JPH0681019A - 微粒酸化鉄含有材料の直接還元法および該方法を実施するためのプラント - Google Patents
微粒酸化鉄含有材料の直接還元法および該方法を実施するためのプラントInfo
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- JPH0681019A JPH0681019A JP5121197A JP12119793A JPH0681019A JP H0681019 A JPH0681019 A JP H0681019A JP 5121197 A JP5121197 A JP 5121197A JP 12119793 A JP12119793 A JP 12119793A JP H0681019 A JPH0681019 A JP H0681019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 改質ガスが、微粒酸化鉄含有材料の直接還元
において生成されたトップガスと混合され、還元ガスと
して流動ベッド還元帯に供給される、流動ベッド法によ
る微粒酸化鉄含有材料の直接還元法において、操業コス
ト、特にエネルギーコストを大幅に減少する。 【構成】 トップガスと改質ガスとの双方がＣＯ2を除
去され、トップガスと改質ガスとの混合により生成され
る還元ガスは、４５〜７５％、好ましくは５０〜６５％
のＨ2成分と、１０〜２０％のＣＯ成分とに調節され
る。
において生成されたトップガスと混合され、還元ガスと
して流動ベッド還元帯に供給される、流動ベッド法によ
る微粒酸化鉄含有材料の直接還元法において、操業コス
ト、特にエネルギーコストを大幅に減少する。 【構成】 トップガスと改質ガスとの双方がＣＯ2を除
去され、トップガスと改質ガスとの混合により生成され
る還元ガスは、４５〜７５％、好ましくは５０〜６５％
のＨ2成分と、１０〜２０％のＣＯ成分とに調節され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動ベッド法による微
粒酸化鉄含有材料の直接還元法に関する。この方法で、
改質ガスは、酸化鉄含有材料の直接還元において生成さ
れたトップガスと混合され、還元ガスとして流動ベッド
還元帯に供給される。また、本発明は、この方法を実施
するための製造装置に関する。
粒酸化鉄含有材料の直接還元法に関する。この方法で、
改質ガスは、酸化鉄含有材料の直接還元において生成さ
れたトップガスと混合され、還元ガスとして流動ベッド
還元帯に供給される。また、本発明は、この方法を実施
するための製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法は、米国特許第５,０８２,
２５１号に記載されている。ここで、鉄に富んだ鉱石
は、直列に配置された１組の流動ベッド炉において高圧
下で還元ガスを用いて還元される。次に、こうして生産
された鉄粉は、熱間または冷間でブリケットにされる。
この還元ガスは、通常の改質炉で、過熱水蒸気により、
脱硫されあらかじめ熱せられた天然ガスの触媒改質によ
り生産される。改質ガスは、次に、熱交換器において約
４２５℃に冷却される。この後で、還元ガスのＨ2成分
は、次の反応 Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ ＝ ＣＯ2 ＋ Ｈ２ により、酸化鉄触媒を用いたＣＯの転化により増加す
る。この後で、生成するＣＯ２は、改質炉からのＣＯ2
とともに、ＣＯ2ガス除去装置において除去され、この
ため、還元ガスは、９０％以上のＨ2と、非常に少量の
ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、ＣＨ4とからなる。この改質
ガスは、部分的にのみ（トップガス）消費される還元ガ
スと混合され、８５０℃に加熱され、向流で微粒を３段
階（３つの炉）で還元する。鉱石の流れは、乾燥と、続
くスクリーンから始まる。次に、鉱石は、予熱炉に入
り、ここで天然ガスが燃焼される。３つの連続的に配置
された炉において、微粒は、高圧下で還元される。この
方法で、還元ガスは、非常に高成分のＨ2を含むので、
微粒の還元のみが、非常に吸熱的な次の反応により起こ
る。 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ
２５１号に記載されている。ここで、鉄に富んだ鉱石
は、直列に配置された１組の流動ベッド炉において高圧
下で還元ガスを用いて還元される。次に、こうして生産
された鉄粉は、熱間または冷間でブリケットにされる。
この還元ガスは、通常の改質炉で、過熱水蒸気により、
脱硫されあらかじめ熱せられた天然ガスの触媒改質によ
り生産される。改質ガスは、次に、熱交換器において約
４２５℃に冷却される。この後で、還元ガスのＨ2成分
は、次の反応 Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ ＝ ＣＯ2 ＋ Ｈ２ により、酸化鉄触媒を用いたＣＯの転化により増加す
る。この後で、生成するＣＯ２は、改質炉からのＣＯ2
とともに、ＣＯ2ガス除去装置において除去され、この
ため、還元ガスは、９０％以上のＨ2と、非常に少量の
ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、ＣＨ4とからなる。この改質
ガスは、部分的にのみ（トップガス）消費される還元ガ
スと混合され、８５０℃に加熱され、向流で微粒を３段
階（３つの炉）で還元する。鉱石の流れは、乾燥と、続
くスクリーンから始まる。次に、鉱石は、予熱炉に入
り、ここで天然ガスが燃焼される。３つの連続的に配置
された炉において、微粒は、高圧下で還元される。この
