DE3317062C2

DE3317062C2 -

Info

Publication number: DE3317062C2
Application number: DE3317062A
Authority: DE
Inventors: Enrique Ramon Martinez-Vera; Alberto Monterrey N.L. Mx Bustani-Adem
Original assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Current assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1988-06-30
Also published as: DD209850A5; BR8302466A; MX156697A; GB2123038B; JPH0366365B2; JPS59166610A; DE3317062A1; GB2123038A; GB8312825D0

Description

Reduktionsverfahren mit Bewegtbettreaktoren sind bekannt. Im allgemeinen liegen dabei zwei Zonen vor und zwar eine erste im oberen Teil des Reaktors, welche die sogenannte Reduktionszone ist, in welcher Eisenerz mittels der Schwerkraft nach unten strömt, und ein Strom eines nach oben strömenden Reduktionsgases hoher Temperatur das Eisenerz im Gegenstrom kontaktiert und wobei das Reaktionsgas ein Gasgemisch ist, das sich hauptsächlich aus H₂ und CO zusammensetzt. In dieser Zone findet eine Vorheizung und die Reaktion des Eisenerzes statt.Reduction processes with moving bed reactors are known. There are generally two zones and a first in the upper part of the reactor, which is the so-called reduction zone in which iron ore flows downward by gravity, and a stream of an upward reducing gas high temperature contacts the iron ore in countercurrent and wherein the reaction gas is a gas mixture, which mainly consists of H₂ and CO. A preheating and the reaction takes place in this zone of iron ore instead.

In der zweiten Zone, im unteren Teil des Reaktors, ist die sogenannte Kühlzone, in welcher das heiße absteigende Gas und reduzierte Eisenerzteilchen im Gegenstrom mit einem aufsteigenden Strom aus kaltem Gas in Berührung kommen um die reduzierten Eisenerzteilchen abzukühlen, bevor sie an die Atmosphäre abgegeben werden. Diese Abkühlung ist erforderlich, um eine Rückoxidation der reduzierten Teilchen mit dem in der Luft vorhandenen Sauerstoff zu vermeiden.In the second zone, in the lower part of the reactor, is the so-called cooling zone, in which the hot descending Gas and reduced iron ore particles in the Countercurrent with an ascending stream of cold Gas come into contact around the reduced iron ore particles cool down before being released into the atmosphere will. This cooling is required to a reoxidation of the reduced particles with the to avoid oxygen present in the air.

Die Produktivität der Reduktionszone wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um die Eisenerzteilchen zu reduzieren und je kleiner die Verweilzeit ist, umso größer ist die Produktion, die man in der gleichen Reduktionszone erzielen kann.The productivity of the reduction zone is determined by the Determines the time it takes to get the iron ore particles to reduce and the shorter the dwell time is, the greater the production that one in the can achieve the same reduction zone.

Es ist bekannt, daß je höher die Temperatur des Reduktionsgases am Einlaß der Reduktionszone ist, umso geringer die Verweilzeit der Feststoffe in dieser Zone ist. Dieser Umstand liegt vor, weil die Kinetik der Eisenerzreduktionsreaktion mit H₂ und CO in starkem Maße temperaturabhängig ist. Je höher die Temperatur, umso schneller ist die Reaktionsrate und umso höher ist die Produktivität des Verfahrens.It is known that the higher the temperature of the Reducing gas at the inlet of the reduction zone, the shorter the dwell time of the solids in it Zone is. This is because the Kinetics of the iron ore reduction reaction with H₂ and CO is highly temperature dependent. The higher the temperature, the faster the reaction rate and the higher the productivity of the process.

Im allgemeinen arbeiten Direktreduktionsverfahren bei einer Temperatur zwischen 750 und 900°C am Einlaß der Reduktionszone.Direct reduction processes generally work at a temperature between 750 and 900 ° C at the inlet the reduction zone.

Die Hauptbegrenzung für eine weitere Erhöhung dieser Temperatur besteht in der Tendenz, daß eine Sinterung und Agglomeration bei den meisten der stark reduzierten Eisenerze eintritt, wenn sie eine Temperatur von mehr als 900°C erreichen.The main limitation for further increasing this Temperature tends to sinter and agglomeration in most of the greatly reduced Iron ores occurs when they reach a temperature of more than 900 ° C.

Diese Begrenzung ist besonders stark, wenn man mit eisenreichen Eisenerzteilchen arbeitet, insbesondere in Form von Pellets, weil die Pellets einen hohen Eisengehalt und einen niedrigen Gehalt an taubem Gestein haben.This limitation is particularly strong when using iron rich iron ore particles works, especially in Form of pellets because the pellets have a high iron content and a low level of deaf rock to have.

Derzeit zieht man es vor, Pellets mit einem hohen Eisengehalt als Ausgangsmaterial für Direktreduktionsverfahren zu verwenden. Der Hauptgrund hierfür ist, daß die Pellets im allgemeinen leichter reduziert werden als Erzbrocken. Diese Qualität erleichtert es, ein hochmetallisiertes Produkt zu erhalten. Darüber hinaus sind Pellets auch äußerst beständig gegenüber einem mechanischen Abrieb während des Reduktionsverfahrens und aus diesem Grund bilden sie auch weniger Feinanteile als bei Erzbrocken. Außerdem ist es auch möglich, innerhalb gewisser Grenzen die chemische Zusammensetzung der Gangart zu verändern, um die Verwendung des reduzierten Materials als Zufuhr für elektrische Lichtbogenöfen zu optimieren.Currently it is preferred to use pellets with a high Iron content as a starting material for direct reduction processes to use. The main reason for this is that pellets are generally reduced more easily are called lumps of ore. This quality makes it easier to get a highly metallized product. About that In addition, pellets are also extremely resistant to mechanical abrasion during the reduction process and for this reason they also form fewer fines than with ore chunks. It is also possible the chemical composition within certain limits the gait to change the Use the reduced material as a feed for optimize electric arc furnaces.

Derzeit besteht in der Eisen- und Stahlindustrie eine Tendenz, Pellets mit einem Eisengehalt von mehr als 67% zu verwenden. Dadurch erhöht sich das Agglomerationsproblem, weil es bekannt ist, daß bei einem höheren Eisengehalt ein Sintern und Agglomerieren der Pellets in stärkerem Maße stattfindet.Currently exists in the iron and steel industry a tendency to pellets with an iron content of more than 67% to use. This increases the agglomeration problem, because it is known that one higher iron content a sintering and agglomeration of Pellets take place to a greater extent.

