR) становить від через останній реактор таким чином, щоб в цьому приблизно 4,4 до приблизно 9,1 останньому реакторі вона контактувала із залізною рудою, внаслідок чого із останнього реактора від Даний винахід стосується способу розкиснення залізної руди у псевдозрідженому шарі, зокрема способу реформінгу газоподібного розкиснювача, що використовується в цьому процесі У патенті US 5192486, виданому на ім'я Whipp, запропоновано спосіб розкиснення руди у псевдозрідженому шарі й установку для його здійснення У цьому патенті описано спосіб, під час здійснення якого оксид заліза проходить через ряд реакторів для обробки руди й контактує з газоподібним розкиснювачем, у результаті чого утворюється розкиснений або металізований залізовмісний продукт Газоподібний розкиснювач для таких процесів, як правило, одержують у спеціально призначених 46168 для цього установках, відомих як реформінгустановки Типові реформінг-установки представляють собою установки стехіометричного типу, в яких застосовують суміші природного газу/монооксиду вуглецю, здійснюючи конверсію з водяною парою й часткове спалювання Установки для проведення процесів реформінгу перших двох типів, зокрема, для реформінгу з використанням природного газу/монооксиду вуглецю та здійсненням конверсії з водяною парою, є дуже дорогими, так само, як і використовувані в них каталізатори Деякі недоліки властиві також методу часткового спалювання Так, наприклад, сірчаний компонент важких вуглеводнів, що, як правило, використовують у функції палива, проявляє тенденцію до забруднення залізовмісних продуктів Проблематичним є також осадження вуглецю на застосовуваному для цього устаткуванні Більш того, у ході здійснення цих процесів у реакторах і газоподібному розкиснювачеві накопичується азот, який негативно діє на здатність газу до розкиснення У способах, які здійснюються у псевдозрідженому шарі, наприклад, у такому, що описано у Whipp у патенті US 5192486, руду послідовно пропускають зверху вниз через ряд реакторів, тоді як газ через ті самі реактори послідовно пропускають знизу нагору Було встановлено, що газ, який проходить через реактори, виносить із рудного матеріалу, який піддається розкисненню, пил і порошкоподібний компонент, що можуть призвести до значного засмічення реактора та виникненню інших проблем Зважаючи на вищенаведене, не викликає ніяких сумнівів, що на даний момент існує необхідність у розробленні способу, що дозволяв би одержувати газоподібний розкиснювач і здійснювати процес розкиснення у псевдозрідженому шарі з меншими витратами, підвищеною ефективністю й мінімальним ризиком засмічення Таким чином, першою задачею даного винаходу є розроблення способу одержання газоподібного розкиснювача для використання в процесі, що проводиться у псевдозрідженому шарі, здійснення якого не вимагало б дорогого устаткування для реформінгу Наступна задача даного винаходу являє собою розроблення такого способу одержання газоподібного розкиснювача, у ході здійснення якого можна було б використовувати тепло, яке виділяється під час проведення процесу розкиснення у псевдозрідженому шарі, що дозволило б підвищити ефективність процесу в цілому І, нарешті, задачею даного винаходу є також розроблення такого способу одержання газоподібного розкиснювача у процесі розкиснення у псевдозрідженому шарі, у ході здійснення якого можна було б користуватися всіма перевагами, що полягають у винесенні порошкоподібного або пилоподібного матеріалу частково відпрацьованим газом, і який, крім того, уможливив би знизити ймовірність утворення надмірних відкладень або засмічення реакторного устаткування Інші ЦІЛІ й переваги даного винаходу наведено нижче Вищенаведені проблеми вирішуються за даним винаходом з одержанням цілого ряду переваг У даному винаході запропоновано спосіб одержання газоподібного розкиснювача в процесі розкиснення