JPS589809B2 - 流動層を用い粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させる操業方法 - Google Patents
流動層を用い粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させる操業方法Info
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- JPS589809B2 JPS589809B2 JP6648976A JP6648976A JPS589809B2 JP S589809 B2 JPS589809 B2 JP S589809B2 JP 6648976 A JP6648976 A JP 6648976A JP 6648976 A JP6648976 A JP 6648976A JP S589809 B2 JPS589809 B2 JP S589809B2
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、還元性ガスを送入して形成された流動層内
で、粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させ、上記流動層内に酸素に富む混合ガスあるい
は酸素の燃焼によって発生した高温の混合カスを送入す
ることによって還元ガス化反応に必要な熱エネルギーを
供給する流動化操業方法に関する。
で、粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させ、上記流動層内に酸素に富む混合ガスあるい
は酸素の燃焼によって発生した高温の混合カスを送入す
ることによって還元ガス化反応に必要な熱エネルギーを
供給する流動化操業方法に関する。
重質油を用いて粉状酸化鉄を還元する従来の方法では、
重質油をカス化して水素・一酸化炭素などに富む還元用
ガスを裂造し、これを別に設けた粉状酸化鉄の還元反応
装置に送入していたため、高価な還元用カス製造装置を
必要とする欠点を有する。
重質油をカス化して水素・一酸化炭素などに富む還元用
ガスを裂造し、これを別に設けた粉状酸化鉄の還元反応
装置に送入していたため、高価な還元用カス製造装置を
必要とする欠点を有する。
また、将来の鉄鉱石資源は次第に微粉状のものに変わり
、とくに浮遊選鉱法による微粉状酸化鉄の割合が増大す
るものと予想される。
、とくに浮遊選鉱法による微粉状酸化鉄の割合が増大す
るものと予想される。
このような浮遊選鉱法による微粉状酸化鉄を原科とする
場合には、これら微粉状酸化鉄の造粒・焼結装置、重質
油を原料とする還元性ガスの発生装置および酸化鉄の還
元反応装置の三種の装置か必要となるため、設備に要す
る建設費がかさみ、広い用地面積か不可欠であるほか、
エネルギー損失か各装置間で相乗されるので全体として
相当に大きな値となって省エネルギーの実をあけること
が困難であるばかりではなく、造粒・焼結に伴なう環境
汚染が重大な問題になってくる。
場合には、これら微粉状酸化鉄の造粒・焼結装置、重質
油を原料とする還元性ガスの発生装置および酸化鉄の還
元反応装置の三種の装置か必要となるため、設備に要す
る建設費がかさみ、広い用地面積か不可欠であるほか、
エネルギー損失か各装置間で相乗されるので全体として
相当に大きな値となって省エネルギーの実をあけること
が困難であるばかりではなく、造粒・焼結に伴なう環境
汚染が重大な問題になってくる。
そこで、本発明名は上述した従来の欠点をなくして溶鉱
炉によらない鉄鉱石還元法を確立するために、流動層内
で微粉状酸化鉄の還元を、別に造粒・焼結装置および還
元ガス発生装置を設けることなく実現し、しかも流動層
の流動化に使用される還元性ガスを製造することのでき
る微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させる流動化操業法を提案し、特開昭51−39
515号公報(特願昭49−113608号明細書)で
「微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させる流動化操業法」としてすでに特許出願した
。
炉によらない鉄鉱石還元法を確立するために、流動層内
で微粉状酸化鉄の還元を、別に造粒・焼結装置および還
元ガス発生装置を設けることなく実現し、しかも流動層
の流動化に使用される還元性ガスを製造することのでき
る微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させる流動化操業法を提案し、特開昭51−39
515号公報(特願昭49−113608号明細書)で
「微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時
に生起させる流動化操業法」としてすでに特許出願した
。
さらに、微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のカヌ化と
を同時に生起させる反応には熱エネル千一を加える必要
かあるが、本発明者は高温の流動化媒体によって形成さ
れた濃厚流動層内に粉状酸化鉄と車質油とを加えること
により、重質油を粉状酸化鉄の存在の下でカス化して還
元性カスを生成し、反応に必要な熱エネルキーの補給を
流動化媒体の加熱循環によっておこなう新規な方法を提
案し、特開昭51−42007号公報(特願昭49−1
16409号明細書)で「熱媒体循環流動層を用い粉状
酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起さ
せる操業法」としてすでに特許出願した。
を同時に生起させる反応には熱エネル千一を加える必要
かあるが、本発明者は高温の流動化媒体によって形成さ
れた濃厚流動層内に粉状酸化鉄と車質油とを加えること
により、重質油を粉状酸化鉄の存在の下でカス化して還
元性カスを生成し、反応に必要な熱エネルキーの補給を