方法で、還元ガスは、非常に高成分のＨ2を含むので、
微粒の還元のみが、非常に吸熱的な次の反応により起こ
る。 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ
【発明が解決しようとする課題】この非常に吸熱的な反
応は、炉において大きな温度低下を起こす。これを防止
するために、上記の公知の方法では、スポンジ鉄に対す
るトン当たりの比固有還元ガス量を、熱力学的に必要な
最少量よりかなり大きく増加させ、このため、最後の炉
での反応温度は、７００℃を越える。
応は、炉において大きな温度低下を起こす。これを防止
するために、上記の公知の方法では、スポンジ鉄に対す
るトン当たりの比固有還元ガス量を、熱力学的に必要な
最少量よりかなり大きく増加させ、このため、最後の炉
での反応温度は、７００℃を越える。
【０００３】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ため、エネルギー必要量を低下するために、還元ガスの
化学ポテンシャルを加えることである。特に、本発明の
目的は、操業コスト、なかでもエネルギーコストを、た
とえば３０％以上減少することである。
ため、エネルギー必要量を低下するために、還元ガスの
化学ポテンシャルを加えることである。特に、本発明の
目的は、操業コスト、なかでもエネルギーコストを、た
とえば３０％以上減少することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用】本発明によれ
ば、流動ベッド法による微粒酸化鉄含有材料の直接還元
法において、改質ガスが、微粒酸化鉄含有材料の直接還
元において生成されたトップガスと混合され、還元ガス
として流動ベッド還元帯に供給される。ここで、トップ
ガスと改質ガスとの双方がＣＯ2を除去され、次にトッ
プガスと改質ガスとの混合により生成される還元ガス
は、Ｈ2成分が、４５〜７５％、好ましくは５０〜６５
％に調節され、ＣＯ成分が、１０〜２０％に調節され
る。本発明によれば、微細鉱石の還元が、公知技術の一
部として説明したＨ2の強い吸熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ により起こるだけでなく、さらに、次の発熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３ＣＯ2 ＋ ΔＨ も起こる。生成するＣＯ2は、トップガスを通すＣＯ2除
去装置で除去されるので、欠点ではない。 ＣＯ ＋ ３Ｈ2 ＝ ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ の反応式によるＣＯとＨ2との反応は、メタンが非常に
低い濃度でしか生成されず、負の効果を生じないので、
本発明の方法にとって不利ではない。
ば、流動ベッド法による微粒酸化鉄含有材料の直接還元
法において、改質ガスが、微粒酸化鉄含有材料の直接還
元において生成されたトップガスと混合され、還元ガス
として流動ベッド還元帯に供給される。ここで、トップ
ガスと改質ガスとの双方がＣＯ2を除去され、次にトッ
プガスと改質ガスとの混合により生成される還元ガス
は、Ｈ2成分が、４５〜７５％、好ましくは５０〜６５
％に調節され、ＣＯ成分が、１０〜２０％に調節され
る。本発明によれば、微細鉱石の還元が、公知技術の一
部として説明したＨ2の強い吸熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ により起こるだけでなく、さらに、次の発熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３ＣＯ2 ＋ ΔＨ も起こる。生成するＣＯ2は、トップガスを通すＣＯ2除
去装置で除去されるので、欠点ではない。 ＣＯ ＋ ３Ｈ2 ＝ ＣＨ4 ＋ Ｈ2Ｏ の反応式によるＣＯとＨ2との反応は、メタンが非常に
低い濃度でしか生成されず、負の効果を生じないので、
本発明の方法にとって不利ではない。
【０００５】さらに、ＣＯ成分が上限で２０％までに制
限されることが本質的である。もしＣＯ2がこの上限を
越えると、プラントにおいて困難が生じるだろう。ＣＯ
2ガスを送るパイプは破壊されるかもしれない。トップ
ガスと改質ガスとからＣＯ2を除去するので、ＣＯ成分
は、単純な方法で最適化できる。すなわち、ＣＯとの反
応に関して、（吸熱反応であるＨ2との反応と比べて）
エネルギーバランスの中立化を可能にし、ガスを送るラ
インの破壊を確実に防止する。
限されることが本質的である。もしＣＯ2がこの上限を
越えると、プラントにおいて困難が生じるだろう。ＣＯ
2ガスを送るパイプは破壊されるかもしれない。トップ
ガスと改質ガスとからＣＯ2を除去するので、ＣＯ成分
は、単純な方法で最適化できる。すなわち、ＣＯとの反
応に関して、（吸熱反応であるＨ2との反応と比べて）
エネルギーバランスの中立化を可能にし、ガスを送るラ
インの破壊を確実に防止する。
【０００６】ドイツ特許第ＤＥ−Ａ−２５ ２６ ７３
７号に記載された流動ベッド法による微粒酸化鉄含有材
料の直接還元法では、改質ガスは、酸化鉄含有材料の直
接還元において生成されたトップガスと混合され、還元
ガスとして流動ベッド還元帯に供給される。しかし、メ
タンが酸素とともに反応炉の容器に導入される。還元ガ
スの生産は、反応容器の中だけで起こり、ＣＯ2を除去
されたトップガスが、別のダクトを介して反応容器の中
に供給される。このＣＯ成分は、最初の反応段階での３
１.６％から最後の反応段階での１８.３％との間であ
る。このＣＯ成分の平均は、上述の本発明の最大範囲を
はるかに越える。
７号に記載された流動ベッド法による微粒酸化鉄含有材
料の直接還元法では、改質ガスは、酸化鉄含有材料の直
接還元において生成されたトップガスと混合され、還元