руди, що здійснюється у псевдозрідженому шарі (такому, як барботажний, струминний, циркуляційний процес тощо) в ряді реакторів для розкиснення руди, у ході якого руду пропускають через кілька реакторів для розкиснення, що включають останній реактор і принаймні один попередній Через останній реактор, з метою розкиснення в ньому руди, пропускають газоподібний розкиснювач, у результаті чого з цього реактора відходить потік частково відпрацьованого газу, що включає метан і металізований залізний пил, із частково відпрацьованим газоподібним розкиснювачем джерела змішують кисень й одержаним джерелом кисню в присутності металізованого залізного пилу спалюють частину метану з одержанням газоподібного розкиснювача, який зазнав реформінгу, що подають у принаймні один попередній реактор Далі у даному винаході запропоновано спосіб одержання газоподібного розкиснювача під час попереднього нагрівання реакторів до моменту досягнення технологічної температури, що забезпечує ефективне попереднє розкиснення руди Нижче даний винахід детальніше роз'яснюється на прикладі оптимального варіанта його здійснення з посиланнями на фігури, що додаються до цього і на яких зображено на фіг 1 - технологічну схему, що ілюструє спосіб за даним винаходом, і на фіг 2 - збільшену частину реактора, який застосовується в технологічній схемі за фіг 1 Даний винахід стосується способу розкиснення залізної руди у псевдозрідженому шарі, зокрема, способу перетворення або реформінгу газоподібного розкиснювача в процесі розкиснення, що здійснюється у псевдозрідженому шарі На фіг 1 наведено технологічну схему системи для розкиснення руди в псевдозрідженому шарі, що використовується в запропонованому способові На цій фігурі зображено реактори 10 і 12 для оброблення руди, які застосовують з метою введення вихідного оксиду заліза у взаємодію з газоподібним розкиснювачем, у результаті чого утворюється розкиснений або металізований залізовмісний продукт У бажаному варіанті реактор 10 устатковано впускним отвором 14 для подачі окиснених руд, що піддаються розкисненню, й випускним отвором 16 для відновленого або частково відновленого продукту, а реактор 12 - впускним отвором 18 для руди й випускним отвором 20 для готового продукту Як наведено на фігурах, у бажаному варіанті впускний отвір 18 реактора 12 послідовно сполучається з випускним отвором 16 реактора 10, завдяки чому руда, що спрямовується через реактор 10, далі послідовно надходить, наприклад, під дією сили тяжіння, у реактор 12 Таким чином, у даному описі реактор 10 називається "попереднім реактором", тоді як реактор 12 згадується як "останній реактор" Слід зазначити, що наведена на фіг 1 схема є лише прикладом, який ілюструє даний винахід, й обсяг останнього наведеним числом реакторів не обмежується Отже, хоча на схемі за фіг 1 зображено два одношарові реактори, можна було б застосовувати три чи 8 46168 ливлює їхнє повторне використання у здійснюваному в псевдозрідженому шарі процесі Як наведено на фігурі, гази, що повертаються в процес через установку 32 для видалення води, скрубер 34, компресор 36 і нагрівач 38, можна, у ВІДПОВІДНИЙ спосіб, змішувати з додатковим або свіжовиготовленим газоподібним розкиснювачем, який надходить з установки 40 для виготовлення газоподібного розкиснювача (див фігуру) У функції установки 40 можна з успіхом застосовувати реформінг-установку промислового типу Придатними свіжовиготовленими газами є газоподібний розкиснювач, окисник і їхні суміші Змішувати свіжовиготовлений газ із повертаним газом бажано, як наведено на фігурі , до того, як перший потрапить у нагрівач 38 Далі суміш повертаного в процес і свіжовиготовленого газів спрямовують у впускний отвір 22 реактора 12 з метою додаткового оброблення оксидів усередині реакторів 10 і 12 Газ, що проходить через реактори 10 і 12, проявляє тенденцію до винесення пилу й