流動化媒体の加熱循環によっておこなう新規な方法を提
案し、特開昭51−42007号公報(特願昭49−1
16409号明細書)で「熱媒体循環流動層を用い粉状
酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起さ
せる操業法」としてすでに特許出願した。
しかし、微粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化と
を同時に生起させる反応に必要な熱エネルギーを与える
方法は必ずしも上記流動化媒体の加熱循環に限らない。
を同時に生起させる反応に必要な熱エネルギーを与える
方法は必ずしも上記流動化媒体の加熱循環に限らない。
本発明は上記流動化媒体の加熱循環を行わすに微粉状酸
化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させ
るために、反応の行われる濃厚流動層内に酸素に富む混
合ガスあるいは酸素による燃焼によって発生した高温の
水蒸気・水素・一酸化炭素・炭酸ガスなどの混合ガスを
送入することにより、流動層の激しい混合効果を利用し
て反応に必要な熱エネルキーを補給する新規な知見に基
づくものである。
化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させ
るために、反応の行われる濃厚流動層内に酸素に富む混
合ガスあるいは酸素による燃焼によって発生した高温の
水蒸気・水素・一酸化炭素・炭酸ガスなどの混合ガスを
送入することにより、流動層の激しい混合効果を利用し
て反応に必要な熱エネルキーを補給する新規な知見に基
づくものである。
この発明は、平均粒径が2〜20mmの焼結酸化鉄粗粒
をたて型還元反応塔内に収め、その下部からたとえは水
素あるいは一酸化炭素に富む還元性ガスを送入すること
によって濃厚流動層を形成させ、濃厚流動層内に微粉状
酸化鉄と重質油との混合物粒体を投入して微粉状酸化鉄
の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させ、酸
素に富む混合ガスあるいは酸素による燃焼によって発生
させた高温の水蒸気・水素・一酸化炭素・炭酸ガスなど
の混合ガスを濃厚流動層内に送入することにより上記反
応に必要とする熱エネルギーを供給することを特徴とす
る粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に
生起させる流動化操業法である。
をたて型還元反応塔内に収め、その下部からたとえは水
素あるいは一酸化炭素に富む還元性ガスを送入すること
によって濃厚流動層を形成させ、濃厚流動層内に微粉状
酸化鉄と重質油との混合物粒体を投入して微粉状酸化鉄
の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させ、酸
素に富む混合ガスあるいは酸素による燃焼によって発生
させた高温の水蒸気・水素・一酸化炭素・炭酸ガスなど
の混合ガスを濃厚流動層内に送入することにより上記反
応に必要とする熱エネルギーを供給することを特徴とす
る粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に
生起させる流動化操業法である。
この発明に供される微粉状酸化鉄において、重量で80
%以上が0.1mm以下の微粉の場合は、これを重質油
との混合物粒体として還元反応塔の濃厚流動層内に加え
ることが安定的に還元鉄を製造する上から好ましく、前
記粒度よりも粗粒であって流動可能な範囲の粒度に属す
るような粒状酸化鉄の場合には、そのまま還元反応塔の
濃厚流動層に加えれはよい。
%以上が0.1mm以下の微粉の場合は、これを重質油
との混合物粒体として還元反応塔の濃厚流動層内に加え
ることが安定的に還元鉄を製造する上から好ましく、前
記粒度よりも粗粒であって流動可能な範囲の粒度に属す
るような粒状酸化鉄の場合には、そのまま還元反応塔の
濃厚流動層に加えれはよい。
ここで、重量で80%以上が0. 1mm以下の微粉状
酸化鉄を還元する場合には、これを重質油との混合物粒
体として給鉱すれば、流動化媒体の使用は微粉状酸化鉄
の安定的な顆粒化を促進するのに役立つが、微粉状酸化
鉄と重質油との混合物粒体の平均粒径が2〜20mm程
度であり、しかも重質油の炭素分が多い場合には上記の
流動化媒体を使用する必要がなく同様粒径の還元鉄粗粒
流動層中で安定的に焼結・還元およひガス化反応か行な
われる。
酸化鉄を還元する場合には、これを重質油との混合物粒
体として給鉱すれば、流動化媒体の使用は微粉状酸化鉄
の安定的な顆粒化を促進するのに役立つが、微粉状酸化
鉄と重質油との混合物粒体の平均粒径が2〜20mm程
度であり、しかも重質油の炭素分が多い場合には上記の
流動化媒体を使用する必要がなく同様粒径の還元鉄粗粒
流動層中で安定的に焼結・還元およひガス化反応か行な
われる。
なお、流動化媒体を用いると、この流動化媒体は還元反
応塔内で形成された濃厚流動層中で粉状酸化鉄と重質油
とかともに平均的に分散されるようにし、さらに安定的
に流動反応を生起させるのに役立つものである。
応塔内で形成された濃厚流動層中で粉状酸化鉄と重質油
とかともに平均的に分散されるようにし、さらに安定的
に流動反応を生起させるのに役立つものである。
上述した役割をなす流動化媒体としてはアルミナなどの
耐火物、鉄鉱石などの金属酸化物を用いることができる
。
耐火物、鉄鉱石などの金属酸化物を用いることができる
。
またコークスあるいは石炭の添加は焼結(シンタリンク
)の防止や還元の強化および還元ガス発生量の増大など
を期待する場合に有効であり、石灰およびドロマイトは
同時に脱硫をおこないたいときに併用するのがよい。
)の防止や還元の強化および還元ガス発生量の増大など
を期待する場合に有効であり、石灰およびドロマイトは
同時に脱硫をおこないたいときに併用するのがよい。
また上記微粉状酸化鉄と混合する重質油としては、常圧
