AT5910U1

AT5910U1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines verbundes aus zumindest zwei reaktoren der chemisch-physikalischen verfahrenstechnik, insbesondere der metallurgietechnik

Info

Publication number: AT5910U1
Application number: AT0009502U
Authority: AT
Inventors: Franz Dipl Ing Hauzenberger
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen; Po Hang Iron & Steel; Res Inst Ind Science & Tech
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-01-27
Also published as: JP2003262474A; KR20030068466A; ITMI20030207A1; DE10302619A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung eines feinteilchenförmigen, insbesondere metallhaltigen, Einsatzstoffes, vorzugsweise zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, mit zwei Reaktoren (1, 2) der chemisch-physikalischen Verfahrenstechnik, wobei ein erster der Reaktoren, insbesondere ein erster Wirbelschichtreaktor, eine Zuführung für ein erstes Arbeitsgas aufweist, und eine Leitung (7) zur Verbindung des ersten Reaktor mit einem zweiten der Reaktoren, insbesondere einem zweiten Wirbelschichtreaktor, vorgesehen ist, durch welche ein aus dem ersten Reaktor (1) abgeleitetes Topgas zumindest teilweise in den zweiten Reaktor (2) einleitbar ist, und an der Leitung (7) zur Einleitung des, aus dem ersten Reaktor (1) abgeleiteten, Topgases in den zweiten Reaktor (2) eine Leitung (9) zur Ableitung eines Überschußgases abzweigt, wobei das Topgasvolumen nach Ableitung aus dem ersten Reaktor (1) teilbar ist, und ein erster Teil des Topgasvolumens als zweites Arbeitsgas in den zweiten Reaktor (2) einleitbar und ein zweiter Teil des Topgases als Überschußgas über die Leitung (9) zur Ableitung des Überschußgases ableitbar ist. Dabei ist an der Leitung (7) zur Zufuhr des zweiten Arbeitsgases in den zweiten Reaktor (2) und/oder an der Leitung (9) zur Ableitung des Überschußgases eine Regelungseinrichtung (8) angeordnet, wodurch die Aufteilung des Topgasvolumens nach der Ableitung aus dem ersten Reaktor (1) hinsichtlich einer Einstellung einer vorbestimmten Temperatur im zweiten Wirbelbettreaktor (2) regelbar und/oder steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbundes aus zumindest zwei Reaktoren der chemisch-physikalischen Verfahrenstechnik, insbesondere der Metallurgietechnik, wobei ein erstes Arbeitsgas zur Bildung eines ersten Wirbelbettes einem ersten der Reaktoren, insbesondere einem ersten Wirbelbettreaktor, zugeführt, und ein erstes Topgas aus dem ersten Reaktor abgeleitet wird, und das erste Topgas zumindest teilweise als zweites Arbeitsgas einem zweiten der Reaktoren, insbesondere einem zweiten Wirbelbettreaktor, beispielsweise zur Bildung eines zweiten Wirbelbettes, zugeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Behandlung eines feinteilchenförmigen, insbesondere metallhaltigen, Einsatzstoffes.

Im Stand der Technik ist der Betrieb eines Verbundes mehrerer in Serie betriebenen Wirbelschichtreaktoren bekannt. In dem Dokument AT 403 381 B wird dazu gelehrt einen Teil des Topgases aus einem ersten Wirbelschichtreaktor an einem zweiten, in Serie betriebenen, Wirbelschichtreaktor vorbei zu führen.

Bei den Wirbelschicht-Reduktionsverfahren des Standes der Technik tritt häufig das Problem auf, dass feinteilchenförmiges Eisenerz nur unzureichend reduziert wird. Infolge gezielter Entwicklungsarbeit wurde beobachtet, dass sich bei der Reduktion von Eisenerz in einem Vorwärm- bzw. Vorreduktionsreaktor Magnetit bilden kann. Magnetit bildet ein äusserst dichtes Gefüge und behindert somit die weitere Reduktion. Um diese Magnetitbildung zu verhindern, kann beispielsweise die Gasatmosphäre in der Wirbelschicht geeignet eingestellt werden. Tatsächlich kann die Gasatmosphäre jedoch nur in engen Grenzen verändert werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 4 weiter zu entwickeln, wodurch eine besonders effektive und wirtschaftliche Behandlung eines Einsatzstoffes bzw. ein besonders wirtschaftlicher Betrieb eines Verbundes mehrerer in Serie betriebener Reaktoren möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss entsprechend dem Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, sowie entsprechend der Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 gelöst.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Temperatureinstellung in einem Reaktor, beispielsweise eines Vorwärm-, Vorreaktions- bzw. Vorreduktionsreaktor, eines Verbundes mehrerer Reaktoren der chemisch-physikalischen Verfahrenstechnik durch teilweises, insbesondere geregeltes, Bypassen des Reaktionsgases.