Wenn eine Feststoffagglomeration in einem Bewegtbettreaktor vorkommt, treten ernste Probleme hinsichtlich des Feststoffflusses und der Gasstromverteilung auf. Dadurch geht die Kontrolle über das Verfahren verloren und die Produktqualität leidet darunter.If a solid agglomeration in a moving bed reactor serious problems arise the solids flow and the gas flow distribution. This will lose control of the process and the product quality suffers.

Es sind bereits eine Reihe von Lösungen für die Agglomerationsprobleme in Bewegtbettreaktoren bei der Direktreduktion von Eisenerzen vorgeschlagen worden. Die offensichtlichste Lösung ist die, daß man mechanisch die Agglomerate zerstört. Dies ist jedoch eine nichtoptimale Lösung, weil solche Mechanismen im allgemeinen in dem Fließpfad für die Feststoffe angeordnet sind und dadurch eine Störung des Stroms verursachen und die Probleme noch erhöhen. Darüber hinaus unterliegen sie einem starken Abrieb und sind hohen Temperaturen ausgesetzt. Solche mechanischen Vorrichtungen sind daher komplex und teuer.There are already a number of solutions for that Agglomeration problems in moving bed reactors at the Direct reduction of iron ores has been proposed. The most obvious solution is that one is mechanical the agglomerates destroyed. However, this is one not optimal solution because such mechanisms in general arranged in the flow path for the solids are causing a disturbance of the current and exacerbate the problems. Furthermore they are subject to strong abrasion and are high Exposed to temperatures. Such mechanical devices are therefore complex and expensive.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Lösung des Problems der Pelletagglomerierung beim Arbeiten bei hohen Temperaturen besteht darin, daß man den Reaktor mit einer Mischung der Pellets und Stückerze oder von Pellets und einem inerten Material unregelmäßiger Form füllt.Another known method to solve the problem pellet agglomeration when working at high Temperatures are that the reactor with a mixture of pellets and lump ores Pellets and an inert material of irregular shape fills.

Im Falle der Verwendung von Stückerzen besteht der Nachteil, daß die Brocken im allgemeinen schlechter reduzierbar sind als Pellets und daß sie eine größere Menge an Feinstoffen bilden. Darüber hinaus gibt es auf der Welt nur wenige Stückerze, die man in einem Direktreduktionsverfahren anwenden kann.If piece ores are used, the Disadvantage that the chunks are generally worse are reducible than pellets and that they are larger Form the amount of fine substances. In addition there is only a few piece ores in the world that one can apply in a direct reduction process.

Der Nachteil bei der Verwendung von Mischungen aus einem inerten Material und Pellets besteht darin, daß man das inerte Material von dem Produkt abtrennen muß und daß dadurch die Reaktorproduktivität absinkt.The disadvantage of using mixtures of an inert material and pellets is that you separate the inert material from the product must and that the reactor productivity drops.

Wegen der Vorteile bei der Anwendung von Pellets, z. B. der sehr guten Reduzierbarkeit und des geringen Anteils an Gangart und wegen des geringen Anteils an gebildeten Feinstoffen besteht ein Bedürfnis für ein Direktreduktionsverfahren, das einen Betrieb mit 100% Pellets mit einem hohen Eisengehalt von mehr als 67% und bei Reduktionstemperaturen oberhalb 900°C ermöglicht, ohne daß Probleme hinsichtlich des Sinterns und Agglomerierens vorliegen.Because of the advantages of using pellets, e.g. B. the very good reducibility and the low proportion in gait and because of the small proportion formed fine materials there is a need for one Direct reduction process involving an operation 100% pellets with a high iron content of more than 67% and at reduction temperatures above 900 ° C allows without problems with regard sintering and agglomeration.

Aus US-PS 42 68 303 ist ein Direktreduktionsverfahren bekannt, bei dem man bei hohen Temperaturen und ohne Agglomerationsprobleme arbeiten kann. Das in dieser Patentschrift beschriebene Verfahren beruht auf einem Bewegtbettreaktor mit zwei Reduktionszonen und ohne Kühlzone.From US-PS 42 68 303 is a direct reduction process known in which one at high temperatures and can work without agglomeration problems. The method described in this patent is based on a moving bed reactor with two reduction zones and without a cooling zone.

In der ersten Zone findet die Reduktion bei Temperaturen in der Größenordnung von 950 bis 1200°C mit Gasen mit einem hohen Methangehalt (15 bis 40%) statt.In the first zone, the reduction takes place at temperatures in the order of 950 to 1200 ° C with Gases with a high methane content (15 to 40%) instead.

Gemäß der Lehre dieser Patentschrift ist es möglich, die erste Reduktionsstufe (30 bis 80%) bei hohen Temperaturen durchzuführen und bei einem hohen Methangehalt, weil die Reduktionsreaktion von Methan stark endotherm verläuft.According to the teaching of this patent, it is possible the first reduction stage (30 to 80%) at high temperatures and with a high methane content, because the reduction reaction of methane is strong is endothermic.

In der zweiten Zone wird die Reduktion bei Temperaturen im Bereich von 750 bis 950°C mit Gasen mit einem niedrigeren Methangehalt (2 bis 7%) durchgeführt.In the second zone the reduction is at temperatures in the range of 750 to 950 ° C with gases with a lower one Methane content (2 to 7%) carried out.

Die Hauptbeschränkung bei diesem Verfahren ist das extreme Niveau, auf welches die Temperatur der Gase mit hohem Methangehalt erhöht werden muß, um die Reduktion durchzuführen. Einerseits sind die Materialien, die man für den Betrieb von Heizvorrichtungen bei Temperaturen in der Größenordnung von 1200°C benötigt, äußerst spezialisiert und teuer und andererseits wird bei diesen Temperaturen die Pyrolyse von Methan begünstigt (wodurch Probleme einer hohen Kohlenstoffabscheidung auftreten, die wiederum Probleme hinsichtlich des Reaktorbetriebs bedingen).The main limitation with this method is that extreme level at which the temperature of the gases with high methane content must be increased to reduce perform. On the one hand, the materials which one for the operation of heaters Temperatures of the order of 1200 ° C are required, extremely specialized and expensive and on the other hand at these temperatures the pyrolysis of Methane favors (causing problems of high Carbon capture occurs, which in turn causes problems with regard to reactor operation).

In dieser Patentschrift wird die große Agglomerationstendenz der Pellets mit hohem Eisengehalt nicht erwähnt, noch wird in irgendeiner Weise vorgeschlagen, wie man dieses Problem lösen kann.The great agglomeration tendency is described in this patent the pellets with a high iron content are not mentioned, nor is it suggested in any way how to solve this problem.