残渣油、減圧残渣油、ピンチなどのように常温あるいは
加熱下で液状をなす重質炭化水素が適しており、それら
と同等あるいはそれ以上の重質のものであればよく、例
えば石油の熱分解によって生ずる重質油、石炭乾留から
のタールなども同様に使用することができる。
残渣油、減圧残渣油、ピンチなどのように常温あるいは
加熱下で液状をなす重質炭化水素が適しており、それら
と同等あるいはそれ以上の重質のものであればよく、例
えば石油の熱分解によって生ずる重質油、石炭乾留から
のタールなども同様に使用することができる。
この重質油は微粉状酸化鉄のバインダーとしての役割り
をなすほか、高温下では微粉状酸化鉄の存在によって急
速に分解して還元性のガスを発生するとともに炭素分を
析出し、上記微粉状酸化鉄が投入時とほとんど同一の粗
粒状を保ったまま内部から直接に還元させる役割りをな
す。
をなすほか、高温下では微粉状酸化鉄の存在によって急
速に分解して還元性のガスを発生するとともに炭素分を
析出し、上記微粉状酸化鉄が投入時とほとんど同一の粗
粒状を保ったまま内部から直接に還元させる役割りをな
す。
このような役割りを果す重質油の微粉状酸化鉄に対する
混合割合は10〜60%が適当である。
混合割合は10〜60%が適当である。
上記微粉状酸化鉄ど重質油との混合物粒体の粒径は2〜
20mmであることが有利である。
20mmであることが有利である。
これは、この粒径が2mm未満であると前記流動化媒体
との分離が困難となり、また20mmを超えると上記混
合物粒体か破壊されやすくなるためである。
との分離が困難となり、また20mmを超えると上記混
合物粒体か破壊されやすくなるためである。
上記微粉状酸化鉄と重質油との混合物粒体は必ずしもそ
れらたけに限られず、そのほかに微粉炭あるいは微粉状
石灰、ドロマイト等を混合することができる。
れらたけに限られず、そのほかに微粉炭あるいは微粉状
石灰、ドロマイト等を混合することができる。
この際微粉状石炭は還元性ガスの発生および微粉状酸化
鉄の還元に対し重質油の作用を助けるので、重質油の使
用は混合物の粗粒化に必要最小限度までに低下させるこ
とかでさる。
鉄の還元に対し重質油の作用を助けるので、重質油の使
用は混合物の粗粒化に必要最小限度までに低下させるこ
とかでさる。
また微粉状の石灰・ドロマイトは混合物粒体内において
、微粉状酸化鉄・重質油あるいは添加微粉状石炭から発
生する硫黄を捕捉して脱硫効果をあけるだけではなく、
微粉状酸化鉄・重質油あるいは微粉状石炭中に存在する
不純物と反応してこれを捕捉し、次の工程でスラクとし
て溶銑から分離する働らきを有するものである。
、微粉状酸化鉄・重質油あるいは添加微粉状石炭から発
生する硫黄を捕捉して脱硫効果をあけるだけではなく、
微粉状酸化鉄・重質油あるいは微粉状石炭中に存在する
不純物と反応してこれを捕捉し、次の工程でスラクとし
て溶銑から分離する働らきを有するものである。
次にこの発明の一実施態様を図面に従い説明する。
第1図において、倣粉状酸化鉄の焼結・還元および重質
油のガス化という三つの反応は筒状体である反応塔1内
で同時に生起させる。
油のガス化という三つの反応は筒状体である反応塔1内
で同時に生起させる。
反応塔1の内部で形成される流動層2は送入口3と整流
器4を通じて送入される還元性ガスによって流動化され
、800〜1100℃の濃厚流動状態に保たれる。
器4を通じて送入される還元性ガスによって流動化され
、800〜1100℃の濃厚流動状態に保たれる。
なお、平均粒径0.1〜lmmの流動化媒体を使用する
場合には、流動層2はこれらの流動化媒体と還元反応進
行中の酸化鉄粗粒とか混在しており、微粒状酸化鉄と重
質油との混合物から生ずる粗粒と流動化媒体に対する重
量比は1/10〜1/3程度である。
場合には、流動層2はこれらの流動化媒体と還元反応進
行中の酸化鉄粗粒とか混在しており、微粒状酸化鉄と重
質油との混合物から生ずる粗粒と流動化媒体に対する重
量比は1/10〜1/3程度である。
しかし、混合物粗粒の平均粒径が2〜20mmの場合に
は必ずしも流動化媒体を必要とせず、流動層2を還元反
応進行中の酸化鉄粗粒によって形成させることかできる
。
は必ずしも流動化媒体を必要とせず、流動層2を還元反
応進行中の酸化鉄粗粒によって形成させることかできる
。
上記反応塔1の上部には、その側壁を貫通して重量で8
0%以土がQ.l mm以下の粒径である微粉状酸化鉄
と、この微粉状酸化鉄に対して重量で10〜60%に調
整した重質油および必要によっては適量の微粉状石炭あ
るいは微粉状石灰・ドロマイトなどとを添加した混合物
の粒状体を、前記の高温流動層内に供給する送入口5を
設ける。
0%以土がQ.l mm以下の粒径である微粉状酸化鉄
と、この微粉状酸化鉄に対して重量で10〜60%に調
整した重質油および必要によっては適量の微粉状石炭あ
るいは微粉状石灰・ドロマイトなどとを添加した混合物
の粒状体を、前記の高温流動層内に供給する送入口5を
設ける。
したがって送入口5から供給した混合物粒体は流動層2
内で急速に加熱されてその粒径を維持しながら焼結され
るとともに、重質油が分解して還元性のガスを発生し、
同時に析出する炭素負か焼結粒内で直接に酸化鉄を還元
し、発生した還元性カスは流動層2内を上昇する間に他
の焼結粒の還元反応に消費され、過剰の還元性ガスは流
動層2の上面をはなれ、反応塔1の出口6から排出され
てゆく。
内で急速に加熱されてその粒径を維持しながら焼結され
るとともに、重質油が分解して還元性のガスを発生し、
同時に析出する炭素負か焼結粒内で直接に酸化鉄を還元
し、発生した還元性カスは流動層2内を上昇する間に他
の焼結粒の還元反応に消費され、過剰の還元性ガスは流
動層2の上面をはなれ、反応塔1の出口6から排出され
てゆく。
この際排出ガス中に同伴する微粉を分離するために分離
器7を使用することが望ましく、分離された微粉は戻り
管8を経て流動層2に戻される。
器7を使用することが望ましく、分離された微粉は戻り