Durch Einstellung der Gasmenge durch den zweiten Reaktor, beispielsweise einem Vorwärm-, Vorreaktions- bzw. Vorreduktionsreaktor, kann die Temperatur in diesem Reaktor, insbesondere das sich im Vorwärm-, Vorreaktions- bzw. Vorreduktionsreaktor einstellende Temperaturprofil, gezielt beeinflusst werden.

So ist zum Beispiel im Falle der Eisenerzreduktion im Vorwärm- bzw.

Vorreduktionsreaktor die Einstellung einer Temperatur kleiner als 500 C oder kleiner als 400 C möglich, bei welcher es wegen der kinetischen Limitierung oder bei entsprechender Gaszusammensetzung wegen der thermodynamischen Limitierung zu keiner Magnetitbildung kommt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Einsatzstoff mittels Arbeitsgasen in den Reaktoren behandelt, insbesondere erwärmt und/oder zumindest teilweise reduziert, und der Einsatzstoff zuerst in den zweiten Reaktor aufgegeben und in diesem behandelt, insbesondere vorgewärmt, und der behandelte Einsatzstoff aus dem zweiten Reaktor abgezogen und in den ersten Reaktor zur einer weiteren Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion, aufgegeben.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Aufteilung des Topgasvolumens nach der Ableitung aus dem ersten Reaktor hinsichtlich der Einstellung einer vorbestimmten Temperatur im zweiten Reaktor, insbesondere zur Einstellung der Temperatur eines Wirbelbettes, geregelt und/oder gesteuert.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zwischen dem zweiten und dem ersten Reaktor eine Leitung zum Transport des Einsatzstoffes vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Reaktor, welcher beispielsweise als Vorwärmreaktor ausgeführt ist, eine Zuführung für den Einsatzstoff auf. Der

Einsatzstoff wird nachfolgend nach einer besonderen Ausführungsform in dem zweiten Reaktor behandelt, insbesondere vorgewärmt.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Reaktor, welcher beispielsweise als Vorwärmreaktor ausgeführt ist, weiters eine Abführung für den behandelten, insbesondere vorgewärmten, Einsatzstoff auf. Der behandelte, insbesondere vorgewärmte, Einsatzstoff wird nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung über die Leitung zum Transport des Einsatzstoffes dem ersten Reaktor, welcher beispielsweise als Reduktionsreaktor ausgeführt ist, zu einer weiteren Behandlung, insbesondere zu einer zumindest teilweisen Reduktion, zugeführt.

Der Erfindungsgegenstand gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist nachfolgend anhand einer schematischen und nicht-einschränkenden Zeichnung dargestellt. Es zeigt :
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur
Behandlung eines feinteilchenförmigen und metallhaltigen Einsatzstoffes Nach Fig. 1 sind zwei Wirbelschichtreaktoren 1 und 2 dargestellt. Einem ersten Wirbelschichtreaktor 1 wird dabei über eine Leitung 3 Arbeitsgas, beispielsweise Reduktionsgas zugeführt. Dem Wirbelschichtreaktor 1 wird weiters über eine Zuleitung 4 feines, insbesondere vorbehandeltes, Erz zugeführt, dass nach einer entsprechenden Behandlung, insbesondere Reduktion, wiederum über eine Leitung 5 abgezogen wird.