Aus der DE-AS 26 22 349 ist ein Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen mit Gas für die Herstellung von Schwammeisen in einem Bewegtbettreaktor bekannt mitDE-AS 26 22 349 describes a method for direct reduction of iron ores with gas for manufacturing of sponge iron in a moving bed reactor With

(a) a reduction zone in the upper part of the reactor, which is part of a reduction loop through which Reducing gas can circulate, forms,
(b) a cooling zone in the lower part of the reactor, the forms part of a separate cooling gas loop, through which a cooling gas can circulate, and
(c) an intermediate zone between the reduction zone and the cooling zone,

bei dem man Eisenerz in den oberen Teil der Reduktionszone einführt,
einen ersten Reduktionsgasstrom, der sich hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zusammensetzt, und der auch eine untergeordnete Menge an oxidierenden Elementen in Form von Wasser und Kohlendioxid enthält, in einer Reduktionsgasschleife im Kreislauf führt, den ersten Reduktionsgasstrom vor dem Eintreten in die Reduktionszone erhitzt und aus dem ersten Reduktionsgasstrom nach Verlassen der Reduktionszone Wasser abtrennt,
einen zweiten Gasstrom durch die Kühlgasschleife im Kreislauf führt und gekühltes reduziertes Eisenerz aus der Kühlzone abführt,
ein vierter Gasstrom dadurch gebildet wird, daß ein Teil des zweiten Gasstromes in der Zwischenzone nach oben strömt und das in ihm enthaltene Methan nach Mischung mit dem erhitzten ersten Gasstrom durch das in letzterem enthaltene Oxidationsmittel reformiert wird.in which iron ore is introduced into the upper part of the reduction zone,
a first reducing gas stream, which is composed mainly of hydrogen and carbon monoxide and which also contains a minor amount of oxidizing elements in the form of water and carbon dioxide, circulates in a reducing gas loop, heats the first reducing gas stream before entering the reduction zone and out of it separating the first stream of reducing gas after leaving the reduction zone,
circulates a second gas stream through the cooling gas loop and removes cooled, reduced iron ore from the cooling zone,
a fourth gas stream is formed by a part of the second gas stream flowing upward in the intermediate zone and the methane contained in it being reformed after being mixed with the heated first gas stream by the oxidizing agent contained in the latter.

Das Hauptziel bei dem bekannten Verfahren besteht darin, das im Kreislauf gefahrene Gas aus der Reduktionsschleife als Kühlgas zu verwenden, ohne daß man die Reduktionsschleife beeinflußt. Das Naturgas wird eingespritzt, um das Reduktionpotential in dem Kreislaufgas zu regenerieren, indem man das Naturgas in der Kühlschleife reformiert und dann einen Teil dieses Gases nach oben in die Reduktionsschleife strömen läßt. Die Menge des in die Kühlzone eingespritzten und dann im Reaktor reformierten Gases trägt nicht dazu bei, die Kapazität der Reformierungseinheit zu vermindern, weil die Menge des heißen reformierten Gases, welches aus der Reformiereinheit strömt, durch die Temperaturerfordernisse an dem Reduktionszoneneinlaß bestimmt und fixiert ist. Die Temperatur ist fixiert durch die Mischung des heißen Reduktionsgases mit dem kühlen, im Kreislauf gefahrenen Gas. Es ist nicht möglich, einen zu großen Teil des heißen Gasstroms, der aus der Reformiereinheit kommt, zu vermindern, ohne daß man die Temperatur am Einlaß zur Reduktionszone erniedrigt. Deshalb wird durch das Einspritzen von Naturgas in die Kühlschleife es nicht ermöglicht, die Kapazität der Reformiereinheit zu verkleinern.The main aim of the known method is the circulated gas from the reduction loop to use as cooling gas without having to reduce the loop influenced. The natural gas is injected to to regenerate the reduction potential in the cycle gas, by reforming the natural gas in the cooling loop and then part of that gas up in lets the reduction loop flow. The amount of in injected the cooling zone and then reformed in the reactor Gases does not contribute to the capacity of the Reduce reforming unit because the amount of hot reformed gas, which comes from the reforming unit flows through the temperature requirements the reduction zone inlet is determined and fixed. The Temperature is fixed by the mixture of the hot Reduction gas with the cool, circulated Gas. It is not possible to use too much of the hot gas stream coming from the reforming unit to decrease without lowering the temperature at the inlet lowered to the reduction zone. Therefore, through that Injecting natural gas into the cooling loop doesn't enables the capacity of the reforming unit to be reduced.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der vorgenannten Art bei der Verwendung von Pellets mit einem hohen Eisengehalt von oberhalb 47% und Reduktionstemperaturen zwischen 900 und 960°C die Agglomeration des Eisenschwammes zu verhindern und gleichzeitig die Größe der Reformiereinheit zu verringern. Dies ist deshalb bedeutsam, weil die Reformiereinheit bei einer Direktreduktionsanlage die teuerste Vorrichtung darstellt.The object of the invention is in a method of aforementioned type when using pellets with a high iron content of above 47% and reduction temperatures agglomeration between 900 and 960 ° C to prevent the sponge iron and at the same time reduce the size of the reforming unit. This is important because the reforming unit at one Direct reduction system is the most expensive device.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the method according to the patent claim 1 solved.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet man somit mit einem Bewegtbettreaktor mit drei Zonen, und zwar einer Reduktionszone im oberen Teil des Reaktors, einer Kühlzone im unteren Teil des Reaktors und einer Zwischenzone, welche sich zwischen der Reduktionszone und der Kühlzone befindet.In the method according to the invention, one works with a moving bed reactor with three zones, one Reduction zone in the upper part of the reactor, a cooling zone in the lower part of the reactor and an intermediate zone, which lies between the reduction zone and the Cooling zone.

In der Reduktionszone wird die Reduktion bei Temperaturen in der Größenordnung von 950°C mit einem Gas mit einem Methangehalt zwischen 4 und 10%, einem Wasserstoffgehalt zwischen 60 und 70% und einem Kohlenmonoxidgehalt zwischen 2 und 15% durchgeführt.In the reduction zone, the reduction takes place at temperatures in the order of 950 ° C with a gas with a methane content between 4 and 10%, one Hydrogen content between 60 and 70% and a carbon monoxide content between 2 and 15%.

