JPS62230911A

JPS62230911A - 高速流動層の操業方法

Info

Publication number: JPS62230911A
Application number: JP7375686A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Nakamura; 正和中村; Kazuya Kunitomo; 和也国友; Yoichi Hayashi; 洋一林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-10-09

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】（産業上の利用分野）本発明は竪型流動層反応装置における操業方法に関する
。

（従来の技術）流動ニー型反応装置の一種に、拉子層に高速のガスを吹
込み、吹き上げられた粒子をサイクロン等で捕集して、
再度反応塔内にもどすいわゆる循環流動層とよばれる装
置がある。

例えば、鉄鉱石を還元するプロセスにおいても、高炉に
よらず流動層によって行なう方法がある。

しかし、粒子を循環させないいわゆるバブルタイプの流
動層においては、微粉の飛出しが大きな問題となり、こ
れを解決する手法として、全粒子を飛び出させ、再度塔
内に送り込む循環型流動層を用いた方法が提案されてい
る。

この循環流動層は、さらにそのガスと粒子の接触形態や
特種の差により、乱流流動層、高速流動層、高速輸送層
などに分けられるが、いずれにしてもこれら循環流動層
は、反応粒子の終末速度（Ｕｚ）　　以上のガス流速を
吹込むことにより、運転されてきている。

以下不明細書にいう終末速度Ｕｔの計算には次式ｔ；重
力加速度 φ８；形状係数九；平均粒径 ρ、；粒子密度 ρｆ；ガス密度ＣＤ；抵抗係数例えば［化学工学、４９巻第５号（１９８５）３２５頁
−３２７頁においては、ガスと粒子の物性により、流動
化状態の分類に関する従来の知見がまとめられているが
、乱流流動層、高速流動層は、終末速度Ｕｔ以上のガス
流速領域に位置づけられでいる。

またＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｒ
ｏｇｒｅｓｓ　（以下Ｃいても、粒子とガスとのスリッ
プ速度は、循環流動層の場合、終末速度（自由落下速度
）以上、場合によっては１０倍以上の範囲で運転される
としている。

従って、安定的な循環流動層を形成するには、終末速度
Ｕｔ以上のガス流速が必要であり、流動層において使用
する原料の密度や１粒径に分布があり、例えば粒径の大
きい、すなわち終末速度Ｕｔの大きい粒子をも循環流動
させるには、ガス流速を増加させるとか、粒子を破砕し
て、粒径を低下させ、終末速度Ｕｔを減少させる等の手
段を堆る必要があるとされてきた。このことは、粒子を
流動させるために、本来反応に必要な量より大きなガス
量を要することとなシ、結果としてガスの利用率低下を
まねく。

また一方で、粒径は比較的均一として、循環型流動層に
おいて、密度の異なる、すなわち終末速度の異なる粒子
を使用する方法が提案されている。

たとえば、特願昭５９−１８４０５６号において、流動
層反応炉内に鉄鉱石、石炭、酸素含有ガスを装入し、反
応を進行せしめて、鉄鉱石およびチャーを得、この予備
還元鉱石およびチャーならびに、別の系から供給される
石炭とを混合、塊成化して得られるブリケットを上底吹
転炉型反応塔に装入し、前記予備還元鉱石を、溶融還元
することを特徴とする製鉄法が示されている。

また、予備還元工程については、たとえばベルギー特許
第８２６，５２１号において、循環流動層を用いて、炭
材を酸素との部分燃焼反応によりガス化し、一部をチャ
ー化すると共に、この反応で発生じたガスによって、鉄
鉱石を還元するプロセスが開示されている。

また、特開昭５１−９９６７１号公報においては、反応
塔の形状を工夫して、酸化領域における既還元鉱石粒子
の再酸化を抑制する方法が示されている。しかし、反応
器内のガス流速などについては、ＣＥＰ６７．５８〜６
３（１９７１）、特開昭５１−９９６７１号公報では、
粒径や密度の異なる粒度を、安定的に処理する為には、
適切なガス流速や混合比が存在するが、その点について
は何ら明らかにされていない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、竪型流動層反応装置において、原料粒度や密
度の変動に対処する操業方法を提供するものである。

（問題点を解決するだめの手段）本発明は、竪型循環流動反応装置において、終末速度Ｕ
、が、ガス流速以上の粒子群Ａに、終末速度Ｕｔがガス
流速以下の粒子群Ｂを、（１）式により求められる割合
ｘＢもしくはそれ以上添加することを特徴とする。