ガスとして流動ベッド還元帯に供給される。しかし、メ
タンが酸素とともに反応炉の容器に導入される。還元ガ
スの生産は、反応容器の中だけで起こり、ＣＯ2を除去
されたトップガスが、別のダクトを介して反応容器の中
に供給される。このＣＯ成分は、最初の反応段階での３
１.６％から最後の反応段階での１８.３％との間であ
る。このＣＯ成分の平均は、上述の本発明の最大範囲を
はるかに越える。
【０００７】本発明の好ましい実施例によれば、還元ガ
スにおけるＨ2成分とＣＯ成分の調節は、改質炉の操作
モードにより行われる。還元される蒸気／天然ガスの比
は、従来の改質炉操作モードと対照的に、好ましくは
２.５〜３.５である。これにより、還元帯における温度
を実質的に一定に保つことが可能になる。好ましくは、
上記の還元ガスのＣＨ4成分が、８〜３５％の範囲に調
節される。
スにおけるＨ2成分とＣＯ成分の調節は、改質炉の操作
モードにより行われる。還元される蒸気／天然ガスの比
は、従来の改質炉操作モードと対照的に、好ましくは
２.５〜３.５である。これにより、還元帯における温度
を実質的に一定に保つことが可能になる。好ましくは、
上記の還元ガスのＣＨ4成分が、８〜３５％の範囲に調
節される。
【０００８】エネルギー必要量を最小にするため、本発
明により、直接還元が、直列に連続的に配置された複数
の流動ベッド還元帯において実行され、上記の還元ガス
が、１つの還元帯から他の還元帯に微粒酸化鉄含有材料
との向流で送られ、還元ガスにとって最後である流動ベ
ッド還元帯において少なくとも供給される酸素により部
分的に燃焼される。すべての還元帯においてほぼ一定の
高温に調節するために、好ましくは、新しく生成された
還元ガスが、さらに、還元ガスの流れの方向から見て最
初の流動ベッド還元帯に続く個々の流動ベッド還元帯に
部分的に（好ましくは５〜１５％）直接に供給される。
明により、直接還元が、直列に連続的に配置された複数
の流動ベッド還元帯において実行され、上記の還元ガス
が、１つの還元帯から他の還元帯に微粒酸化鉄含有材料
との向流で送られ、還元ガスにとって最後である流動ベ
ッド還元帯において少なくとも供給される酸素により部
分的に燃焼される。すべての還元帯においてほぼ一定の
高温に調節するために、好ましくは、新しく生成された
還元ガスが、さらに、還元ガスの流れの方向から見て最
初の流動ベッド還元帯に続く個々の流動ベッド還元帯に
部分的に（好ましくは５〜１５％）直接に供給される。
【０００９】好ましい変形例によれば、酸化鉄含有材料
の直接還元が、直列に連続的に配置された複数の流動ベ
ッドにおいて実行され、酸化鉄含有材料に対する最初の
流動ベッドにおいて、連続的に配置された流動ベッドか
らリサイクルされた還元ガスのみが、酸化鉄含有材料を
予熱するために使用される。このとき、連続的に配置さ
れた反応炉からの排出ガスの顕熱が、どのガスも燃焼す
ることなしに利用される。そのような予熱は、複数の工
程のなかの１工程で実行できる。
の直接還元が、直列に連続的に配置された複数の流動ベ
ッドにおいて実行され、酸化鉄含有材料に対する最初の
流動ベッドにおいて、連続的に配置された流動ベッドか
らリサイクルされた還元ガスのみが、酸化鉄含有材料を
予熱するために使用される。このとき、連続的に配置さ
れた反応炉からの排出ガスの顕熱が、どのガスも燃焼す
ることなしに利用される。そのような予熱は、複数の工
程のなかの１工程で実行できる。
【００１０】本発明の方法を実施するプラントは、酸化
鉄含有材料を収容する少なくとも１つの流動ベッド炉
と、還元ガスをこの流動ベッド炉に供給する還元ガス供
給ラインと、上記の還元法で生成されたトップガスを上
記の流動ベッド炉から排出するトップガス排出ライン
と、改質炉と、上記の改質炉から始まり、上記のトップ
ガス排出ラインと合流する改質ガスラインと、還元ガス
からＣＯ2を除去するＣＯ2除去装置とからなり、上記の
還元ガスは、改質ガスとトップガスとの混合物からな
り、上記の改質ガスラインと上記のトップガス排出ライ
ンが、上記のＣＯ2除去装置に接続され、上記の還元ガ
ス供給ラインが、上記のＣＯ2除去装置から上記の流動
ベッド反応炉まで設けられる。
鉄含有材料を収容する少なくとも１つの流動ベッド炉
と、還元ガスをこの流動ベッド炉に供給する還元ガス供
給ラインと、上記の還元法で生成されたトップガスを上
記の流動ベッド炉から排出するトップガス排出ライン
と、改質炉と、上記の改質炉から始まり、上記のトップ
ガス排出ラインと合流する改質ガスラインと、還元ガス
からＣＯ2を除去するＣＯ2除去装置とからなり、上記の
還元ガスは、改質ガスとトップガスとの混合物からな
り、上記の改質ガスラインと上記のトップガス排出ライ
ンが、上記のＣＯ2除去装置に接続され、上記の還元ガ
ス供給ラインが、上記のＣＯ2除去装置から上記の流動
ベッド反応炉まで設けられる。
【００１１】好ましい実施例によれば、エネルギー必要
量を最小にするため、複数の流動ベッド反応炉が、直列
に連続的に配置され、上記の酸化鉄含有材料が、１つの
流動ベッド反応炉から次の流動ベッド反応炉まで搬送ダ
クトにより１方向に送られ、上記の還元ガスが、１つの
流動ベッド反応炉から次の流動ベッド反応炉まで結合ラ
インにより反対方向に送られ、前に配置された流動ベッ
ド反応炉からはじまり還元ガスを供給する上記のライン
に加えて、酸素供給ラインおよび、必要ならば、天然ガ
ス供給ラインが、少なくとも還元ガスが流れる方向に最
後に配置された流動ベッド反応炉にまで設けられる。
量を最小にするため、複数の流動ベッド反応炉が、直列
に連続的に配置され、上記の酸化鉄含有材料が、１つの
流動ベッド反応炉から次の流動ベッド反応炉まで搬送ダ
クトにより１方向に送られ、上記の還元ガスが、１つの
流動ベッド反応炉から次の流動ベッド反応炉まで結合ラ