Im unteren Teil des Reaktors befindet sich die Abkühlungszone für das Produkt. Diese Abkühlung wird in einem geschlossenen Kreislauf bewirkt, der aus dem unteren Teil des Reaktors, einem Abschreckkühler und einem Kompressor besteht. Ein Naturgasstrom, der hauptsächlich aus Methan besteht, wird dieser Schleife als Ergänzung zugeführt. Da kein Gasauslaß nach außen aus dem Reaktor in dieser Kühlschleife vorgesehen ist, verursacht das in diese Schleife eingespritzte Methan, daß das Methan von dort durch die Zwischenzone in die Reduktionszone strömt.The cooling zone is located in the lower part of the reactor for the product. This cooling is in causes a closed cycle, which from the lower part of the reactor, a quench cooler and a compressor. A natural gas flow that consists mainly of methane, this loop supplied as a supplement. Since no gas outlet after provided outside of the reactor in this cooling loop causes the injected into this loop Methane that the methane from there through the Intermediate zone flows into the reduction zone.

In der Zwischenzone wird das aus der Kühlzone kommende Methan mit einem Teil des heißen Reduktionsgases, das in die Reduktionszone eingespritzt wird, vermischt.In the intermediate zone, what comes from the cooling zone Methane with part of the hot reducing gas, which is injected into the reduction zone, mixed.

Das aus der Kühlzone strömende Kühlgas hat eine Temperatur zwischen 400 und 600°C. Wenn das Kühlgas in der Zwischenzone mit den oxidierenden Elementen, die in dem heißen Reduktionsgas vorhanden sind, in Berührung kommt, wird die stark endotherme Reformierungsreaktion des Methans beschleunigt. Aufgrund dieser Reaktionen nimmt die Temperatur der Feststoffe sehr schnell ab, weil die Reaktionswärme von den absteigenden Feststoffmassen zur Verfügung gestellt wird. Dieses plötzliche Abkühlen der Feststoffe verhindert eine Agglomerierung der hochmetallhaltigen Pellets und Teilchen, weil die Zeit, während welcher sie bei derartig hohen Temperaturen gehalten werden, sehr kurz ist.The cooling gas flowing out of the cooling zone has a temperature between 400 and 600 ° C. If the cooling gas is in the intermediate zone with the oxidizing elements, the are present in the hot reducing gas comes, the strong endothermic reforming reaction accelerates the methane. Based on these Reactions take the temperature of the solids very much quickly because the heat of reaction from the descending Solid masses is made available. This sudden cooling of the solids prevents one Agglomeration of the high metal pellets and Particles because the time during which they are such high temperatures are kept very short is.

Auf diese Weise kann man die Agglomerisierung von Teilchen von hochmetallhaltigen Pellets vermeiden, ohne daß man einen hohen Methangehalt in dem Reduktionsgas, verbunden mit extrem hohen Temperaturen (1200°C) in der Reduktionszone haben muß. In this way you can agglomerate particles avoid high-metal pellets without that there is a high methane content in the reducing gas, combined with extremely high temperatures (1200 ° C) must have in the reduction zone.

In der oberen Zone findet die Reduktion des Eisens mit einem Reduktionsgas mit einem niedrigen Methangehalt, der zwischen 4 und 10% liegt, und einem hohen Gehalt an reduzierenden Komponenten, nämlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid zwischen 75 und 90% bei einer Reduktionstemperatur zwischen 900 und 960°C, statt. Dieser Reduktionsgasstrom fließt in einen geschlossenen Kreislauf, dem Ergänzungsreduktionsgas aus einem getrennten Reformer zugeführt wird. Die untere Zone des Reaktors, die Kühlzone, in welcher ein Abschreckkühler und ein Kompressor vorhanden sind, ist mit einer geschlossenen Kühlzone kombiniert. Die Gaszusammensetzung des Ergänzungsgases für die Kühlschleife besteht vorzugsweise aus einem Kühlgas mit einem Gehalt von wenigstens 75% Methan. Normalerweise wird das Ergänzungsgas für diese Schleife von einem Naturgasstrom gebildet. Die Menge dieses Natur-Ergänzungsgases liegt zwischen 1 und 2% des Reduktionsgasstromes (am Einlaß der Reduktionszone).The reduction takes place in the upper zone of iron with a reducing gas with a low methane content, between 4 and 10% and a high content of reducing components, namely hydrogen and carbon monoxide between 75 and 90% at a reduction temperature between 900 and 960 ° C instead. This stream of reducing gas flows in a closed cycle, the supplementary reduction gas fed from a separate reformer becomes. The lower zone of the reactor, the cooling zone, in which has a quench cooler and a compressor are combined with a closed cooling zone. The gas composition of the make-up gas for the cooling loop preferably consists of a Cooling gas containing at least 75% methane. Usually the make-up gas for this loop formed by a natural gas stream. The amount of this Natural supplementary gas is between 1 and 2% of the Reduction gas flow (at the inlet of the reduction zone).

Zwischen der Reduktions- und der Kühlzone befindet sich die Zwischenzone, in welcher unter kontrollierten Bedingungen das Mischen zwischen einem Teil des heißen Reduktionsgases, das aus der Reduktionszone kommt und dem Methangas, das aus der Kühlzone kommt, beschleunigt wird. In dieser Zwischenzone findet eine Methanreformierung statt, durch welche eine erhebliche Menge der Wärme absorbiert wird und dadurch kühlen sich die Feststoffe schnell ab und vermeiden eine Agglomerierung der Pellets mit einem hohen metallischen Eisengehalt.Located between the reduction and cooling zones the intermediate zone in which under controlled Conditions of mixing between part of the hot Reducing gas coming from the reduction zone and accelerates the methane gas coming from the cooling zone becomes. Methane reforming is taking place in this intermediate zone instead, through which a significant amount of Heat is absorbed and the solids cool down quickly and avoid agglomeration of pellets with a high metallic iron content.

Durch das Reformieren des in die Kühlzone eingespritzten Methans innerhalb des Reaktor kann man die Größe des Reformers, den man für die Reduktionsgaseinheit benötigt, verkleinern.By reforming the one injected into the cooling zone Methane inside the reactor can be sized of the reformer used for the reducing gas unit needed, downsize.