管8を経て流動層2に戻される。
酸化鉄の還元および重質油のカス化は吸熱反応であるか
ら、反応塔1内の流動層2を800〜1100℃の高温
で操作するためには熱エネルキーを供給することか必要
である。
ら、反応塔1内の流動層2を800〜1100℃の高温
で操作するためには熱エネルキーを供給することか必要
である。
第1図において9,9′はそのための燃焼室であり、燃
料送入口10,10′からガス状あるいは液状の燃料を
供給し、送入口11,11′から酸素あるいは酸素に富
む混合ガスを送入して燃焼し熱エネルギーを補給する。
料送入口10,10′からガス状あるいは液状の燃料を
供給し、送入口11,11′から酸素あるいは酸素に富
む混合ガスを送入して燃焼し熱エネルギーを補給する。
この際、酸素に富む混合ガスの成分としては酸素のほか
に水蒸気・炭酸ガスであることが好ましく、燃焼室9,
9′を出て送入口12,12’を経て流動層2に送入さ
れる燃焼ガスの温度は1300〜2300℃程度であり
、送入口12.12’の位置は任意であるが好ましくは
流動層2、の中央より上部であり、また送入口1 2
. 1 2’の数は任意である。
に水蒸気・炭酸ガスであることが好ましく、燃焼室9,
9′を出て送入口12,12’を経て流動層2に送入さ
れる燃焼ガスの温度は1300〜2300℃程度であり
、送入口12.12’の位置は任意であるが好ましくは
流動層2、の中央より上部であり、また送入口1 2
. 1 2’の数は任意である。
前記の高温流動層において、条件によっては必ずしも前
記の燃焼室9,9′を使用する必要のない場合があり、
例えば第1図に示す送入口1 3 . 1 3’から上
記の5ような酵素に富む混合カスを送入してもよいdこ
の際、送入口13.13’の位置は流動層2の中央より
上部にあることか好ましく、またその数は任意である。
記の燃焼室9,9′を使用する必要のない場合があり、
例えば第1図に示す送入口1 3 . 1 3’から上
記の5ような酵素に富む混合カスを送入してもよいdこ
の際、送入口13.13’の位置は流動層2の中央より
上部にあることか好ましく、またその数は任意である。
流動層2内に送入された酸素に富む混合カスは、流動層
2内を上昇する還元性ガスの一部を燃焼して熱エネルキ
ーを発生し、前記流動層を800〜1100゜Cで安定
に操作覆るための反応熱を供給する。
2内を上昇する還元性ガスの一部を燃焼して熱エネルキ
ーを発生し、前記流動層を800〜1100゜Cで安定
に操作覆るための反応熱を供給する。
流動層2内で反応が進行して金属鉄分の多くなった混合
物粗粒は下降管14を経て反応塔1の外部に取り出され
る。
物粗粒は下降管14を経て反応塔1の外部に取り出され
る。
ここで、平均粒径0.1〜lmmの流動化媒体を使用す
る場合には、下降管14を通じて取り出される粉粒体が
金属鉄分の多い粗粒と流動化媒体との混合物であり、但
粒に対して重量比として2〜5倍のものか反応塔1から
出てゆくので、これらを分離したのち流動化媒体だけを
送入口15(第2図参照)から流動層2内に戻すことが
必要である。
る場合には、下降管14を通じて取り出される粉粒体が
金属鉄分の多い粗粒と流動化媒体との混合物であり、但
粒に対して重量比として2〜5倍のものか反応塔1から
出てゆくので、これらを分離したのち流動化媒体だけを
送入口15(第2図参照)から流動層2内に戻すことが
必要である。
必要によって流動化媒体を微粉状酸化鉄と重質油との混
合物粗粒と混合して送入口5から同時に流動層2内に送
入することもできる。
合物粗粒と混合して送入口5から同時に流動層2内に送
入することもできる。
前の記述は本発明を実施する態様の例を示したものであ
ってこれに拘束されるものではない。
ってこれに拘束されるものではない。
第2図は他の例であり、微粉状酸化鉄と重質油との混合
物粒体は必ずしも流動層2の上面に落下させることに限
らず、第2図の送入口5′,5“のように反応塔1の上
部から流動層2の内部に送入することができる。
物粒体は必ずしも流動層2の上面に落下させることに限
らず、第2図の送入口5′,5“のように反応塔1の上
部から流動層2の内部に送入することができる。
この際、混合物粒体は必すしも成型することが必要でな
く、送入口5′,5“から流勤層2内に送入された直後
に粒状に焼結する状態のものであればよい。
く、送入口5′,5“から流勤層2内に送入された直後
に粒状に焼結する状態のものであればよい。
混合物粒体の送入は第2図に示すような送入管5′,5
“に限らず、例えば送入管16,16’のように反応塔
1の側壁を貫通して流動層2の内部に送入するものであ
ってもよい。
“に限らず、例えば送入管16,16’のように反応塔
1の側壁を貫通して流動層2の内部に送入するものであ
ってもよい。
前記のような微粉状酸化鉄と重質油との混合物粒体を高
温流動層内で焼結・還元およびカス化する場合、条件に
よっては混合物粒体中の重質油だけでは還元性ガスおよ
び反応用の熱エネルギー発生に不足を来す場合がある。
温流動層内で焼結・還元およびカス化する場合、条件に
よっては混合物粒体中の重質油だけでは還元性ガスおよ
び反応用の熱エネルギー発生に不足を来す場合がある。
第2図の送入口17,17′はこれを補うためのもので
あって、重質油を好ましくは水蒸気によって噴霧して流
動層2内に送入する。
あって、重質油を好ましくは水蒸気によって噴霧して流
動層2内に送入する。
第2図における高温燃焼ガスあるいは酸素に富むガスの
送入口12,13および微粉状酸化鉄と重質油との混合
物粒体送入口16,16’さらには重質油の送入口11
,11′などの相対的な位置関係は本発明の態様をあら
わす一例であって、その相対的位置関係、それらの形状
および数についてはそれぞれ任意である。
送入口12,13および微粉状酸化鉄と重質油との混合
物粒体送入口16,16’さらには重質油の送入口11
,11′などの相対的な位置関係は本発明の態様をあら
わす一例であって、その相対的位置関係、それらの形状