インにより反対方向に送られ、前に配置された流動ベッ
ド反応炉からはじまり還元ガスを供給する上記のライン
に加えて、酸素供給ラインおよび、必要ならば、天然ガ
ス供給ラインが、少なくとも還元ガスが流れる方向に最
後に配置された流動ベッド反応炉にまで設けられる。
【００１２】すべての流動ベッド反応炉での温度を同じ
レベルで一定に保つために、本発明の他の実施例では、
複数の流動ベッド反応炉が、直列に連続的に配置され、
上記の酸化鉄含有材料が、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで搬送ダクトにより１方向に送
られ、上記の還元ガスが、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで結合ラインにより反対方向に
送られ、上記の流動ベッド反応炉が、直列に配置される
とともに、還元ガスを供給する第２の還元ガス供給ライ
ンに対して並列に配置される。
レベルで一定に保つために、本発明の他の実施例では、
複数の流動ベッド反応炉が、直列に連続的に配置され、
上記の酸化鉄含有材料が、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで搬送ダクトにより１方向に送
られ、上記の還元ガスが、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで結合ラインにより反対方向に
送られ、上記の流動ベッド反応炉が、直列に配置される
とともに、還元ガスを供給する第２の還元ガス供給ライ
ンに対して並列に配置される。
【００１３】
【実施例】以下、本発明は、好ましい実施例の反応を説
明する図面を参照してさらに詳細に説明される。本発明
によるプラントは、酸化鉄含有材料を収容する直列に連
続的に配置される４つの流動ベッド炉１〜４からなる。
ここで、微細鉱石などの酸化鉄含有材料は、鉱石供給ダ
クト５を通って、最初の流動ベッド反応炉１へ送られ、
１つの流動ベッド反応炉から他の流動ベッド反応炉へ搬
送ダクト６を通って送られる。完全に還元された材料
（スポンジ鉄）は、ブリケット・アセンブリ７において
熱いまたは冷たい状態でブリケットにされる。必要なら
ば、還元された鉄は、ブリケットにする際の再酸化の防
止のために、不活性ガスシステム（図示しない）により
保護される。最初の流動ベッド反応炉に微細鉱石を導入
する前に、微細鉱石は、乾燥、スクリーンなどの鉱石準
備工程において処理されるが、その詳細はここでは説明
されない。
明する図面を参照してさらに詳細に説明される。本発明
によるプラントは、酸化鉄含有材料を収容する直列に連
続的に配置される４つの流動ベッド炉１〜４からなる。
ここで、微細鉱石などの酸化鉄含有材料は、鉱石供給ダ
クト５を通って、最初の流動ベッド反応炉１へ送られ、
１つの流動ベッド反応炉から他の流動ベッド反応炉へ搬
送ダクト６を通って送られる。完全に還元された材料
（スポンジ鉄）は、ブリケット・アセンブリ７において
熱いまたは冷たい状態でブリケットにされる。必要なら
ば、還元された鉄は、ブリケットにする際の再酸化の防
止のために、不活性ガスシステム（図示しない）により
保護される。最初の流動ベッド反応炉に微細鉱石を導入
する前に、微細鉱石は、乾燥、スクリーンなどの鉱石準
備工程において処理されるが、その詳細はここでは説明
されない。
【００１４】還元ガスは、流動ベッド反応炉４から流動
ベッド反応炉３〜１へ、鉱石の流れに対する向流で送ら
れ、ガス流れの方向の最後に配置された流動ベッド反応
炉１から、トップガスとしてトップガス排出ライン８を
介して排出され、湿式除去装置９において冷却され洗浄
される。還元ガスの生産において、改質炉１０で、ライ
ン１１から供給される天然ガスが改質され、そして、脱
硫アセンブリ１２で脱硫される。天然ガスと蒸気から生
成された還元ガスは、実質的にＨ2，ＣＯ，ＣＨ4，Ｈ2
ＯおよびＣＯ2からなる。この改質されたガスは、改質
ガスライン１３を介して複数の熱交換器１４に供給さ
れ、室温まで冷却され、したがって、水がガスから凝縮
する。改質ガスライン１３は、トップガスがコンプレッ
サ１５により圧縮された後で、トップガス排出ライン８
に入る。こうして生成された混合ガスは、ＣＯ2除去装
置１６を通過することによりＣＯ2が除去され、還元ガ
スとして利用できるようになる。トップガスと改質ガス
とからＣＯ2を除去するので、ＣＯ成分は、エネルギー
バランスに関して単純な方法により最適化できる。
ベッド反応炉３〜１へ、鉱石の流れに対する向流で送ら
れ、ガス流れの方向の最後に配置された流動ベッド反応
炉１から、トップガスとしてトップガス排出ライン８を
介して排出され、湿式除去装置９において冷却され洗浄
される。還元ガスの生産において、改質炉１０で、ライ
ン１１から供給される天然ガスが改質され、そして、脱
硫アセンブリ１２で脱硫される。天然ガスと蒸気から生
成された還元ガスは、実質的にＨ2，ＣＯ，ＣＨ4，Ｈ2
ＯおよびＣＯ2からなる。この改質されたガスは、改質
ガスライン１３を介して複数の熱交換器１４に供給さ
れ、室温まで冷却され、したがって、水がガスから凝縮
する。改質ガスライン１３は、トップガスがコンプレッ
サ１５により圧縮された後で、トップガス排出ライン８
に入る。こうして生成された混合ガスは、ＣＯ2除去装
置１６を通過することによりＣＯ2が除去され、還元ガ
スとして利用できるようになる。トップガスと改質ガス
とからＣＯ2を除去するので、ＣＯ成分は、エネルギー
バランスに関して単純な方法により最適化できる。
【００１５】トップガスと改質ガスとの混合により生成
された還元ガスは、ＣＯ2除去後でのＨ2成分が、４５〜
７５％、好ましくは５０〜６５％に調節され、ＣＯ成分
が、１０〜２０％に調節される。ここで、ＣＯ成分が、