Fig. 1 zeigt die Relation der Produktivität einer Direktreduktionsanlage in bezug auf die Betriebstemperatur, Fig. 1 shows the relation of the productivity of a direct reduction plant with respect to the operating temperature,

Fig. 2 ist ein Diagramm und zeigt die Wirkung des Eisengehaltes in den Pellets auf den Agglomerierungsindex, Fig. 2 is a diagram showing the effect of the iron content in the pellets on the Agglomerierungsindex,

Fig. 3 zeigt die Wirkung der Betriebstemperatur auf die erforderliche Größe der Reduktionsgaserzeugungseinheit für zwei verschiedene Fälle und zwar einmal für das Einspritzen von Naturgas in die Kühlschleife und einmal ohne eine solche Einspritzung, Fig. 3 shows the effect of the operating temperature to the required size of the reduction gas generating unit for two different cases and that once, for the injection of natural gas into the cooling loop and one without such injection

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt die Temperaturwirkung auf die Produktivität in einer Direktreduktionsanlage der Art, bei welcher man das erfindungsgemäße Verfahren anwenden kann. In dieser grafischen Darstellung wird gezeigt, daß die Produktivität der Anlage um 17% erhöht wird und daß die Menge des verwendeten reformierten Gases vermindert wird, wenn die Reduktionstemperatur auf 850 bis 960°C ansteigt. Es ist deshalb erstrebenswert, bei hohen Reduktionstemperaturen zu arbeiten. Das Hauptproblem beim Arbeiten bei hohen Temperaturen mit Pellets mit einem hohen Eisengehalt von mehr als 67% ist die Agglomerisierung der Pellets, wenn sie metallisieren. Durch die Gegenwart von Agglomeraten entstehen Störungen in dem Feststoffstrom und im Gasstrom in den Bewegtbettreaktoren, wie sie für die Direktreduktion von Eisenerzpellets verwendet werden. Diese Störungen verursachen Betriebsprobleme und vermindern die Gebrauchsfähigkeit der Anlage (d. h., daß sie die Produktivität verringern) und erschweren die Kontrolle der Produktqualität (aufgrund eines ungleichen Stroms der Massen, wodurch diese eine ungleiche Behandlung erfahren und ungleiche Produkte ergeben). Fig. 1 shows the temperature effect on productivity in a direct reduction plant of the type in which the method according to the invention can be used. This graph shows that the productivity of the plant is increased by 17% and that the amount of reformed gas used is reduced as the reduction temperature rises to 850-960 ° C. It is therefore desirable to work at high reduction temperatures. The main problem when working at high temperatures with pellets with a high iron content of more than 67% is the agglomeration of the pellets when they metallize. The presence of agglomerates creates disturbances in the solids flow and in the gas flow in the moving bed reactors, as are used for the direct reduction of iron ore pellets. These disturbances cause operational problems and reduce the usability of the system (ie they reduce productivity) and make it difficult to control product quality (due to an uneven flow of masses, which means that they are treated unequally and produce unequal products).

Fig. 2 zeigt die Wirkung des Eisengehaltes in der zugegebenen Charge auf die Bildung von Agglomeraten, bezogen auf den sogenannten Agglomerationsindex Ia, der wie folgt definiert ist: Fig. 2 shows the effect of the iron content in the added charge to the formation of agglomerates, based on the so-called agglomeration index Ia, which is defined as follows:

worin bedeuten:in which mean:

Ia = Agglomerationsindex Wa = Agglomeratgewicht während des Betriebs Wb = Agglomeratgewicht während des Betriebs, durch welche Probleme in der Verfügbarkeit der Anlage und der Produktqualitätskontrolle eintreten. Ia = agglomeration index Wa = agglomerate weight during operation Wb = agglomerate weight during operation, which causes problems in the availability of the system and product quality control.

In Übereinstimmung mit dieser Definition ist es wünschenswert, daß Ia immer niedriger als 1,0 ist, wobei dies den maximalen Wert darstellt, der für einen stabilen Betrieb der Anlage akzeptierbar ist, ohne daß Probleme hinsichtlich des Feststoff- und Gasstromes eintreten.In accordance with this definition, it is desirable that Ia always be less than 1.0, which is the maximum value that is acceptable for stable operation of the plant without problems with the solids and gas flow.

In Fig. 2 werden drei Kurven gezeigt und zwar zwei kontinuierliche Kurven für das Verfahren, das bei 900°C bzw. 960°C ohne Naturgaseinspritzung betrieben wird und eine gepunktete Kurve für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das bei 960°C mit Naturgaseinspritzung arbeitet.In Fig. 2 three curves are shown, namely two continuous curves for the process that is operated at 900 ° C and 960 ° C without natural gas injection and a dotted curve for a process according to the present invention, that at 960 ° C with natural gas injection is working.

Gemäß dieser Information ist es erforderlich, um die Anlage bei 960°C ohne Naturgaseinspritzung und ohne Betriebsprobleme zu betreiben, daß der Eisengehalt in den Pellets niedriger als 66,6% liegt oder alternativ, daß man die Temperatur auf 900°C erniedrigt, wenn man mit Pellets mit einem Eisengehalt von höher als 67% arbeitet, um eine Ia von weniger als 1% zu erzielen. According to this information, in order to operate the plant at 960 ° C without natural gas injection and without operating problems, it is necessary that the iron content in the pellets is lower than 66.6% or alternatively that the temperature is reduced to 900 ° C when one works with pellets with an iron content of more than 67% to achieve an Ia of less than 1%.

Wenn man dagegen vom erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch macht, ist es möglich, bei 960°C mit Pellets mit einem hohen Eisengehalt in der Größenordnung von 67,5% zu arbeiten, ohne daß besondere Agglomerationsprobleme eintreten. Dieses Verfahren ermöglicht eine hohe Anlagenproduktivität sowie eine verbesserte Produktqualität mit einer hohen Metallisierung und einer niedrigen Feinstofferzeugung und ermöglicht es, Pellets mit hohem Eisengehalt einzusetzen, im Gegensatz zu der Verwendung von nicht-pelletisiertem Stückerz.On the other hand, if you use the method of the invention makes it possible to use pellets at 960 ° C a high iron content of the order of 67.5% to work without any particular agglomeration problems enter. This procedure enables high plant productivity and improved Product quality with a high metallization and low fines production and enables In contrast, using pellets with a high iron content on the use of non-pelletized piece ore.

Gemäß Fig. 2 ist es erforderlich, um das Verfahren mit Pellets mit einem Eisengehalt von 67,4% und ohne Naturgaseinspritzung zu betreiben, niedrigere Temperaturen als 900°C anzuwenden, wobei man 10% der Produktivität verliert.According to FIG. 2, in order to operate the process with pellets with an iron content of 67.4% and without natural gas injection, it is necessary to use temperatures lower than 900 ° C., whereby 10% of the productivity is lost.