および数についてはそれぞれ任意である。
なお、反応塔1から出る発生ガス中に同伴される微粉の
分離は、必ずしも第1図に示す如き反応塔1の外部に設
置した分離器7に依らずともよく、例えば第2図に示す
ような内部分離器7′を使用して、分離した微粉を戻り
管8′を通じて流動層2内に戻すこともできる。
分離は、必ずしも第1図に示す如き反応塔1の外部に設
置した分離器7に依らずともよく、例えば第2図に示す
ような内部分離器7′を使用して、分離した微粉を戻り
管8′を通じて流動層2内に戻すこともできる。
第1図、第2図に例示した流動層2はその内部に例の構
造物も有しないものであるが、必ずしもそのような流動
層に限定されず、例えば第3図のように流動層2の内部
に回転軸11によって回転される多数の回転板18,1
8’,18“・・・・・・を設置するものであってもよ
い。
造物も有しないものであるが、必ずしもそのような流動
層に限定されず、例えば第3図のように流動層2の内部
に回転軸11によって回転される多数の回転板18,1
8’,18“・・・・・・を設置するものであってもよ
い。
第3図の回転板18,18’,18“・・・・・・は多
孔板の例であるが、これに限らず、例えば櫂型、翼型の
攪拌効果をもつ板であればよい。
孔板の例であるが、これに限らず、例えば櫂型、翼型の
攪拌効果をもつ板であればよい。
第1図〜第3図は直筒型の反応塔の例であるが、反応塔
の形状はそれらに限定されず、例えば第4図のように、
上方に向って水平断面積を大きくする任意の形状のもの
であってもよい。
の形状はそれらに限定されず、例えば第4図のように、
上方に向って水平断面積を大きくする任意の形状のもの
であってもよい。
この際、流動化を良好にするために流動層2の中央ある
いはその下方に送入口19,19′を設け、流動化ガス
を送入することができるようにするのも好ましい。
いはその下方に送入口19,19′を設け、流動化ガス
を送入することができるようにするのも好ましい。
さらに、反応塔底部の形状は必ずしも第1図〜第4図に
示すものに限らず、第5図のように整流器を有しなくて
流動化ガスを送入しうる形状のもの、あるいは第6図の
ように生成物の下降管14がそのまま流動化ガスの上昇
通路になるような形状のものであってもよい。
示すものに限らず、第5図のように整流器を有しなくて
流動化ガスを送入しうる形状のもの、あるいは第6図の
ように生成物の下降管14がそのまま流動化ガスの上昇
通路になるような形状のものであってもよい。
第6図は他の反応塔の例を示し、図において20は下部
に設置した第2次反応塔であり、流動層2′の下部から
下降管14を通じて降下した還元率の高い酸化鉄粗粒は
第2次反応塔20の中を移動層21の状態で徐々に下降
する。
に設置した第2次反応塔であり、流動層2′の下部から
下降管14を通じて降下した還元率の高い酸化鉄粗粒は
第2次反応塔20の中を移動層21の状態で徐々に下降
する。
23は還元性ガスの送入口であり、移動層21内を上昇
しながら酸化鉄の還元率を高め、下降管14を経て流動
層2′の下部に入ってこれを流動化するのに使われる。
しながら酸化鉄の還元率を高め、下降管14を経て流動
層2′の下部に入ってこれを流動化するのに使われる。
第1図〜第6図の反応塔は流動層中に酸素に富む混合ガ
スあるいは高温の燃焼ガスを送入するので、条件によっ
ては微粉状酸化鉄の焼結によって生成する粗粒の還元率
を大きくすることか不利になる場合がある。
スあるいは高温の燃焼ガスを送入するので、条件によっ
ては微粉状酸化鉄の焼結によって生成する粗粒の還元率
を大きくすることか不利になる場合がある。
この際には前記反応塔1を微粉状酸化鉄の焼結造粒と予
備還元および重質油のガス化を行なう第1次反応塔とし
、下降管から取り出した焼結粗粒を第2次反応塔に送入
して第1次反応塔において発生した還元性ガスを精製し
たのちに第2次反応塔に送入して還元率の高い粗粒を得
ることができる。
備還元および重質油のガス化を行なう第1次反応塔とし
、下降管から取り出した焼結粗粒を第2次反応塔に送入
して第1次反応塔において発生した還元性ガスを精製し
たのちに第2次反応塔に送入して還元率の高い粗粒を得
ることができる。
第7図は前記方法の一例であり、第1次反応塔1内の流
動層2の底部から下降管14を通じて下降する粗粒は第
2次反応塔20内に入り、移動層21を形成しながら徐
々に下降する。
動層2の底部から下降管14を通じて下降する粗粒は第
2次反応塔20内に入り、移動層21を形成しながら徐
々に下降する。
好ましくは高温に加熱した還元性ガスを送入口23から
移動層21の内部に装入し、還元率の大きい粗粒と向流
に接触しながら移動層中を上昇し、第2次反応塔20の
出口24を通じて第1次反応塔底部の還元性ガス送入口
3から第1次反応塔1の底部に送入され、塔内流勤層2
の流動化および還元に使用される。
移動層21の内部に装入し、還元率の大きい粗粒と向流
に接触しながら移動層中を上昇し、第2次反応塔20の
出口24を通じて第1次反応塔底部の還元性ガス送入口
3から第1次反応塔1の底部に送入され、塔内流勤層2
の流動化および還元に使用される。
第1次反応塔内流動化ガスとして不足があれば、送入口
25から好ましくは加熱した還元性カスを送入すること
ができる。
25から好ましくは加熱した還元性カスを送入すること
ができる。
また還元反応の終了した粗粒およひ場合によっては流動
化媒体と粗粒の混合物は高温であるので1好ましくは送
入口26より温度の高くない還元性ガスを送入して前記
混合物を冷却することができる。
化媒体と粗粒の混合物は高温であるので1好ましくは送
入口26より温度の高くない還元性ガスを送入して前記
混合物を冷却することができる。
第2次反応塔は前述のような移動層型式のものに限定さ
れず、例えば第8図のような流動層型式のものであって
もよい。
れず、例えば第8図のような流動層型式のものであって
もよい。
すなわち27は第2次反応塔であり、第1次反応塔1内