порошкоподібного матеріалу з оксиду заліза, який обробляється в даних реакторах Цей пил газ переносить через наступні за рухом газового потоку частини системи Вищенаведеному порошкоподібному матеріалові або пилові властива схильність утворювати відкладення на різноманітних поверхнях системи, що призводить до виникнення серйозних проблем, пов'язаних із засміченням у випадку звичайного реакторного устаткування Під час створення даного винаходу було встановлено, що цей порошкоподібний матеріал, який на виході з останнього реактора 12 значною мірою являє собою металізований залізний пил, за певних умов Оптимальний газоподібний розкиснювач, що можна використовувати як каталізатор конверсії спочатку подається в реактор, наприклад, у впускчастково відпрацьованого газу, що відходить з ний отвір 22 для газу останнього реактора 12, хаостаннього реактора 12, і в такий спосіб підвищурактеризується таким об'ємним складом приблизвати здатність газу, що спрямовується в поперено 60-65% водню, 4-6% монооксиду вуглецю, 18дній реактор 10, до розкиснення Більш того, було 24% метану, 2-4% дюксиду вуглецю, 1,0-1,8% вовстановлено, що здійснення реакції реформингу дяної пари й решта - азот Бажано, щоб цей газ дозволяє знизити температуру газу і/або таку в спрямовувався у впускний отвір 22 реактора 12 навколишніх зонах до рівня, достатнього для того, при температурі, що знаходиться у діапазоні від щоб по завершенні початкової стадії значно обмеприблизно 830 до приблизно 850°С Усередині жити утворення відкладень частинками пилу й, реактора 12 частина газоподібного розкиснювача отже, уникнути проблем із засміченням, із якими окиснюється, тоді як оксиди заліза розкиснюються, зазвичай доводиться рахуватися у результаті чого газ із реактора 12 відходить час більше одношарових реакторів або, в альтернативному варіанті, не виключена можливість застосування єдиного багатостадійного реактора, в якому кожну стадію або шар слід вважати наведеним у даному описі реактором Крім того, також є можливим варіант використання реакторів цих типів у комбінації один з одним і/або з одним або кількома реакторами для попереднього нагрівання, причому всі ці варіанти охоплюються обсягом даного винаходу Під час здійснення запропонованого способу окислена руда, що подається в реактори 10 і 12, входить у взаємодію з газоподібним розкиснювачем, причому бажано, щоб останній було збагачено воднем і монооксидом вуглецю Цей процес відбувається за умов, що дають змогу видобути з оксиду заліза кисень й у результаті одержати металізований або розкиснений залізовмісний продукт У бажаному варіанті потік газоподібного розкиснювача спрямовують у напрямку, протилежному потоку оксиду заліза, наприклад, через впускний отвір 22 для газу реактора 12 до випускного отвору 24 реактора 12, по лінії 26 до впускного отвору 28 для газу реактора 10 і наприкінці відводять із випускного отвору ЗО для газу реактора 10 У патенті US 5192486, виданому на ім'я Whipp і включеному в даний опис як посилання, наведено систему, в якій застосовують три реактори, з'єднані за вищезгаданою схемою Таким чином, газ послідовно переходить із реактора 12 у реактор 10, і тому в контексті даного опису реактор 10 можна назвати "останнім" на шляху проходження газового потоку тково відпрацьованим Як наведено нижче, за даним винаходом частково відпрацьований газ обробляють таким чином, щоб підвищити його здатність до розкиснення, що відбувається попередньому реакторі 10, завдяки чому поліпшуються результати процесу в цілому Після проходження газу через наступний за напрямком руху його потоку або останній на шляху проходження газового потоку реактор 10 відпрацьований газ відводять з випускного отвору ЗО для газу та, як правило, обробляють на різних ділянках системи з метою видалення водяної пари й дюксиду вуглецю й стиснення та нагрівання газу до такого рівня, що