上限で２０％までに制限されることが本質的である。還
元ガスにおけるＨ2成分とＣＯ成分の調節は、改質炉１
０の操作モードにより行われ、還元される蒸気／天然ガ
スの比は、好ましくは２.５〜３.５である。これによ
り、還元帯における温度を実質的に一定に保つことが可
能になる。好ましくは、上記の還元ガスのＣＨ4成分
が、８〜３５％の範囲に調節される。
された還元ガスは、ＣＯ2除去後でのＨ2成分が、４５〜
７５％、好ましくは５０〜６５％に調節され、ＣＯ成分
が、１０〜２０％に調節される。ここで、ＣＯ成分が、
上限で２０％までに制限されることが本質的である。還
元ガスにおけるＨ2成分とＣＯ成分の調節は、改質炉１
０の操作モードにより行われ、還元される蒸気／天然ガ
スの比は、好ましくは２.５〜３.５である。これによ
り、還元帯における温度を実質的に一定に保つことが可
能になる。好ましくは、上記の還元ガスのＣＨ4成分
が、８〜３５％の範囲に調節される。
【００１６】還元ガスは、還元ガス供給ライン１７を介
してＣＯ2除去装置１６の下流で、加熱炉１８の中で約
８００℃の温度に加熱され、ガスの流れの方向に最初に
配置された流動ベッド反応炉４に供給される。ここで、
還元ガスは、微細鉱石と反応して、還元鉄を直接に生産
する。流動ベッド反応炉４〜１は、直列に接続される。
還元ガスは、結合ライン１９を介して１つの流動ベッド
反応炉から他の流動ベッド反応炉へ進む。
してＣＯ2除去装置１６の下流で、加熱炉１８の中で約
８００℃の温度に加熱され、ガスの流れの方向に最初に
配置された流動ベッド反応炉４に供給される。ここで、
還元ガスは、微細鉱石と反応して、還元鉄を直接に生産
する。流動ベッド反応炉４〜１は、直列に接続される。
還元ガスは、結合ライン１９を介して１つの流動ベッド
反応炉から他の流動ベッド反応炉へ進む。
【００１７】本発明によれば、流動ベッド反応炉におい
て、微細鉱石の還元が、公知技術の一部として先に説明
したＨ2の強い吸熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ により起こるだけでなく、さらに、次の発熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３ＣＯ2 ＋ ΔＨ も起こる。上述の還元ガスにおけるＨ2成分とＣＯ成分
の調節により、還元帯における温度を実質的に一定に保
つことが可能になる。
て、微細鉱石の還元が、公知技術の一部として先に説明
したＨ2の強い吸熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ2Ｏ − ΔＨ により起こるだけでなく、さらに、次の発熱反応 Ｆｅ2Ｏ3 ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３ＣＯ2 ＋ ΔＨ も起こる。上述の還元ガスにおけるＨ2成分とＣＯ成分
の調節により、還元帯における温度を実質的に一定に保
つことが可能になる。
【００１８】トップガスの１部は、Ｎ2などの不活性ガ
スの累積を防止するために、ガス循環８、１７、１８か
ら取り出される。外へ取り出されたトップガスは、還元
ガスを加熱するために、分岐ライン２０を介して加熱装
置１８に供給され、そこで燃焼される。エネルギー不足
は、ライン２１を介して供給される天然ガスによって補
充できる。改質炉１０から出てくる改質ガスの顕熱と、
改質炉１０から得られるスモークガスの顕熱は、復熱炉
２２で利用され、脱硫アセンブリ１２を通った後の天然
ガスを予熱し、改質に必要な蒸気を生産し、ライン２３
を介して加熱炉１８に供給される燃焼用空気を、必要な
らば還元ガスも、予熱する。ライン２４を介して改質炉
１０に供給される燃焼用空気は、同様に予熱される。鉱
石の流れの方向から見て最初の流動ベッド反応炉１での
温度低下を防止するために、好ましくは、第２の流動ベ
ッド反応炉２を出る還元ガスの１部が最初の流動ベッド
反応炉１で燃焼される。この目的のために、酸素供給ダ
クト２５と、必要ならば天然ガス供給ダクト２６が、最
初の流動ベッド反応炉１に入る。
スの累積を防止するために、ガス循環８、１７、１８か
ら取り出される。外へ取り出されたトップガスは、還元
ガスを加熱するために、分岐ライン２０を介して加熱装
置１８に供給され、そこで燃焼される。エネルギー不足
は、ライン２１を介して供給される天然ガスによって補
充できる。改質炉１０から出てくる改質ガスの顕熱と、
改質炉１０から得られるスモークガスの顕熱は、復熱炉
２２で利用され、脱硫アセンブリ１２を通った後の天然
ガスを予熱し、改質に必要な蒸気を生産し、ライン２３
を介して加熱炉１８に供給される燃焼用空気を、必要な
らば還元ガスも、予熱する。ライン２４を介して改質炉
１０に供給される燃焼用空気は、同様に予熱される。鉱
石の流れの方向から見て最初の流動ベッド反応炉１での
温度低下を防止するために、好ましくは、第２の流動ベ
ッド反応炉２を出る還元ガスの１部が最初の流動ベッド
反応炉１で燃焼される。この目的のために、酸素供給ダ
クト２５と、必要ならば天然ガス供給ダクト２６が、最
初の流動ベッド反応炉１に入る。
【００１９】反応温度を全流動ベッド反応炉１〜４で同
じ一定温度に保つために、これによりエネルギー必要量
をさらに減少するために、熱くて新鮮な還元ガスが、分
岐ライン２７を介して、還元ガスの流れの方向で最初の
流動ベッド反応炉４に続く流動ベッド反応炉３〜１に、
流動ベッド反応炉１、２、３あたり約１０％の量で、直
接に供給される。こうして、流動ベッド反応炉１〜４
は、還元ガス供給に関して直列に接続されるだけでな
く、還元ガスの少量の供給のために並列に接続される。
対照的に、流動ベッド反応炉１〜４は、還元ガスの排出
と輸送に関する限り、図示された実施例では、直列にだ