の流動層2の下部から下降管14を通じて下降する微粉
酸化鉄の焼結粗粒あるいは場合によっては前記焼結粗粒
と流動化媒体の混合体を第2次反応塔27内の流動層2
8に送入し、送入管29および整流器30から好ましく
は加熱した還元性ガスを送入して前記の焼結粗粒あるい
は焼結粗粒と流動化媒体の混合体を流動化しながら還元
反応を進行させる。
の流動層2の下部から下降管14を通じて下降する微粉
酸化鉄の焼結粗粒あるいは場合によっては前記焼結粗粒
と流動化媒体の混合体を第2次反応塔27内の流動層2
8に送入し、送入管29および整流器30から好ましく
は加熱した還元性ガスを送入して前記の焼結粗粒あるい
は焼結粗粒と流動化媒体の混合体を流動化しながら還元
反応を進行させる。
流動層28内で還元率の高くなった前記焼結粗粒あるい
は粗粒と流動化媒体の混合物は流動層31に送入され、
送入口32およひ整流器33を通じて送入される好まし
くは加熱された還元性ガスによって流動化されながら還
元率をさらに高くする。
は粗粒と流動化媒体の混合物は流動層31に送入され、
送入口32およひ整流器33を通じて送入される好まし
くは加熱された還元性ガスによって流動化されながら還
元率をさらに高くする。
前記焼結粗粒あるいは粗粒と流動化媒体の混合物は流動
層31から流動層34に送られ、送入口35およひ整流
器36を経て送入される好ましくは加熱された還元性ガ
スによって流動化されながら還元率の高い値まで還元反
応を受け、前記焼結粗粒は溢流管37を経て第2次反応
塔から取り出される。
層31から流動層34に送られ、送入口35およひ整流
器36を経て送入される好ましくは加熱された還元性ガ
スによって流動化されながら還元率の高い値まで還元反
応を受け、前記焼結粗粒は溢流管37を経て第2次反応
塔から取り出される。
第8図は第2次反応塔として流動層型式のものを使用し
た一例であって、その形状および流動層の数は任意であ
る。
た一例であって、その形状および流動層の数は任意であ
る。
第8図のような構成において、平均粒径0.1〜lmm
の流動化媒体を使用する場合、流動層28,31.34
から流動化ガスによって前記の流動化媒体を分離するこ
とができ、これらの流動化媒体を流動化ガスとともに第
2次反応塔出口24、第1次反応塔送入口3、第1次反
応塔整流器4を経て流動層2内に循環させることができ
る。
の流動化媒体を使用する場合、流動層28,31.34
から流動化ガスによって前記の流動化媒体を分離するこ
とができ、これらの流動化媒体を流動化ガスとともに第
2次反応塔出口24、第1次反応塔送入口3、第1次反
応塔整流器4を経て流動層2内に循環させることができ
る。
さらに第2次反応塔としては第7図、第8図のようなも
のに限定されず、例えは第9図のように回転軸のまわり
に回転する板を有する流動層型式のものであってもよい
。
のに限定されず、例えは第9図のように回転軸のまわり
に回転する板を有する流動層型式のものであってもよい
。
すなわち第9図において第2次反応塔38の内部に流動
層39を形成させる。
層39を形成させる。
回転軸40は回転する板41.41’,41”,41″
′・・・・・・を有し、流動層39内で流動化を助ける
とともに焼結の発生を防止しながら還元率を高める作用
を有するものであり、回転板としては好ましくは多孔板
を使用するが、そのほか櫂型、翼型の板であってもよい
。
′・・・・・・を有し、流動層39内で流動化を助ける
とともに焼結の発生を防止しながら還元率を高める作用
を有するものであり、回転板としては好ましくは多孔板
を使用するが、そのほか櫂型、翼型の板であってもよい
。
第2次反応塔38の底部にある送入口42から好ましく
は加熱した還元性ガスを送入し、流動層39内で焼結粒
の還元率を高めたのちに、第2次反応塔38の出口24
、第1次反応塔1の送入口3、その整流器4を経て第1
次反応塔内流動層2の底部に送入されて流動化および還
元用に供される。
は加熱した還元性ガスを送入し、流動層39内で焼結粒
の還元率を高めたのちに、第2次反応塔38の出口24
、第1次反応塔1の送入口3、その整流器4を経て第1
次反応塔内流動層2の底部に送入されて流動化および還
元用に供される。
第7図〜第9図の第2次反応塔は本発明の態様の三例で
あって、要は第1図〜第8図のような第1次反応塔に、
任意の型式の第2次反応塔を連結することのできること
を示したものである。
あって、要は第1図〜第8図のような第1次反応塔に、
任意の型式の第2次反応塔を連結することのできること
を示したものである。
本発明により微粉状酸化鉄と重質油の混合物粒体を高温
の流動層内で焼結・還元し、同時に還元性ガスを発生す
ることができるので、微粉状酸化鉄と重質油を原科とす
る直接還元プロセスシステムを構成することができる。
の流動層内で焼結・還元し、同時に還元性ガスを発生す
ることができるので、微粉状酸化鉄と重質油を原科とす
る直接還元プロセスシステムを構成することができる。
第10図は前記プロセスシステムにおいて、流動化媒体
を使用する場合の一例であり、微粉状酸化鉄と重質油の
混合物粒体は送入口43から送入され、流動化媒体分離
器44から下降する流動化媒体と混合したのちに送入口
5から第1次反応塔1内に送入される。
を使用する場合の一例であり、微粉状酸化鉄と重質油の
混合物粒体は送入口43から送入され、流動化媒体分離
器44から下降する流動化媒体と混合したのちに送入口
5から第1次反応塔1内に送入される。
ここに送入口12,12’はそれぞれ酸素使用による高
温燃焼ガスの送入口であるが、それらの代りに酸素に富
む混合ガスの送入口13.13’としてもよい。
温燃焼ガスの送入口であるが、それらの代りに酸素に富
む混合ガスの送入口13.13’としてもよい。
第1次反応塔1内の高温流動層内で焼結と予備還元をう
け、さらに送入口3から送入される加熱還元性カスによ
って還元の進んだ微粉酸化鉄の焼結粗粒は下降管14を
