JPS5871314A - 還元鉄の連続製造法およびそれに用いる装置 - Google Patents

還元鉄の連続製造法およびそれに用いる装置

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JPS5871314A
JPS5871314A JP56169344A JP16934481A JPS5871314A JP S5871314 A JPS5871314 A JP S5871314A JP 56169344 A JP56169344 A JP 56169344A JP 16934481 A JP16934481 A JP 16934481A JP S5871314 A JPS5871314 A JP S5871314A
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JP
Japan
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furnace
zone
gas
reduced iron
reforming
Prior art date
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Pending
Application number
JP56169344A
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English (en)
Inventor
Dentaro Kaneko
金子 伝太郎
Yoshimichi Takenaka
竹中 芳通
Takehiko Ashinaga
足永 武彦
Kazuya Soga
曽我 一哉
Takamasa Kawaguchi
河口 孝壮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5871314A publication Critical patent/JPS5871314A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/26Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は還元鉄の連続塑造法およびそれに用いる装置に
関する。
近年、天然ガス産出国においては、廃棄されていた天然
ガスを有効利用すべく、還元性ガスに改質し、これを用
いて酸化鉄を還元する方法が実施されており、その代表
的な方法として第1図に示すシャフト炉法がある。
かかる方法では、シャフト炉1の炉頂から排ガスを取り
出し、改質炉2で該炉頂排ガスにて天然ガス(炭化水素
ガス)を還元性ガスに改質し、該還元性ガスを還元帯1
aの底部に導入して炉頂から導入される鉄鉱石またはペ
レットなどの酸化鉄と向流接触させ、得られる還元鉄を
冷却帯1bで冷却後、炉外に排出するようにしている。
しかしガから、かかる設備は改質炉建造費用が全プラン
ト設備費のおよそ半分を占めるため、建造費の節減が望
まれている。
そこで、本発明者らはかかる要望に答えるべく、鋭意研
究を重ねだ結果、この種還元鉄は表面活性に富み、メタ
ン等の炭化水素ガスの分解触媒として優れた物性を有す
ることに着目し、かかる還元鉄を有効利用すれば、還元
炉内で改質炉と同様に改質を実施させることができ、別
途建設される改質炉の容量を縮少することができるだけ
でなく、全体として消費エネルギーが節減できることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は炭化水素ガスを炉頂排ガスにて還元
性ガスに改質する改質炉を付設したシャフト炉を用い、
酸化鉄を還元性ガスにて連続的に還元して還元鉄を製造
するにあたり。
還元帯と冷却帯との中間に改質帯を設けた稗フト炉を用
い、その炉頂排ガスの一部と炭化水素ガスの一部とを混
合して上記改質炉で改質し、得られる還元性ガスを還元
帯の底部に導入するとともに、炉頂排ガスの残部と炭化
水素ガスの残部とを混合して加熱後、改質帯の底部に吹
き込んで還元鉄と接触させ、生ずる還元性ガスを酸化鉄
の還元に利用することを特徴とする還元鉄の連続製造法
を提供することを目的とする。
+−1本;工;一本発明の他の目的は、上部に還元性ガ
スにより酸化鉄を還元する還元帯と下部に還元鉄を冷却
する冷却帯を備えるとともに、炭化水素ガスを炉頂排ガ
スにて還元性ガスに改質する改質炉を付設してなるシャ
フト炉において、炉長を伸ばして上部還元帯と下部冷却
帯の中間に還元帯から下降する還元鉄を気流接触可能に
保持可能な改質帯を設けるとともに、炉頂排ガス導管お
よび炭化水素ガス導管を分岐して一方の両導管を上記改
質炉を介して還元帯の底部に接続する一方、他方の両導
管を加熱器を介して上記改質帯の底部に接続してなるこ