け接続される。（予熱のための反応炉を除いて）直接還
元のために４つの流動ベッド反応炉を使用することによ
り、従来技術に比べて、エネルギー必要量をさらに減少
でき、また、ダスト損失が最小にできる。
じ一定温度に保つために、これによりエネルギー必要量
をさらに減少するために、熱くて新鮮な還元ガスが、分
岐ライン２７を介して、還元ガスの流れの方向で最初の
流動ベッド反応炉４に続く流動ベッド反応炉３〜１に、
流動ベッド反応炉１、２、３あたり約１０％の量で、直
接に供給される。こうして、流動ベッド反応炉１〜４
は、還元ガス供給に関して直列に接続されるだけでな
く、還元ガスの少量の供給のために並列に接続される。
対照的に、流動ベッド反応炉１〜４は、還元ガスの排出
と輸送に関する限り、図示された実施例では、直列にだ
け接続される。（予熱のための反応炉を除いて）直接還
元のために４つの流動ベッド反応炉を使用することによ
り、従来技術に比べて、エネルギー必要量をさらに減少
でき、また、ダスト損失が最小にできる。
【００２０】例 熱いブリケット鉄の時間当たりの出力量が７０ｔ／ｈで
あり、微細鉱石の時間当たりの出力量が７０ｔ／ｈであ
る図示されたプラントにおいて、１２,２００Ｎｍ3／ｈ
の天然ガスが、４３,３００Ｎｍ3／ｈの蒸気と反応さ
れ、７６，６００Ｎｍ3／ｈの改質ガスを生成した。改
質温度は８３０℃であり、圧力は１８.５ｂａｒであっ
た。改質炉の加熱に必要な天然ガスの量は、６,２００
Ｎｍ3／ｈであった。
あり、微細鉱石の時間当たりの出力量が７０ｔ／ｈであ
る図示されたプラントにおいて、１２,２００Ｎｍ3／ｈ
の天然ガスが、４３,３００Ｎｍ3／ｈの蒸気と反応さ
れ、７６，６００Ｎｍ3／ｈの改質ガスを生成した。改
質温度は８３０℃であり、圧力は１８.５ｂａｒであっ
た。改質炉の加熱に必要な天然ガスの量は、６,２００
Ｎｍ3／ｈであった。
【００２１】天然ガス、改質ガスおよび微細鉱石の分析
結果は、以下の表１と表２のとおりであった。
結果は、以下の表１と表２のとおりであった。
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】５０，０００Ｎｍ3／ｈの冷たい改質ガス
は、１４５,０００Ｎｍ3／ｈの循環されるトップガスと
混合され、ＣＯ2除去装置で処理され、ＣＯ2が除去され
る。この１８２,０００Ｎｍ3／ｈのガスは、以下の表３
に示す分析結果を有する。
は、１４５,０００Ｎｍ3／ｈの循環されるトップガスと
混合され、ＣＯ2除去装置で処理され、ＣＯ2が除去され
る。この１８２,０００Ｎｍ3／ｈのガスは、以下の表３
に示す分析結果を有する。
【表３】
【００２４】このガスは、加熱炉で８００℃であらかじ
め加熱された。この目的のために、ほぼ５,５００Ｎｍ3
／ｈのトップガスとほぼ４,６００Ｎｍ3／ｈの天然ガス
が消費された。トップガスは、以下の表４に示す分析結
果を有する。
め加熱された。この目的のために、ほぼ５,５００Ｎｍ3
／ｈのトップガスとほぼ４,６００Ｎｍ3／ｈの天然ガス
が消費された。トップガスは、以下の表４に示す分析結
果を有する。
【表４】
【００２５】熱いブリケットの鉄の金属化の比率（Ｆｅ
（金属）／Ｆｅ（全体））は、９２％であった。
（金属）／Ｆｅ（全体））は、９２％であった。
【発明の効果】流動ベッド反応炉の還元帯における温度
を実質的に一定に保つことが可能になる。直接還元法の
操業コスト、特にエネルギーコストを大幅に減少でき
る。
を実質的に一定に保つことが可能になる。直接還元法の
操業コスト、特にエネルギーコストを大幅に減少でき
る。
【図１】 本発明の方法を実施するプラントを図式的に
示す図である。
示す図である。
１〜４…流動ベッド反応炉、 ６…搬送ダクト、８…ト
ップガス排出ライン、 １０…改質炉、 １３…改質ガ
スライン、１６…ＣＯ2除去装置、 １７…還元ガス供
給ライン、１９…結合ライン、２５…酸素供給ライン、
２６…天然ガス供給ライン。
ップガス排出ライン、 １０…改質炉、 １３…改質ガ
スライン、１６…ＣＯ2除去装置、 １７…還元ガス供
給ライン、１９…結合ライン、２５…酸素供給ライン、
２６…天然ガス供給ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルル・ツェルマーク オーストリア、アー−4470エンス、シュロ スガッセ７番 (72)発明者 コンスタンティン・ミリオニス オーストリア、アー−8413ザンクト・ゲオ ルゲン、アン・デア・シュティーフリング 122番 (72)発明者 ヨハネス・レオポルト・シェンク オーストリア、アー−4040リンツ、クナー ベンゼミナールシュトラーセ８番 (72)発明者 ジークフリート・ツェラー オーストリア、アー−4060レオンディン グ、アントン・オーバーシュナイダーヴェ ーク24番
Claims (10)
- 【請求項１】 改質ガスが、微粒酸化鉄含有材料の直接
還元において生成されたトップガスと混合され、還元ガ
スとして流動ベッド還元帯に供給される、流動ベッド法
による微粒酸化鉄含有材料の直接還元法であって、 トップガスと改質ガスとの双方がＣＯ2を除去され、ト
ップガスと改質ガスとの混合により生成される上記の還
元ガスは、４５〜７５％、好ましくは５０〜６５％のＨ
2成分と、１０〜２０％のＣＯ成分を有するように調節
されることを特徴とする直接還元法。 - 【請求項２】 請求項１に記載された直接還元法におい
て、 上記の還元ガスにおけるＨ2成分とＣＯ成分が、改質炉
の操作モードにより調節され、還元される蒸気の天然ガ
スに対する比が好ましくは２.５〜３.５であることを特
徴とする製造法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載された製造法に