通じて第2次反応塔20に入り送入口23を通じて送入
される加熱還元性カスによって還元率を高められ、送入
口26から送入される温度の高くない還元性カスによっ
て冷却される。
け、さらに送入口3から送入される加熱還元性カスによ
って還元の進んだ微粉酸化鉄の焼結粗粒は下降管14を
通じて第2次反応塔20に入り送入口23を通じて送入
される加熱還元性カスによって還元率を高められ、送入
口26から送入される温度の高くない還元性カスによっ
て冷却される。
第2次反応塔20は下降管14を通して下降する焼結粗
粒と混在する平均粒径0.1〜1mm程度の流動化媒体
を分離して、第2次反応塔20の出口24、第1次反応
塔の入口3を通じて第1次反応塔1内の流動層内に戻す
ことができる。
粒と混在する平均粒径0.1〜1mm程度の流動化媒体
を分離して、第2次反応塔20の出口24、第1次反応
塔の入口3を通じて第1次反応塔1内の流動層内に戻す
ことができる。
この際、第1次反応塔内の流動化のための還元性ガスを
補う目的で送入口25から加熱還元性ガスを送入するこ
とができる。
補う目的で送入口25から加熱還元性ガスを送入するこ
とができる。
第2次反応塔内において還元率か高められた焼結粗粒と
流動化媒体の混合体は下降管45を通じて分離器46に
装入され、焼結・還元された粗粒は出口47から取り出
される。
流動化媒体の混合体は下降管45を通じて分離器46に
装入され、焼結・還元された粗粒は出口47から取り出
される。
分離された流動化媒体は輸送管48によって上方に運ば
れ、流動化媒体分離器44によって分離されたのち、送
入口43から送入される倣粉状版化鉄と重質油との混合
物粒体とともに送入口5から第1次反応塔1内の流動層
に送入される。
れ、流動化媒体分離器44によって分離されたのち、送
入口43から送入される倣粉状版化鉄と重質油との混合
物粒体とともに送入口5から第1次反応塔1内の流動層
に送入される。
第1次反応塔1の流動層内で発生した高温の還元性ガス
は分離器7によって同伴する微粉を分離したのちに冷却
洗浄塔49に入り、その熱エネルキーを洗浄用重質油に
与えたのち冷却洗浄塔49を出て熱交換器50に入る。
は分離器7によって同伴する微粉を分離したのちに冷却
洗浄塔49に入り、その熱エネルキーを洗浄用重質油に
与えたのち冷却洗浄塔49を出て熱交換器50に入る。
冷却洗浄塔49内で高温の還元性ガスと接触して加熱さ
れた重質油は導管51を経て熱交換器52に入り、第1
次反応塔1およひ第2次反応塔20に送入するための還
元性ガスを加熱したのちに循環ポンプ53の作用により
冷却洗浄塔49の上部にある洗浄油送入口54に送られ
る。
れた重質油は導管51を経て熱交換器52に入り、第1
次反応塔1およひ第2次反応塔20に送入するための還
元性ガスを加熱したのちに循環ポンプ53の作用により
冷却洗浄塔49の上部にある洗浄油送入口54に送られ
る。
第1次反応塔1から出た前記排出ガスは前記熱交換器5
0において第1次反応塔1および第2次反応塔20に送
入するための還元性カスを加熱したのち精製プロセス5
5に入り、還元性カスとして不要な水蒸気、炭酸ガス、
硫化水素なとを除去したのち1還元性ガス循環ブロワー
56の作用によって熱交換器50、熱交換器52に送ら
れて加熱され、前記送入口25.23を経てそれぞれ第
1次反応塔1、第2次反応塔20に送入される,この際
必要かあれば公知のガス加熱器57を用い、第1次反応
塔1および第2次反応塔20に送入する還元性ガスの温
度を、第1次反応塔内流動層温度に近い程度才で加熱す
ることができる。
0において第1次反応塔1および第2次反応塔20に送
入するための還元性カスを加熱したのち精製プロセス5
5に入り、還元性カスとして不要な水蒸気、炭酸ガス、
硫化水素なとを除去したのち1還元性ガス循環ブロワー
56の作用によって熱交換器50、熱交換器52に送ら
れて加熱され、前記送入口25.23を経てそれぞれ第
1次反応塔1、第2次反応塔20に送入される,この際
必要かあれば公知のガス加熱器57を用い、第1次反応
塔1および第2次反応塔20に送入する還元性ガスの温
度を、第1次反応塔内流動層温度に近い程度才で加熱す
ることができる。
また第2次反応塔20内で焼結粗粒を冷却して取り出す
ために、還元ガス循環ブロワー56から導管58により
、加熱をうけない還元性ガスを第2次反応塔20の送入
口26に送ることかできる。
ために、還元ガス循環ブロワー56から導管58により
、加熱をうけない還元性ガスを第2次反応塔20の送入
口26に送ることかできる。
前出の第10図は本発明の方法を用い、微粉状酸化鉄と
重質油を原料として還元率の高い焼結粗粒を得るクロー
ズドブロセスシステムの一例ヲ示したものであり、その
他のクローズト゛システムであっても第1図〜第9図に
例示されるような方法あるいは装置を使用するものであ
る限り、第10図の一例によって限定されるものではな
い。
重質油を原料として還元率の高い焼結粗粒を得るクロー
ズドブロセスシステムの一例ヲ示したものであり、その
他のクローズト゛システムであっても第1図〜第9図に
例示されるような方法あるいは装置を使用するものであ
る限り、第10図の一例によって限定されるものではな
い。
実施例
この発明に示すような流動層上部の内径が7cmの耐熱
金属製反応装置を用い、第1表に示すような条件で流動
化操業をおこなった。
金属製反応装置を用い、第1表に示すような条件で流動
化操業をおこなった。
たたし熱損失を補償するため外部は電気炉で加熱した。
上述したように、この発明は次のような効果を有する。
(1)微粉状酸化鉄の焼結と還元、および重質油のガス
化という三種の反応を同一の流動層内で同時に生起され
るから、従来の溶鉱炉法のような焼結炉、コークス炉あ
るいは熱風炉などを必要とせず、これらに付帯する莫大
な公害防止設備も必要としないほか、反応装置とは別体
に還元ガスの発生・供給装置を設けることもなく、微粉
状酸化鉄の還元を効率よくおこなうことができる。