буде достатнім для повторного використання газу в процесі 3 цією метою відпрацьований газ послідовно спрямовують в установку 32, де відбувається його різке охолодження й видалення води, скрубер 34, в якому видаляються СОг й bhS, компресор 36 і нагрівач 38, де відбувається кондицюнування повертаних газів, що умож За даним винаходом, відпрацьований газ, який виходить із реактора 12, змішують із киснем, бажано з додатковою КІЛЬКІСТЮ метану, в присутності пилу заліза, що виноситься, й оксидів Цю операцію здійснюють для того, щоб спалити утворену суміш та одержати додаткову КІЛЬКІСТЬ тепла, необхідного для проведення цільової реакції реформінгу У результаті в реактор 10 надходить газоподібний розкиснювач, що володіє підвищеною здатністю до розкиснення На цьому етапі додавання в реактор 12 метану, наприклад, через впускний отвір 13, коли здійснено змішування з повітрям/киснем, уможливлює поліпшення процесу горіння й забезпечення реакцій одержання водню й монооксиду вуглецю додатковими матеріалами Як наведено на фіг 1, у частково відпрацьований газ, що відходить з випускного отвору 24 останнього реактора 12, наприклад, по лінії 26, уводять джерело кисню, що дозволяє в цьому частково відпрацьованому газі частково спалювати 46168 10 надходить у нагнітальні або нижні зони реактора частину метану, генеруючи, таким чином, додатко10, цей газ також входить у взаємодію з відклаве тепло, що використовують у наступній реакції денням розкисненого металевого пилу 48, що хареформінгу в присутності пилу відновленого метарактеризується порівняно великою питомою плолу у функції каталізатора, як наведено вище У щею поверхні, яка становить, зокрема, від бажаному варіанті джерело кисню, призначене 2 приблизно 15 до приблизно 80см /г, і виконує роль для введення в ЛІНІЮ 26 для спалювання частково другої каталітичної зони або поверхні, що додатвідновленого газу, попередньо нагрівають до темково сприяє реакціям реформінгу газу ператури, що знаходиться у діапазоні від приблизно 650 до приблизно 950°С У результаті початкоЗа даним винаходом, частково відпрацьовавого згоряння в лінії 26 зі згорілого метану ний газ, що відходить з останнього реактора 12, як утворюються дюксид вуглецю й водяна пара, а на правило, може мати наступний об'ємний склад виході наступної реакції реформінгу з використанприблизно 48-52% водню, 6-10% монооксиду вугням додаткової КІЛЬКОСТІ метану в газовій суміші, лецю, 20-27% метану, 1,0-1,5% дюксиду вуглецю, що каталізується частинками відновленого мета10-12% водяної пари й решта - азот Його здатлу, утворюються монооксид вуглецю й водень, ність до розкиснення (Nr, що визначається за нанеобхідні для здійснення способу за даним винаведеною нижче методикою) становить від приблиходом зно 4,0 до приблизно 5,6, а температура знаходиться у діапазоні від приблизно 750 до приНа фіг 2, щоб краще розкрити перевагу даноблизно 790°С го винаходу, у збільшеному масштабі зображено частину реактора 10 із впускним отвором 28 для Реформінг частково відпрацьованого газу ІНІгазу Як зазначено вище, порошкоподібний матеЦІЮЄТЬСЯ до моменту подачі останнього в реактор ріал, що виноситься газами, які проходять із реак10 і триває, поки цей газ проходить через нижні тора в реактор, як правило, призводить до виникзони реактора 10 Газ, що пройшов реформінг, нення серйозних проблем, пов'язаних з контактує в реакторі 10із рудою після проходженутворенням відкладень у точці засмічення систеня через ґрати 44 Процес реформінгу починають ми, що, у свою чергу, знижує ефективність процезмішуванням джерела кисню з розкисненим метасу внаслідок припинень роботи, які необхідно ролевим пилом, що виноситься, й частково відпрабити, щоб провести очищення тощо Під час цьованим газом у такий спосіб, щоб на ДІЛЯНЦІ створення даного винаходу було встановлено, що впускного отвору (точка В) реактора 10 одержати