Das Arbeitsgas wird am oberen Ende des Wirbelschichtreaktor 1 mittels einer Leitung 6 abgezogen und zu einem Teil einem zweiten Wirbelschichtreaktor 2 und zu einem anderen Teil einer Überschussleitung 9, zum Bypass des Wirbelschichtreaktors 2, zugeführt. Die Überschussleitung 9 weist nach einer bevorzugten Ausführungsform eine, vorzugsweise regelbare, Armatur 8 auf, wodurch die Gasflüsse eingestellt werden. Dem Wirbelschichtreaktor 2 wird über eine Leitung 10 der feinteilchenförmige Einsatzstoff zugeführt, der in dem Wirbelschichtreaktor 2 entsprechend behandelt, insbesondere vorgewärmt und/oder vorreduziert, und nachfolgend dem Wirbelbettreaktor 1 zugeführt wird. Über eine Leitung 11, die mit einer Armatur 12 ausgestattet ist, wird das Arbeitsgas aus dem Wirbelschichtreaktor 2 abgeführt.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Betrieb eines Verbundes aus zumindest zwei Reaktoren der chemisch-physikalischen Verfahrenstechnik, insbesondere der Metallurgietechnik, wobei ein erstes Arbeitsgas zur Bildung eines ersten Wirbelbettes einem ersten der Reaktoren, insbesondere einem ersten Wirbelbettreaktor, zugeführt, und ein erstes Topgas aus dem ersten Reaktor abgeleitet wird, und das erste Topgas zumindest teilweise als zweites Arbeitsgas einem zweiten der Reaktoren, insbesondere einem zweiten Wirbelbettreaktor, beispielsweise zur Bildung eines zweiten Wirbelbettes, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Temperatur in dem zweiten Reaktor das Volumen des ersten Topgases, das aus dem ersten Reaktor abgeleitet wird, geteilt wird,

und ein erster Volumenanteil des Topgases als zweites Arbeitsgas in den zweiten Reaktor eingeleitet und ein zweiter Volumenanteil des Topgases als Überschussgas abgeleitet, insbesondere an dem zweiten Reaktor vorbeigeleitet, wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Behandlung eines feinteilchenförmigen und metallhaltigen Einsatzstoffes, vorzugsweise zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, wobei der Einsatzstoff mittels Arbeitsgasen in den Reaktoren behandelt, insbesondere erwärmt und/oder zumindest teilweise reduziert, wird, und der Einsatzstoff zuerst in den zweiten Reaktor aufgegeben und in diesem behandelt, insbesondere vorgewärmt, wird, und der behandelte Einsatzstoff aus dem zweiten Reaktor abgezogen und in den ersten Reaktor zur einer weiteren Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion, aufgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung des Topgasvolumens nach der Ableitung aus dem ersten Reaktor hinsichtlich der Einstellung einer vorbestimmten Temperatur im zweiten Reaktor, insbesondere zur Einstellung der Temperatur eines Wirbelbettes, geregelt und/oder gesteuert wird.
4. Vorrichtung zur Behandlung eines feinteilchenförmigen, insbesondere metallhaltigen, Einsatzstoffes, vorzugsweise zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, mit zwei Reaktoren (1,2) der chemisch-physikalischen Verfahrenstechnik, wobei ein erster der Reaktoren, insbesondere ein erster Wirbelschichtreaktor, eine Zuführung für ein erstes Arbeitsgas aufweist, und eine <Desc/Clms Page number 5> Leitung (7) zur Verbindung des ersten Reaktor mit einem zweiten der Reaktoren, insbesondere einem zweiten Wirbelschichtreaktor, vorgesehen ist, durch welche ein aus dem ersten Reaktor (1 ) abgeleitetes Topgas zumindest teilweise in den zweiten Reaktor (2) einleitbar ist, und an der Leitung (7) zur Einleitung des, aus dem ersten Reaktor (1) abgeleiteten, Topgases in den zweiten Reaktor (2) eine Leitung (9) zur Ableitung eines Überschussgases abzweigt,

wobei das Topgasvolumen nach Ableitung aus dem ersten Reaktor (1) teilbar ist, und ein erster Teil des Topgasgasvolumens als zweites Arbeitsgas in den zweiten Reaktor (2) einleitbar und ein zweiter Teil des Topgases als Überschussgas über die Leitung (9) zur Ableitung des Überschussgases ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitung (7) zur Zufuhr des zweiten Arbeitsgases in den zweiten Reaktor (2) und/oder an der Leitung (9) zur Ableitung des Überschussgases eine Regelungseinrichtung (8) angeordnet ist, wodurch die Aufteilung des Topgasvolumens nach der Ableitung aus dem ersten Reaktor (1) hinsichtlich einer Einstellung einer vorbestimmten Temperatur im zweiten Wirbelbettreaktor (2) regelbar und/oder steuerbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten und dem ersten Reaktor eine Leitung (4) zum Transport des Einsatzstoffes vorgesehen ist, und der zweite Reaktor (2) eine Zuführung für den Einsatzstoff aufweist, und der Einsatzstoff in dem zweiten Reaktor (2) behandelbar, insbesondere vorwärmbar, ist, und der zweite Reaktor (2) weiters eine Abführung für den behandelten Einsatzstoff aufweist, und der behandelte Einsatzstoff über die Leitung (4) zum Transport des Einsatzstoffes in den ersten Reaktor (1) zu einer weiteren Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion, zuführbar ist.