化という三種の反応を同一の流動層内で同時に生起され
るから、従来の溶鉱炉法のような焼結炉、コークス炉あ
るいは熱風炉などを必要とせず、これらに付帯する莫大
な公害防止設備も必要としないほか、反応装置とは別体
に還元ガスの発生・供給装置を設けることもなく、微粉
状酸化鉄の還元を効率よくおこなうことができる。
(2)還元およびガス化反応に必要な熱エネルキーを供
給する方法として酸素による燃焼を行なうので、発生ガ
スを精製後循環使用する完全なクローズドシステムを構
成することができ、したがって既知の直接還元方法のよ
うに環境汚染源になるおそれはない。
給する方法として酸素による燃焼を行なうので、発生ガ
スを精製後循環使用する完全なクローズドシステムを構
成することができ、したがって既知の直接還元方法のよ
うに環境汚染源になるおそれはない。
(3)微粉状酸化鉄の還元に使用する熱エネルギーを、
既存の直接還元方法にくらべて小さくすることができて
工業上有利である。
既存の直接還元方法にくらべて小さくすることができて
工業上有利である。
第1図はこの発明の一実施態様における流動化操業装置
の縦断側面図、第2図、第3図、第4図は反応装置の形
状および原料、ガス送入方法に関するそれぞれ他の例を
示す縦断側面図、第5図、第6図は反応装置底部構造に
関する他の例を示す縦断側面図、第7図、第8図、第9
図はこの発明の流動化操業装置を第1次反応塔とし、こ
れに各種の第2次反応塔を連結する方法に関するそれぞ
れ異る例を示す縦断側面図、第10図はこの発明の装置
を用いて還元率の高い焼結粗粒を得るためのクローズド
システムの一例を示す流れ線図である。
の縦断側面図、第2図、第3図、第4図は反応装置の形
状および原料、ガス送入方法に関するそれぞれ他の例を
示す縦断側面図、第5図、第6図は反応装置底部構造に
関する他の例を示す縦断側面図、第7図、第8図、第9
図はこの発明の流動化操業装置を第1次反応塔とし、こ
れに各種の第2次反応塔を連結する方法に関するそれぞ
れ異る例を示す縦断側面図、第10図はこの発明の装置
を用いて還元率の高い焼結粗粒を得るためのクローズド
システムの一例を示す流れ線図である。
Claims (1)
- 1 重量で80%以上が0.1mm以下の微粉状酸化鉄
に対し、重量で10〜60%に調整した重質油との混合
物粒体を平均粒径が2〜20mmの焼結酸化鉄粗粒を含
む800〜1100℃の流動層内に供給し前記流動層内
に酸素による燃焼によって作られた1300〜2300
℃の高温混合カスあるいは酸素に富む混合カスを送入す
ることによって流動層を加熱することを特徴とする微粉
状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起
させる操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6648976A JPS589809B2 (ja) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | 流動層を用い粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させる操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6648976A JPS589809B2 (ja) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | 流動層を用い粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させる操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52150319A JPS52150319A (en) | 1977-12-14 |
| JPS589809B2 true JPS589809B2 (ja) | 1983-02-23 |
Family
ID=13317250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6648976A Expired JPS589809B2 (ja) | 1976-06-09 | 1976-06-09 | 流動層を用い粉状酸化鉄の焼結・還元と重質油のガス化とを同時に生起させる操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS589809B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6092923A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-24 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用空気調和装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832690A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
-
1976
- 1976-06-09 JP JP6648976A patent/JPS589809B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6092923A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-24 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用空気調和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52150319A (en) | 1977-12-14 |
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