ＵｔＡ：Ａ粒子群の平均終末速度（＞Ｕｏ）ＵｔＢ：　
Ｂ粒子群の平均終末速度（＜Ｕ０）Ｕ０：ガス空塔速度以下本発明を図面について説明する。

第１図は高速流動層反応装置のフローである。

図において１は循環型流動層、２は１より排出されるガ
スおよび鉱石粒子を分離するサイクロンである。反応器
の下部より供給された粒度分布あるいは密度分布をもつ
原料３は、サイクロン２により、炉頂ガスより分離され
た循環原料６とともに、流動化ガス４により流動化され
る。製品は取出口５もしくは７から抜き出す。

ところで、流動層反応塔においては、原料が整粒される
ことが好ましいが、原料粒度の変動に対処するだめ、あ
るいは密度の異なる粒子を混合して使用する場合、必要
以上の送風機能力を必要としたり、破断過程を設けなけ
ればならない。

そこで本発明者らは、終末速度の異なる粒子群を用い、
その混合割合や、ガス流速を変化させて、循環流動層を
形成する限界を求めた。

使用した粒子群の計算終末速度、密度、平均粒径を表１
に示す。

第２図はＵＯ／ＵｔＡと安定循環の為の限界低終末速度
粒子群比率ｘＢとの関係を示したものである。

ガス流速ＵＯの増加とともに、２Ｂは減少し、Ｕ　Ｏ／
Ｕ　を付近ではもはやＢ粒子群がなくても、循環流動が
可能となる。またｘＢのレベルは、０％　Ａ／Ｕｔ　Ｂ
の値より層別しうる。

表１第３図はＵｔＡ／ＵｔＢ　（！−χＢとの関係を示す。

Ｕ　ｔ　Ａ／Ｕ　ｔ　ＢＯ値が小さい程、すなわち終末
速度の大きい粒子群Ａを用いた程、必要とする粒子群Ａ
の比率は低減できる。

これらの結果をもとに、２ＢをＵＯとＵｔＡ及びｔＪｔ
ｓをパラメーターとして、表現しうる比較的簡潔な式を
求めるべく、種々検討を加え（１）式を得た。

ＵｔＡ：Ａ粒子群の平均終末速度　（＞Ｕｏ）ＵｔＢ　
：　Ｂ　　　　　　　　　　　　　　（＜ＵＯ）ＵＯ：
ガス空塔速度（実施例）粉鉱石を第１図に示す装置を用いて循環流動させた。粉
鉱石の粒度構成を、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内で
、種々に変化させ、その時に安定的に循環流動させるこ
とのできる限界のガス空塔速度を求めた。

この限界空塔速度によって、粒子群Ａと粒子群Ｂとに分
けて、求めた限界の粒子群Ｂの比率と、（１）式による
計算値との比較を第４図に示す。

これによりガス流速以上の終末速度をもつ粒子を、ガス
流速の増加や粒子の破砕によらずに、安定的に循環流動
させる指標が得られた。

（発明の効果）本発明によると、終末速度Ｕ、の大きい粒子を、ガス流
速を増加させたり、破砕したりすることなく、また密度
の異なる粒子をも、安定的に循環流動層において使用で
きるので、その工業的効果は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における装置のフロー、！第２図、第３
図は終末速度と混合比との図表、第４図は混合比の計算
値と実績値の図表である。代理人　弁理士　　茶野木　立　夫第２図 ″伜、！ＡｕｔＡ／ｕｔｅンこ８１け＼Ｘイｉ手糸売ネ市正書　（自発）昭和６１年５月６日

Claims

【特許請求の範囲】型型循環流動反応装置において、終末速度Ｕ＿ｔが、ガ
ス流速以上の粒子群Ａに、終末速度Ｕ＿ｔがガス流速以
下の粒子群Ｂを、（１）式により求められる割合ｘ＿Ｂ
もしくはそれ以上添加することを特徴とする高速流動層
の操業方法。ｘ＿Ｂ＝［（０．９５×Ｕ＿ｔ＿Ａ／Ｕ＿０−η）］／
［（Ｕ＿ｔ＿Ａ／Ｕ＿ｔ＿Ｂ−η）］（１）Ｕ＿ｔ＿Ａ：Ａ粒子群の平均終末速度（＞Ｕ＿０）Ｕ＿ｔ＿Ｂ：Ｂ粒子群の平均終末速度（＜Ｕ＿０）Ｕ＿０：ガス空塔速度