Beim Einspritzen von Naturgas in die Kühlzone ist es möglich, die Kurven Ia gegen T bei 960°C nach rechts zu verschieben, aufgrund der plötzlichen Abkühlung des heißen reduzierten Materials und auch aufgrund der minimalisierten Zeit, während welcher die reduzierten Teilchen diesen hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Dieses plötzliche Abkühlen wird hauptsächlich durch den aufsteigenden Strom des Methans, das in die geschlossene Kühlschleife injiziert wird, bewirkt und zum Teil durch die Methanreformierung mit den oxidierenden Elementen des Gases, welches aus der Reduktionsschleife eintritt, wobei ein Teil des Gases in der Zwischenzone des Reaktors vermischt wird und dadurch die endotherme Reformierungsreaktion beschleunigt wird: When injecting natural gas into the cooling zone, it is possible to shift the curves Ia against T to the right at 960 ° C, due to the sudden cooling of the hot reduced material and also due to the minimal time during which the reduced particles are exposed to these high temperatures . This sudden cooling is mainly caused by the ascending flow of methane injected into the closed cooling loop and partly by methane reforming with the oxidizing elements of the gas entering the reduction loop, with part of the gas in the intermediate zone of the reactor is mixed and thereby the endothermic reforming reaction is accelerated:

CH₄+H₂O→CO+3H₂ (1)CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ (1)

CH₄+CO₂→2CO+2H₂ (2)
CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂ (2)

Das heiße Reduktionsgas, welches in die Reduktionsschleife eintritt, hat einen Kohlendioxidgehalt zwischen 2 und 15% und einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 1 und 4%. Diese oxidierten Elemente werden für die Reformierung verwendet, die in der Zwischenzone des Reaktors abläuft.The hot reducing gas that enters the reduction loop occurs, has a carbon dioxide content between 2 and 15% and a moisture content between 1 and 4%. These oxidized elements are used for reforming used in the intermediate zone of the reactor expires.

Fig. 3 zeigt die Wirkung der Temperatur und der Naturgaseinspritzung auf die Kapazität des Reformers der Reduktionsanlage. Für eine Betriebstemperatur von 960°C benötigt das Naturgaseinspritzverfahren einen Reformer, der annähernd 15% kleiner ist als bei dem Verfahren ohne Naturgaseinspritzung. Beispielsweise benötigt man für eine Produktion von 830 000 kg Schwammeisen pro Tag bei einem Verfahren ohne Naturgaseinspritzung eine Reformerkapazität von 31 250 Normalkubikmeter/h, während man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Reformer einer Kapazität von 26 500 Normalkubikmeter/h auskommt. Fig. 3 shows the effect of temperature and natural gas injection on the capacity of the reformer of the reduction system. For an operating temperature of 960 ° C, the natural gas injection process requires a reformer that is approximately 15% smaller than the process without natural gas injection. For example, for a production of 830,000 kg of sponge iron per day in a process without natural gas injection, a reformer capacity of 31,250 normal cubic meters / h is required, while the process according to the invention requires a reformer with a capacity of 26,500 normal cubic meters / h.

Bei dem Direktreduktionsverfahren mit Hilfe von Naturgas wird das Naturgas im allgemeinen zweifach angewendet. Ein Teil des Naturgases wird in einen katalytischen Reformer eingeführt, um die Kohlenwasserstoffe in Mischungen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu überführen, die dann als reduzierende Elemente bei der Direktreduktion von Eisenerz verwendet werden. Ein anderer Teil des Naturgases wird verwendet als Brennstoff zur Erzielung der nötigen Wärme, um die endotherme Reaktion der Reformierung zu bewirken und auch um die Reduktionsgase, bevor sie in den Reduktionsreaktor eingespritzt werden, zu erwärmen. In the direct reduction process using natural gas natural gas is generally used twice. Part of the natural gas is converted into a catalytic Reformers introduced the hydrocarbons in blends to convert from hydrogen and carbon monoxide, which are then used as reducing elements in direct reduction used by iron ore. Another Part of the natural gas is used as fuel for Obtaining the heat necessary to complete the endothermic reaction of reforming and reducing gases, before being injected into the reduction reactor are going to warm up.

Im allgemeinen wird das als Brennstoff verwendete Naturgas mit dem Gasstrom, der aus dem Verfahren abgelüftet wird und der nur eine niedrige Reduktionskraft aufweist, aber der noch als Brennstoff geeignet ist, vermischt. Dieser zweite Naturgasstrom wird verwendet, um das abgelüftete Verfahrensgas zu verbessern und dann als Brennstoff für den Heizer und für den Reformer in dem Verfahren auszunutzen.It is generally used as fuel Natural gas with the gas stream that is vented from the process and only a low power of reduction has, but still suitable as a fuel is mixed. This second natural gas stream is used to improve the vented process gas and then as fuel for the heater and for the Exploit reformers in the process.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Teil des Naturgases in die Kühlschleife eingespritzt. In dieser Schleife beschleunigt das Naturgas die Abkühlung des Produktes aufgrund seiner hohen Wärmekapazität und infolge dessen findet die Abkühlung schneller und effizienter statt.In the method according to the invention, part of the Natural gas injected into the cooling loop. In this Loop accelerates the natural gas cooling of the product due to its high heat capacity and as a result the cooling takes place faster and more efficient instead.

Beim Reformieren des Methans innerhalb des Reaktors werden reduzierende Elemente gebildet, die in der Reduktionszone verwendet werden, um die Reduktion wirksamer zu gestalten (wodurch die Anforderungen an die Reformerkapazität weiter vermindert werden).When reforming the methane inside the reactor reducing elements are formed, which in the Reduction zone used to make the reduction more effective to design (which makes the demands on the Reformer capacity can be further reduced).

Das nicht-reformierte Methan in der Zwischenzone fließt in die Reduktionszone und wirkt als Wärmerträgerelement und trägt dazu bei, das Eisenoxid, das in die Reduktionszone ausgetragen wird, zu erwärmen.The non-reformed methane in the intermediate zone flows into the reduction zone and acts as a heat carrier element and helps to remove the iron oxide that is in the reduction zone is discharged to heat.

Schließlich verläßt dieses Methan (vermischt mit Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Feuchtigkeit) den Reaktor und ein Teil dieser Mischung verläßt das Verfahren als Abgas, das dann als Brennstoff verwendet wird. Eventually this leaves methane (mixed with hydrogen, Carbon monoxide, carbon dioxide and moisture) leaves the reactor and part of this mixture the process as exhaust gas, which is then used as fuel is used.