とを特徴とする還元鉄の製造装置を提供することにもあ
る。
本発明によれば、改質帯の容量に応じてその分だけ改質
炉の容量を縮少することができるので、改質帯を設ける
分だけ炉長を長くする必要はあるが、全体としてのプラ
ント建設費用を大巾に低減することができる。
本発明に係る連続製造法は常法にしたがって操業されて
よいが、改質帯における還元鉄の再酸化および炭素析出
は極力避けなければならない。
炭化水素ガスCH,の改質帯内での炉頂ガスとの反応は
cH4+H2o; CO+3H2ぐ・ ・・・・・(1
)CH4+CO2二2CO+2H2・・・・・・・・・
(2)に代表される一方、改質帯内での還元鉄の再酸化
反応は、 2Fe + 3H20: Fe2O3+ 8 H2−−
−−−−−−−(8)2Fe + 8CO: Fe2O
3+ 8 Co −(4)で表わされる反応であること
に着目し、CH4/H20+CO2比およびH20+C
02/CO+H2比の影響を検討すると、 第2図に示すように、CH4/H20+CO□比が1以
下になると、還元鉄の再酸化率(%)が急に増加を始め
る現象が見られる一方、第3図に示すように、H20+
CO2/CO+H2比が1以上になると還元鉄の再酸化
率が大きくなる現象が見られる。
なお、再酸化率(%)は で示す。
さらに、還元鉄の再酸化率は混合ガスの吹き込み温度に
よっても変化し、温度上昇に伴って減少するが、800
°C以下では比較的再酸化されやすく、前記(1)およ
び(2)で表わされる改質化反応が生じにくい状態にあ
る一方、1000 ’C以上では還元鉄のクラスタリン
グが起シ易い。
したがって、改質帯における還元鉄の再酸化を防止する
ためには。
改質帯へ吹き込まれる炉頂ガスおよび天然ガスからなる
混合ガス組成が H20+CO2/H2+CO<1.0 CH4/H20+CO□〉1.0 の両関係式を満足し、かつ吹き込み温度が800〜10
00°Cの範囲となるように制御しつつ操業するのが好
ましい。
本発明に係る操業法によれば、還元鉄の再酸化が防止で
きるだけでなく、炭素の析出を伴なわずして天然ガス中
の炭化水素ガスの90%以上が改質されて還元性ガスに
変するので、操業時のエネルギー消費量を大巾に低減で
きる。
以下、本発明を具体例に基づいて説明する。
第4図は本発明に係る還元鉄の製造装置の概略動帯1b
の中間に改質帯ICが設けられている。
還元帯12の底部には改質炉2を介して炉頂ガス導管8
および天然ガス導管4が接続され、改質炉2内で製造さ
れる還元性ガスが導入される一方、改質帯1cには炉頂
ガス導管3および天然ガス、導管4の分岐管3′および
4′が加熱器5を介してその底部に接続されている。な
お、6は除湿器である。
この還元炉lでは、炉頂から装入される酸化鉄は還元性
ガスにより還元帯1aにおいて還元される。該還元性ガ
スは改質炉2から還元帯1aに導入されるとともに改質
帯ICから上昇してくる。
次いで、還元鉄が還元帯1aから改質帯lcに降下する
と、該還元鉄は改質帯ICの底部に加熱器5を介して導
入される炉頂ガスと天然ガスの混合ガスと向流する。こ
の混合ガスは還元鉄の触媒作用を受け、前記式(1)お
よび(2)で表わされる反応により還元性ガスに転する
。その後、還元鉄は冷却帯1bに至り、所’718度ま
で冷却された後、炉外に抽出される′。
なお、炉頂ガスは循環利用するため、除温器6を通して
除温後、上記炉頂ガス導管3.3′により改質炉2およ
び加熱器5に送られる。
実施例 上記形式のモデルプラントを組立て、下記第1表■に示
す組成の天然ガスを2分してその60%を改質炉に、桟
上40%を加熱器に供給する一方、炉頂ガスを除温して
その67%を改質炉に、残り33%を加熱器に供給し、
還元帯および改質帯へのガス導入温度を約925°Cに
設定すると、炉内反応が定常状態になったときの各部■
〜■のガス組成およびガス流量は下記第1表に示す通り
であった。その時の炉頂ガス温度は約430°C1除湛
後は約65℃であった。
かかる操業においては、従来法と同等の還元鉄が得られ
るにもかかわらず、還元鉄単位生産量当シの熱消費量は
2.4 G cal /l、 prodで、同条件下で
従来のシャフト炉を使用する場合に比し、約10%の熱
消費量の節減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の還元炉の概略図、第2図および第8図は
処理ガス中のCH4/CO□+H20比およ、びH20
+CO□/CO+H2比が還元鉄の再酸化率に及ぼす影
響を示すグラフ、第4図は本発明に係る還元炉の概略図
である。 l・・・シャフト炉、la・・・還元帯、1b・・・冷
却帯IC・・・改質帯、2・・・改質炉、8.8’・・
・炉頂ガス導管、4,4′・・・天然ガス導管、5・・