при введенні джерела кисню в ЛІНІЮ 26, у резульгазоподібний продукт згоряння, що має наступний таті чого відбувається часткове спалювання метаоб'ємний склад приблизно 40-46% водню, 6-8% ну в частково відпрацьованих газоподібних розкимонооксиду вуглецю, 17-20% метану, 3-6% дюксиснювачах, початковий шар пилу відновленого ду вуглецю, 12-18% водяної пари й решта - азот металу відкладається або накопичується на повеТемпература цього продукту повинна знаходитися рхнях, із якими контактують пил, що виноситься, й у діапазоні від приблизно 780 до приблизно 820°С газ Це насамперед відбувається на вогнетривкій Далі газоподібні продукти згоряння вищенавевнутрішній поверхні 42 реактора 10, ґратах 44 для деного складу проходять із лінії 26 у впускний газового потоку й форсунках 46 для газового потоотвір 28 реактора 10 і, таким чином, контактують із ку усередині нагнітальних або нижніх зон реактора відкладеннями частинок розкисненого залізного 10, як наведено на фігурі Крім того, у процесі пилу 48 на поверхнях реактора, зокрема, на вогнестворення даного винаходу було встановлено, що тривкій внутрішній поверхні 42, ґратах 44 для пореакція реформінгу, яка каталізується металізовадачі потоку газу й форсунках 46 для газового потоним залізним пилом, що виноситься газом, і відку, й піддаються подальшому реформінгу, в кладеннями металізованого пилу на поверхнях 42, результаті чого в напрямку руху нижче ґрат 44, 44 й 46, є ендотермічною, у ході якої витрачається наприклад, у точці С, утворюється газоподібний тепло, що виділяється під час згоряння газів, у розкиснювач, що зазнав реформінгу й характерирезультаті чого поверхні 42, 44 й 46, які контактузується таким об'ємним складом приблизно 50ють із газами, охолоджуються й перешкоджають 62% водню, 12-20% монооксиду вуглецю, 4-12% подальшому утворенню відкладень частинок відметану, 1-4% дюксиду вуглецю, 8-10% водяної новленого металу Таким чином, у рамках здійспари й решта - азот Його здатність до розкисненнення способу за даним винаходом передбачено ня (Nr, що визначається за наведеною нижче мепочаткову стадію процесу, на якій на різноманітних тодикою) знаходиться у межах від приблизно 4,4 поверхнях реактора 10 утворюються відкладення до приблизно 9,1, а температура - від приблизно необхідної для здійснення цього способу частини 780 до приблизно 800°С розкисненого металевого пилу, й другу, холоднішу стадію, на якій зниження температури відбуваєтьПотім газоподібний розкиснювач із точки С ся у результаті ендотермічної реакції реформінгу продовжує переміщатися по реакторі 10, завдяки Така знижена температура сприяє уникненню почому забезпечується розкиснення оксиду металу, дальшого утворення відкладень, завдяки чому який уводиться в реактор 10, що вимагається для значно зменшується ймовірність засмічення й підздійснення даного винаходу вищується ефективність процесу Щоб проілюструвати ІНШІ переваги процесу реформінгу газу, здійснюваного за даним винаходом, у нижченаведеній таблиці зведено бажані За даним винаходом, реформінг газу починасклади газів, що відповідають точкам А, В і С, а ється в лінії 26 у присутності розкисненого метатакож газоподібного розкиснювача, який надхолевого пилу, що виноситься, у функції каталізатодить у реактори на початку процесу ра реакції реформінгу Далі, коли газ із лінії 26 11 46168 12 Таблиця Н2, об % СО, об % СНІ, Об % С02, об % Н20, об % N2, об % Температура (°С) На вході 60-65 4-6 18-24 2-4 1,0-1,8 решта 830-850 Вищенаведені склади газів є типовими для газу в даній системі, наприклад, у впускному отворі 22 реактора 12, для частково відпрацьованого газу, що пройшов через останній реактор 12, наприклад, у точці А на фіг 1, газоподібного продукту згоряння після додавання кисню, наприклад, у точці В на фіг 1, а також для газу, який зазнав реформінгу, по завершенні проміжної стадії реформінгу за даним