おいて、 さらに、上記の還元ガスのＣＨ4成分が８〜３５％の範
囲に調節されることを特徴とする製造法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載された直
接還元法において、上記の直接還元が、直列に連続的に
配置された複数の流動ベッド還元帯において実行され、
上記の還元ガスが、１つの還元帯から他の還元帯に微粒
酸化鉄含有材料との向流で送られ、少なくとも還元ガス
にとって最後である流動ベッド還元帯において供給され
る酸素により部分的に燃焼されることを特徴とする製造
法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載された直
接還元法において、新しく生成された還元ガスが、さら
に、還元ガスの流れの方向から見て最初の流動ベッド還
元帯に続く個々の流動ベッド還元帯に部分的に（好まし
くは５〜１５％）直接に供給されることを特徴とする製
造法。 - 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかに記載された直
接還元法において、酸化鉄含有材料の直接還元が、直列
に連続的に配置された複数の流動ベッドにおいて実行さ
れ、酸化鉄含有材料に対する第１の流動ベッドにおい
て、連続的に配置された流動ベッドからリサイクルされ
た還元ガスのみが、酸化鉄含有材料を前もって加熱する
ために使用されることを特徴とする製造法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載された直
接還元法を実施するプラントであって、 酸化鉄含有材料を収容する少なくとも１つの流動ベッド
炉と、 還元ガスをこの流動ベッド炉に供給する還元ガス供給ラ
インと、 上記の還元法で生成されたトップガスを上記の流動ベッ
ド炉から排出するトップガス排出ラインと、 改質炉と、 上記の改質炉から始まり、上記のトップガス排出ライン
と合流する改質ガスラインと、 還元ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2除去装置とからな
り、 上記の還元ガスは、改質ガスとトップガスとの混合物か
らなり、 上記の改質ガスラインと上記のトップガス排出ライン
が、上記のＣＯ2除去装置に接続され、 上記の還元ガス供給ラインが、上記のＣＯ2除去装置か
ら上記の流動ベッド反応炉まで設けられることを特徴と
するプラント。 - 【請求項８】 請求項７に記載されたプラントにおい
て、 複数の流動ベッド反応炉が、直列に連続的に配置され、 上記の酸化鉄含有材料が、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで搬送ダクトにより１方向に送
られ、 上記の還元ガスが、１つの流動ベッド反応炉から次の流
動ベッド反応炉まで結合ラインにより酸化鉄含有材料と
反対の方向に送られ、 前に配置された流動ベッド反応炉からはじまり還元ガス
を供給する上記の結合ラインに加えて、酸素供給ライン
および、必要ならば、天然ガス供給ラインが、少なくと
も還元ガスが流れる方向に最後に配置された流動ベッド
反応炉にまで設けられることを特徴とするプラント。 - 【請求項９】 請求項７または８に記載されたプラント
において、 複数の流動ベッド反応炉が、直列に連続的に配置され、 上記の酸化鉄含有材料が、１つの流動ベッド反応炉から
次の流動ベッド反応炉まで搬送ダクトにより１方向に送
られ、 上記の還元ガスが、１つの流動ベッド反応炉から次の流
動ベッド反応炉まで結合ラインにより酸化鉄含有材料と
反対の方向に送られ、 上記の流動ベッド反応炉が、直列に配置されるととも
に、還元ガスを供給する第２の還元ガス供給ラインに対
して並列に配置されることを特徴とするプラント。 - 【請求項１０】 請求項９に記載されたプラントにおい
て、４個の流動ベッド反応炉が直列に連続的に配置され
ることを特徴とするプラント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT1066/92 | 1992-05-22 | ||
| AT0106692A AT402937B (de) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681019A true JPH0681019A (ja) | 1994-03-22 |
| JP2768888B2 JP2768888B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=3505867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5121197A Expired - Lifetime JP2768888B2 (ja) | 1992-05-22 | 1993-05-24 | 微粒酸化鉄含有材料の直接還元法および該方法を実施するための製造設備 |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5439504A (ja) |
| EP (1) | EP0571358B1 (ja) |
| JP (1) | JP2768888B2 (ja) |
| KR (1) | KR960008723B1 (ja) |
| AT (1) | AT402937B (ja) |
| AU (1) | AU669518B2 (ja) |
| BR (1) | BR9302014A (ja) |
| CA (1) | CA2096805C (ja) |
| DE (1) | DE59309667D1 (ja) |
| DZ (1) | DZ1692A1 (ja) |
| EG (1) | EG20233A (ja) |
| MY (1) | MY108789A (ja) |