・加熱器特許出願人株式会社 神戸製鋼所 代理人升理士肯山 葆を勃為1名 第1 図 ↓ F・ 第2図 り理力苧ス訃CH*/CO1+HtO 第3図 1    2    3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)炭化水素ガスを炉頂排ガスにて還元性ガスに改質
    する改質炉を付設したシャフト炉を用い、酸化鉄を還元
    性ガスにて連続的に還元して還元鉄を製造するにあたり
    、 還元帯と冷却帯との中間に改質帯を設けたシャフト炉を
    用い、その炉頂排ガスの一部と炭化水素ガスの一部とを
    混合して上記改質炉で改質し 得られる還元性ガスを還
    元帯の底部に導入するとともに、炉頂排ガスの残部と炭
    化水素ガスの残部とを混合して加熱後、改質帯の底部に
    吹き込んで還元鉄と接触させ、生ずる還元性ガスを酸化
    鉄の還元に利用することを特徴とする還元鉄の連続製造
    法。 (2)改質帯に吹き込まれる炉頂排ガスと炭化水素ガス
    との混合ガス組成が H20+CO□/H2+COり1.。 CH4/H20+CO2〉1.。 の両関係式を満足し、かつ吹き込み温度が800〜10
    00°Cの範囲にある第(1)項記載の製造法。 (8)上部に還元性ガスにより酸化鉄を還元する還元帯
    を、下部に還元鉄を冷却する冷却帯を備えるとともに、
    炭化水素ガスを炉・頂排ガスにて還元性ガスに改質する
    改質炉を付設してなるシャフト炉において。 炉長を伸ばして上部還元帯と下部冷却帯の中間に還元帯
    から下降する還元鉄を気流接触可能に保持可能な改質帯
    を設けるとともに、炉頂排ガス導管および炭化水素ガス
    導管を分岐して一方の両導管を上記改質炉を介して還元
    帯の底部に接続する一方、他方の両導管を加熱器を介し
    て上記改質帯の底部に接続してなることを特徴とする還
    元鉄製造装置。
JP56169344A 1981-10-21 1981-10-21 還元鉄の連続製造法およびそれに用いる装置 Pending JPS5871314A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2570082A1 (fr) * 1984-09-10 1986-03-14 Midrex Int Bv Procede de reduction d'oxyde metallique a l'aide de gaz reducteurs provenant du reformage du pentane ou d'hydrocarbures superieurs
JPH06100917A (ja) * 1991-10-09 1994-04-12 Cvg Siderurgica Del Orinoco Ca 鉄含有金属酸化物の直接還元法
WO2005098052A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-20 Otkritoe Akcionernoe Obschestvo 'oskolsky Elektrometallurgichsky Kombinat' Method for producing sponge iron in a shaft furnace
US10316376B2 (en) * 2015-06-24 2019-06-11 Midrex Technologies, Inc. Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace

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FR2570082A1 (fr) * 1984-09-10 1986-03-14 Midrex Int Bv Procede de reduction d'oxyde metallique a l'aide de gaz reducteurs provenant du reformage du pentane ou d'hydrocarbures superieurs
JPH06100917A (ja) * 1991-10-09 1994-04-12 Cvg Siderurgica Del Orinoco Ca 鉄含有金属酸化物の直接還元法
WO2005098052A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-20 Otkritoe Akcionernoe Obschestvo 'oskolsky Elektrometallurgichsky Kombinat' Method for producing sponge iron in a shaft furnace
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