винаходом, наприклад, у точці С на фіг 1 Як стає очевидним із вищенаведеного опису, запропонований спосіб дозволяє збільшити об'єм газоподібного розкиснювача приблизно на 10-40 об % у порівнянні з таким частково відпрацьованого газоподібного розкиснювача, завдяки чому підвищується здатність газу до розкиснення (NR), наприклад, від приблизно 4,4 у точці А до приблизно 6,2 у точці С, яку визначають у такий спосіб NR=(CO + Н2)/(С02 + Н2О) де під CO, Нг, СО2 та НгО розуміють об'ємний вміст цих компонентів у газі у відсотках У бажаному варіанті здійснення даного винаходу джерело кисню, таке як повітря, кисень і їхні суміші, вводять у ЛІНІЮ 26 таким чином, щоб значення рефорМІНГОВОГО СПІВВІДНОШеННЯ (CH4/N0X) знаходилося в межах від приблизно 57 до приблизно 72, де СН4 означає об'ємний вміст метану у відсотках, a N ox - ступінь окиснення потоку частково відпрацьованого газу, що визначають у такий спосіб NOx= (СО2 + Н2О) / (CO + СО2 Н2 + Н2О) де під СО, Нг, СО2 та Нг розуміють об'ємний уміст цих компонентів у газовому потоці у відсотках Значення Nox, як правило, знаходяться у діапазоні від приблизно 0,2 до приблизно 0,3 Крім того, у бажаному варіанті спосіб здійснюють при таких витратах потоку й температурі, коли КІЛЬКІСТЬ пилу, що виноситься газом, який відходить через впускний отвір 24 для газу реактора 12, становить від приблизно 5 до приблизно 50г/м3, бажано від приблизно 10 до приблизно 30г/м3 В оптимальному варіанті частинки пилу, що виносяться, й частинки у відкладеннях 48 будуть мати такий склад за масою приблизно 78-85% відновленого заліза, 0,1-0,6% оксиду кальцію, 0,10,3% оксиду магнію, 0,9-2,5% дюксиду кремнію, 0,5-1,8% оксиду алюмінію й 12-20% оксиду заліза Крім того, бажано, щоб питома площа поверхні частинок у відкладеннях становила від приблизно З до приблизно 10см2/г Як згадувалося вище, запропонований спосіб складається з першої стадії, на якій на потрібних ділянках утворюються відкладення пилу або частинок, у результаті чого одержуються каталітичні А 48-52 6-Ю 20-27 1,0-1,5 10-12 решта 750-790 В 40-46 6-8 17-20 3-6 12-18 решта 780-820 С 50-62 12-20 4-12 1-4 8-Ю решта 780-800 поверхні, наприклад, поверхні 42 й 44, та з другої, що здійснюється при зниженій температурі й на якій відкладення пилу або частинок зменшуються При цьому бажано, щоб під час здійснення першої стадії температура в реакторі нижче ґрат 44 та поверхонь 42 й 44 становила від приблизно 780 до приблизно 790°С, а у ході здійснення другої - від приблизно 760 до приблизно 770°С Поряд із вищенаведеним, спосіб за даним винаходом дозволяє підвищити тепловий кпд процесу розкиснення заліза, що відбувається завдяки утилізації тепла частково відпрацьованого газу, який відводиться з реактора 12, за рахунок реакції реформінгу газу, таким чином, подаючи в попередній реактор 10 більш гарячий газ, ніж це було б можливим за умов, відомих з рівня техніки У результаті реактори 10 і 12 працюють при практично однакових температурах, різниця між якими в бажаному варіанті не перевищує приблизно 20°С Як згадувалося вище, під час здійснення відомих способів найбільш серйозні проблеми, пов'язані з утворенням відкладень, виникають поблизу останнього або заключного реактора, що є цілком природним, оскільки їхнє виникнення зумовлюється високим ступенем розкиснення або металізації частинок пилу На перевагу від цього, в рамках даного винаходу ці частинки використовуються як каталізатор, що обмежує утворення їхніх надмірних відкладень Крім того, запропонований спосіб дає змогу практично усунути надмірне накопичення метану або знизити метанізацію, що відбувається між реакторами, тобто вирішити проблему, яка зазвичай виникає під час здійснення відомих способів Це досягається завдяки тому, що одну частину метану між реакторами спалюють, а іншу частину використовують у процесі реформінгу з одержанням додаткової