Kurz gesagt ergibt sich durch das in die Kühlschleife eingespritzte Methan eine Reihe von Verfahrensvorteilen: In der Kühlzone wird die Abkühlung des Produktes verbessert, die Agglomerierung der Pellets wird aufgrund der plötzlichen endothermen Abkühlung in der Zwischenzone vermieden, die Erfordernis an die Reformerkapazität wird aufgrund der Reformierung, die in der Zwischenzone stattfindet, verringert und es dient auch in der Reduktionszone als Wärmeträger. Schließlich reichert es die Mischung des abgelüfteten Gases, das als Brennstoff in dem Reformer und für den Heizer verwendet wird, an.In short, this results in the cooling loop injected methane a number of process advantages: The cooling of the product takes place in the cooling zone improves, the agglomeration of the pellets is due the sudden endothermic cooling in the Intermediate zone avoided the need for reformer capacity is due to the reform that is in the Intermediate zone takes place, diminishes and it also serves in the reduction zone as a heat transfer medium. In the end it enriches the mixture of the vented gas that used as fuel in the reformer and for the heater we then.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 shows an embodiment of the inventive method.

Die Reduktion von Eisenerz findet in einem mit 1 bezeichneten Bewegtbettreaktor statt, der aus drei Zonen besteht, nämlich einer Reduktionszone 2, einer Zwischenzone 3 und einer Kühlzone 4. Der Reaktor wird vorzugsweise etwas oberhalb Atmosphärendruck, typischerweise bei 5 bar betrieben. Eisenerz wird kontinuierlich in den Reaktor 1 durch die Zuführungsleitung 5 eingegeben und das Erz fließt durch die Schwerkraft durch die drei Zonen des Reaktors. Die Geschwindigkeit des Feststoffstroms wird durch ein Drehventil 6, das sich am Boden des Reaktors befindet, überwacht. Durch Kontrollieren des Feststoffstroms wird mittels dieses Ventils auch die Verweilzeit des Feststoffes und die Produktion des Reaktors eingestellt.The reduction of iron ore takes place in a moving bed reactor denoted by 1 , which consists of three zones, namely a reduction zone 2 , an intermediate zone 3 and a cooling zone 4 . The reactor is preferably operated somewhat above atmospheric pressure, typically at 5 bar. Iron ore is continuously fed into the reactor 1 through the feed line 5 , and the ore flows by gravity through the three zones of the reactor. The speed of the solid stream is monitored by a rotary valve 6 , which is located at the bottom of the reactor. By controlling the flow of solids, the residence time of the solid and the production of the reactor are also set by means of this valve.

Im unteren Teil der Reduktionszone 2 wird ein erster Strom von Reduktionsgas 7 bei einer Temperatur zwischen 900 und 960°C eingespritzt. Dieser Strom fließt nach oben durch die Reduktionszone 2, wo er mit den absteigenden Feststoffen in Berührung kommt. Wenn das heiße Gas das Eisenerz berührt, findet die Reduktion des vorerwähnten Materials statt.In the lower part of the reduction zone 2 , a first stream of reducing gas 7 is injected at a temperature between 900 and 960 ° C. This stream flows upwards through the reduction zone 2 , where it comes into contact with the descending solids. When the hot gas touches the iron ore, the reduction of the aforementioned material takes place.

Das Reduktionsgas verläßt den Reaktor an dessen oberem Teil durch die Leitung 8. Es wird in einem Abschreckkühler 9 abgekühlt und das durch die Reduktionsreaktion mit Wasserstoff gebildete Wasser wird kondensiert und entfernt. Auf diese Weise wird die Reduktionskraft des Gasabflusses aus dem Reaktor erhöht.The reducing gas leaves the reactor at its upper part through line 8 . It is cooled in a quench cooler 9 and the water formed by the reduction reaction with hydrogen is condensed and removed. In this way, the reducing force of the gas outflow from the reactor is increased.

Der Gasabfluß aus dem Abschreckkühler 9 wird in zwei Ströme 10 und 13 aufgeteilt. Der erste Strom 10 wird mittels eines Kompressors 11 und durch einen Heizer 12 an den Einspritzpunkt des heißen Reduktionsgases in dem unteren Teil der Reduktionszone 2 im Kreislauf gefahren.The gas outflow from the quench cooler 9 is divided into two streams 10 and 13 . The first stream 10 is circulated by means of a compressor 11 and by a heater 12 to the injection point of the hot reducing gas in the lower part of the reduction zone 2 .

Der zweite Strom 13 wird in ein Brennstoffsammelrohr eingeführt, das für den Brennstoff in den Brennern des Heizers 12 und im Reformer 14, wie nachfolgend beschrieben wird, verwendet wird. Der im Kreislauf gefahrene Gasstrom 10 wird, bevor er durch den Heizer 12 geleitet wird, mit dem kalten Reformiergasstrom, der aus dem Reformer 14 kommt, vermischt. In dem Reformer 14 findet die katalytische Umwandlung von Naturgas und Wasserdampf statt und bildet eine Gasmischung, die sich hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zusammensetzt. Ein Strom des Naturgases 15 und ein Strom des Wasserdampfs 16 wird in den Reformer eingeführt, um die vorerwähnte katalytische Umwandlung durchzuführen. Im Reformer 14 wird normalerweise ein Nickelkatalysator verwendet, um die Reformierung des Methans in dem Naturgas zu beschleunigen. Um den in dem Reformer 14 enthaltenen Katalysator vor einer zu starken Kohlenstoffabscheidung zu schützen, wird diese Vorrichtung im allgemeinen mit einem Überschuß von Wasserdampf betrieben, in bezug auf die stöchiometrisch notwendige Menge, die zur Reformierreaktion erforderlich ist. Da dieser Wasserdampf ein unerwünschtes Element in dem Ergänzungsreduktionsgas für das Reduktionssystem ist, ist es erforderlich, den nicht-umgesetzten Wasserdampf aus dem Gasabstrom des Reformers 14 zu entfernen und zu diesem Zweck wendet man einen Abschreckkühler 17 an und man erhält einen Strom 18, der im wesentlichen wasserfrei ist und einen hohen Gehalt an Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält. Der Strom 18 wird mit dem im Kreislauf gefahrenen Gas 10 vermischt und in die Heizvorrichtung 12 eingeführt, wo dessen Temperatur, bevor er in die Reduktionszone 2 eingeführt wird, erhöht wird.The second stream 13 is introduced into a fuel manifold that is used for the fuel in the burners of the heater 12 and in the reformer 14 , as described below. The circulated gas stream 10 is mixed with the cold reforming gas stream coming from the reformer 14 before it is passed through the heater 12 . The catalytic conversion of natural gas and water vapor takes place in the reformer 14 and forms a gas mixture which is composed mainly of hydrogen and carbon monoxide. A stream of natural gas 15 and a stream of water vapor 16 are introduced into the reformer to carry out the aforementioned catalytic conversion. A nickel catalyst is normally used in the reformer 14 to accelerate the reforming of the methane in the natural gas. In order to protect the catalyst contained in the reformer 14 from excessive carbon deposition, this device is generally operated with an excess of water vapor in relation to the stoichiometrically necessary amount required for the reforming reaction. Since this water vapor is an undesirable element in the supplementary reduction gas for the reduction system, it is necessary to remove the unreacted water vapor from the gas effluent from the reformer 14 and for this purpose a quench cooler 17 is used and a stream 18 is obtained which is in the is essentially anhydrous and contains a high content of hydrogen and carbon monoxide. The stream 18 is mixed with the circulated gas 10 and introduced into the heating device 12 , where its temperature is raised before it is introduced into the reduction zone 2 .