| RU (1) | RU2078143C1 (ja) |
| UA (1) | UA27764C2 (ja) |
| ZA (1) | ZA933453B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| AT402733B (de) * | 1994-06-23 | 1997-08-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material |
| AT402938B (de) * | 1994-06-23 | 1997-09-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur direktreduktion von verfahren und anlage zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material eisenoxidhältigem material |
| AT402825B (de) * | 1994-06-23 | 1997-09-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material |
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| AT405187B (de) * | 1994-12-01 | 1999-06-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum herstellen von eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
| KR970003636B1 (ko) * | 1994-12-31 | 1997-03-20 | 포항종합제철 주식회사 | 용융선철 및 용융강 제조시 분철광석을 환원시키는 환원로 |
| UA42803C2 (uk) * | 1995-10-10 | 2001-11-15 | Фоест-Альпіне Індустріанлагенбау Гмбх | Спосіб прямого відновлення дрібнозернистого матеріалу у формі часток, що містить оксид заліза, та установка для здійснення цього способу |
| AT406485B (de) * | 1995-10-10 | 2000-05-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens |
| AT406379B (de) * | 1995-10-10 | 2000-04-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material und anlage zur durchführung des verfahrens |
| KR100213327B1 (ko) * | 1995-12-29 | 1999-08-02 | 이구택 | 분철광석의 3단 유동층로식 환원장치 |
| AT405521B (de) | 1996-05-17 | 1999-09-27 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum behandeln teilchenförmigen materials im wirbelschichtverfahren sowie gefäss und anlage zur durchführung des verfahrens |
| AT405522B (de) * | 1996-05-17 | 1999-09-27 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum behandeln teilchenförmigen materials im wirbelschichtverfahren sowie gefäss und anlage zur durchführung des verfahrens |
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| AT406382B (de) * | 1996-11-06 | 2000-04-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum herstellen von eisenschwamm durch direktreduktion von eisenoxidhältigem material |
| AT406271B8 (de) | 1997-08-18 | 2000-05-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material |
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- 1992-05-22 AT AT0106692A patent/AT402937B/de not_active IP Right Cessation
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- 1993-05-14 AU AU38594/93A patent/AU669518B2/en not_active Expired
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