КІЛЬКОСТІ газоподібного розкиснювача У бажаному варіанті досягненню нормальних робочих параметрів процесу розкиснення передує нагрівання реакторів до технологічної температури, яка, бажано, становить приблизно 900°С Здійснення процесу при нижчій температурі, як було встановлено, призводить до метанізацм газоподібного розкиснювача, внаслідок чого ефективність процесу знижується Також було встановлено, що запропонований спосіб, на перевагу від відомих, дозволяє під час попереднього нагрівання реакторів до технологічної температури одержувати газоподібний розкиснювач, завдяки чому забезпечується, що також є перевагою, попереднє розкиснення заліза на початковому етапі процесу У бажаному варіанті паралельно з нагріванням реакторів до технологічної температури за даним 13 46168 14 винаходом через них пропускають суміш інертного Після ТОГО ЯК температура досягне технологічгазу з метаном, що, як згадувалося вище, виноного рівня, у бажаному варіанті приблизно 900°С, сить з реактора 12 пил із заліза й оксиду заліза у впускний отвір 13 можна, як згадувалося вище, Кисень, що вводиться між реакторами 12 і 10, спаввести додаткову КІЛЬКІСТЬ метану, а інертний газ у лює частину метану в суміші інертного габажаній КІЛЬКОСТІ поступово видалити в суміш резу/метану, у результаті чого виділяється додаткоциклового газу зі свіжовиготовленим, яку спрямове тепло, необхідне для конверсії залишкового вують у впускний отвір 22 реактора 12 Спосіб за метану в газоподібний розкиснювач, що включає даним винаходом дає змогу під час початкового водень і монооксид вуглецю Цей газ спрямовують нагрівання або протягом пускового періоду, що, як у реактор 10, у якому під час нагрівання або на правило, може тривати приблизно від 1 до 3 гопочатковому етапі роботи системи завершується дин, досягти позитивного ефекту розкиснення окпопереднє розкиснення оксидів і водночас із цим сидів заліза, що за інших умов може виявитися усувається надмірна метанізація, яка відбувається недосяжним на початковому етапі здійснення способів, відомих Якщо врахувати все вищенаведене, стає очез рівня техніки У бажаному варіанті процес попевидним, що в даному винаході запропоновано реднього розкиснення починається, коли темпераспосіб, у якому процес одержання газоподібного тура в реакторі, зокрема, в попередньому реакторі розкиснювача здійснюють із підвищеною ефектив10, досягає приблизно 700°С, й триває до моменту ністю та з використанням дешевшого устаткувандосягнення цільової технологічної температури ня, причому під час здійснення цього способу практично не виникає проблем, пов'язаних із заЗа фіг 1 спосіб попереднього розкиснення за сміченням тощо Більш ТОГО, також оптимізуються даним винаходом можна успішно здійснювати, процеси попереднього нагрівання або такі, що спрямовуючи суміш інертного газу/метану у впусквідбуваються протягом пускового періоду ний отвір 22 й подаючи в ЛІНІЮ 26 джерело газоподібного кисню, у такий спосіб змішуючи й частковоНеобхідно зазначити, що обсяг даного винаго спалюючи першу й видаляючи з реактора 12 ходу не обмежується конкретними варіантами його залізний пил, що виноситься Підвищену темпераздійснення, які наведено в даному описі й проілютуру, що досягається в результаті здійснення цих стровано за допомогою фігур У ці варіанти, що є операцій, залізний пил, який виноситься й утворює бажаними, можна вносити різноманітні зміни щодо відкладення, застосовують у процесах реформінгу форми, розмірів і компонування частин і деталей з використанням залишкового метану й одержання технологічної системи Усі такі модифікації вклюгазоподібного розкиснювача в попередньому реакчено в обсяг даного винаходу, який визначено фоторі 10, у результаті чого в цьому реакторі відбурмулою винаходу вається попереднє розкиснення оксидів заліза 34 26 ФІГ Фіг 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 2