Im unteren Teil der Kühlzone 4 wird ein Kühlgasstrom, der im Gegenstrom zu den absteigenden Feststoffen fließt, eingespritzt. Dieses Kühlgas verläßt den Reaktor durch eine Leitung 20, die am oberen Teil der Kühlzone 4 angebracht ist. Es wird dann in einem Abschreckkühler 21 gekühlt. Das Kühlgas wird dann in einem geschlossenen Kreis am unteren Teil der Kühlzone 4 mittels eines Kompressors 22 rezirkuliert.In the lower part of the cooling zone 4 , a cooling gas stream which flows in counterflow to the descending solids is injected. This cooling gas leaves the reactor through a line 20 which is attached to the upper part of the cooling zone 4 . It is then cooled in a quench cooler 21 . The cooling gas is then recirculated in a closed circuit at the lower part of the cooling zone 4 by means of a compressor 22 .

Ein kühler Naturgasstrom 23 wird als Ergänzung in die Kühlschleife eingespritzt und bildet mit dem im Kreislauf gefahrenen Kühlgasstrom einen Strom 19, der in die Kühlzone 4 eingespritzt wird. A cool natural gas stream 23 is injected into the cooling loop as a supplement and forms a stream 19 with the circulating cooling gas stream, which is injected into the cooling zone 4 .

Von der Kühlschleife fließt ein Teil des Stroms 19 im Inneren aus der Kühlzone 4 in die Zwischenzone 3, wie durch die Pfeile 24 angezeigt wird. In der Zwischenzone 3 kommt das Methan, das aus der Kühlzone 4 fließt, in Berührung mit den oxidierenden Elementen in dem heißen Reduktionsgasstrom 7 und beschleunigt die Reformierung eines Teils des eingespritzten Methans.Part of the flow 19 flows from the cooling loop inside from the cooling zone 4 into the intermediate zone 3 , as indicated by the arrows 24 . In the intermediate zone 3 , the methane which flows from the cooling zone 4 comes into contact with the oxidizing elements in the hot reducing gas stream 7 and accelerates the reforming of part of the injected methane.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß der Strom 23 im Vergleich zum Strom 7 klein sein muß, um das Reduktionsgas nicht zu stark abzukühlen und dadurch die Reduktionsreaktion in der Reduktionszone 2 nachteilig zu beeinflussen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hat die Fließrate des Stroms 23 einen Wert zwischen 1 und 2% des Stroms 7. Zusätzlich zu den Naturgasströmen 15 und 23 (beide werden in dem Verfahren benötigt und zwar der erste wird in den Reformer 14 eingespritzt und der zweite wird in die Kühlschleife des Reaktors eingegeben) wird ein dritter Naturgasstrom 25, der als Brennstoff verwendet wird, eingesetzt. Der vorerwähnte Strom 25 wird mit dem abgelüfteten Gasstrom 13 vermischt. Diese Mischung wird verwendet, um die erforderliche Wärme in den Brennern 26 und den Heizvorrichtungen 12 und in den Brennern 27 des Reformers 14 zu erzeugen. Dabei ist es offensichtlich für den Fachmann, daß man die bevorzugte Ausführungsform modifizieren kann, ohne außerhalb der Erfindung zu sein.It must be pointed out that the stream 23 must be small compared to the stream 7 in order not to cool the reducing gas too much and thereby adversely affect the reduction reaction in the reduction zone 2 . In the method according to the invention, the flow rate of the stream 23 has a value between 1 and 2% of the stream 7 . In addition to the natural gas streams 15 and 23 (both are required in the process, the first one is injected into the reformer 14 and the second one is fed into the cooling loop of the reactor), a third natural gas stream 25 , which is used as fuel, is used. The aforementioned stream 25 is mixed with the vented gas stream 13 . This mixture is used to generate the required heat in burners 26 and heaters 12 and in burners 27 of reformer 14 . It is obvious to a person skilled in the art that the preferred embodiment can be modified without being outside the scope of the invention.

Claims

1. Direct reduction process with gas for the production of sponge iron from iron ore in a moving bed reactor with

(a) a reduction zone in the upper part of the reactor which forms part of a reduction loop through which reducing gas can circulate,
(b) a cooling zone in the lower part of the reactor which forms part of a separate cooling gas loop through which a cooling gas can circulate, and
(c) an intermediate zone between the reduction zone and the cooling zone,

where iron ore is introduced into the upper part of the reduction zone,
a first reducing gas stream, which is composed mainly of hydrogen and carbon monoxide and which also contains a minor amount of oxidizing elements in the form of water and carbon dioxide, circulates in a reducing gas loop, heats the first reducing gas stream before entering the reduction zone and out of it separating the first stream of reducing gas after leaving the reduction zone,
guides a second gas flow through the cooling gas loop and removes cooled, reduced iron ore from the cooling zone,
a fourth gas stream is formed in that part of the second gas stream flows upward in the intermediate zone and the methane contained therein is reformed by the oxidizing agent contained in the latter after being mixed with the heated first gas stream,
characterized in that only a stream of essentially oxidant-free methane is supplied as the third gas stream as the supplementary gas to the second gas stream, and in that the reformed gas supplied by a gas reformer located outside the reduction loop is introduced as a supplementary gas into the reduction loop and the gas mixture obtained is independent of that Reformer is heated before it is introduced into the reduction zone.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the first gas flow into the reduction zone at a temperature between 900 and 960 ° C is injected.

3. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that the methane content of third gas flow is set to at least 75%.

4. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that as the third gas stream in essential natural gas is used.

5. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that the methane content of first gas flow is set to a value between 4 and 10 vol .-%.

6. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that the water content in the first gas flow to a value between 1 and 4% and the carbon dioxide content is set to a value between 2 and 15%.

7. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that the flow rate of the third gas stream in relation to its methane content to a value between 1 and 2 vol .-% of the total flow rate of the first gas stream is set.

8. The method according to the preceding claims, characterized characterized in that as supplied to the reactor Ore pellets with an iron content of more than 67% by weight are used.