SU995708A3 - Способ восстановлени дисперсной железной руды до губчатого железа - Google Patents

Description

в случа х, когда губчатое железо необходимо использовать в качестве части сырь  дл  доменной печи, экономически предпочтительнее обэзединить установку по получению губча7ого железа с до-.

менной печью и коксовой установкой, т.е. расположить установку по производству губчатого железа вблизи доменных печей . Такое физическое совмещение уста- tTOBKH по производству губчатого железа и доменных печей обеспечивает р д пре«имуществ . Таким образом, можно снизить объем погруз оразгрузочных работ с готовым губчатым железом и уменьшить необходимость в охлаждении готового губчатого железа.

V Кроме того, в такой объединенной уо тановке можно использовать побочный коксовый газ в качестве источника воостановительных составл ющих дл  реакт1 ра газообразного восстановлени  руды. Сырой коксовый гаэ не  вл етс  эффек- . тивным восстановлением дл  железной руды . Коксовый газ можно подвергнусь обработке с целью улучшени  его восстановйтельной эффективности с помощью процесса каталитического риформировани , однако это существенно повышает стоимость газа. Кроме того, коксовый газ имеет высокое содержание газа.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности печи и экономи  топлива.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу восстановлени  дио персной .железной руды до губчатого железа в вертикальном реакторе, включак щему противоток руды и гор чего восстановительного газа, охлаждение губчатого железа в нижней части реактора, рециркул шпо охлаждающего газа, содержащего углеводороды и подачу воды или пара, пар и углеводородсодержащий газ добавл ют в нижнюю или в середнкио часть зг ны охлаждени , причем пар подают в отноше mm 1,0-1,5 к количеству углеводородов , содержащихс  в добавл емом газе.

Добавл емый газ содержит по 1О30 об.% газообразных углеводородов.

Восстановительный газ, полученный в зоне охлаждени , перед вводом в зону восстановлени  нагревают.

В качестве добавочного газа в зоне охлаждени  используют коксовый газ.

Вод ной пар ввод т непосредственно в зону охлаждени .

Газ, выведенный из зоны охлаждени ,  вл етс  единственным источником восстановительного газа зоны восстановлени .

В предложенном способе охлаждающую зону используют ие только дл  охлажде ВИЯ и науглероживани  губчатого железа, как в предыдущих системах, но также как область риформироваки  смеси вод ного пара и углеродсодержащего газа. Сс лаово данному способу, создан охлаждающий контур, включакшшй охлахсдающую зону реактора, а вод ной пар и углеродсодержащий газ, обычно Метансодержащий газ, либо ввод т в отдельные точки в этом -охпаждаклцем контуре, либо предварительно смешивают и ввод т в виде смеси в охлаждающий контур. Губчатое железо внутри указанной зоны охлаждени  используют в качестве катализатора с тем, чтобы обеспечить риформирование газообразного углеводорода в газопаровой смеси, И полученный газ риформинга затем иопользуют в качестве источника восстановительного газа дл  зоны восстановлени  реактора. Сырой коксовый газ не нуждаетс  в полном десульфурировании в данном способе, поскольку осаждение серы на губчатом железе в зоне охлаждени  в действительности отрицательно не вли ет на его активность и при этом губчатое железо образует посто нно обновленную каталитическую массу. Количество серы, осевшей на губчатом железе , можно легко регулировать в ходе последующей операции в производстве стали. С помощью известного процесса сниже1ш себестоимость десульфировани .

В смеси газа с вод ным паром содержатьс  йрнблизительно до 30 об.% метана или другого углеводородного газа При использовании более высоких соотношений в части содержани  углеводорода может иметь место чрезмерное осаждение Гуглерода на губчатом железе.

На чертеже схематически юотражена система непосредственно газообразного восстановлени .

Claims (6)

1. Шахтный восстановительйлй реактор 1 с подвижным слоем, имеет в верхней своей части восстановительную зону 2 и охлаждающую зону 3, разделенную на верхнюю 4 и нижнюю 5 секции в нижней части реактора. Восстанавливаема  ж&лезна  руда поступает на верх реактора через входной штуцер 6 и проходит вниз через восстановительную зону 2, где она восстанавливаетс  за счет пропускани  снизу вверх газа, а оттуда через зону охлаждени  3 выходит из реактора череЗ выгрузное отверстие 7. Восстановление руды осуществл ют с помошью восстановительного газа, состр шего главным образом из окиси углерода и водорода, котор лй подогревают в П1 догревателе 8до температуры примерно TSO-IOOO C и затем направл ют по тру бопроводу 9 в нагнетательную камеру 1О, образованную внутренней кольцевой перегородкой 11 в смежной стенкой реактора. Из нагнетательной камеры 10 восстано вительный газ проходит вокруг нижней KpoMKBt перегородки 11, оттуда вверх через измельченную железную руду в вое- ставовнтельной зоне 2 и восстанавливает руду до губчатого железа. Газ, выход щий с верха над слоем руды в восстановительной зоне, выводитс  из реактора через трубопровод 12 и поступает в холодильншс-смеситель 13, где он охлаждаетс  и обезвоживаетс  за счет непосредственного контакта с охлаждающей водой. Охлажденный и обезвоженный восстановительный газ выходит из холодильника 13 по трубопроводу 14 и затем от него отдел етс  часть газа, направл ема  по трубопроводу 15 в подход щее место хранени  или место применени , например в качестве топливного газа. Остальна  часть восстановительного газа, проход щего через трубопровод 14, поступает по трубопроводу 16 к насосу 17, с помощью которого он перекачиваетс  по трубопроводу 18 обратно в подогреватель 8. Таким образом, значительна  часть восстановительного газа циркулирует в замкнутом контуре,, включающем восстановительную зону 2, трубопровод 12, холодильник 13, трубопроводы 14 и 16, насос 17, трубопровод 18, подогреватель 8 и трубопровод 9. Трубопровод 15 снабжен регул тором противодавлени  19 дл  продержани  требуемого избыточного давneiraa внутри реактора. Полученный воо становвтельный газ подают в контур восстановительного газа из трубопровода 20 по способу, описанному ниже. I Зона 3 охлаждени , подобно восстаног внтельиой зоне 2, также составл ет част контура газового потока. Охлаждающий газ входит в нижнюю часть зоны охлаждени  по трубопроводу 21 и поступает в нагнетательную камеру 22, образованную стенкой реактора И внутренней перегородкой в форме усеченного конуса 23. Из области повь1щенного давлени  22 камеры охлаждающий газ проходит вокруг ниж ней кромки (конуса) 23, оттуда вверх через секции 4 и 5 охлаждающей зоны в область повышенного давлени  24, ограг виченную стенкой реактора и перегородкой в форме усеченного конуса 25. Из области повыщенного давлени  24 охлаждающий газ проходит по трубопроводу 26 в холодильник 27, где он охлаждаетс  в обезвоживаетс  и затил по трубопров1 ду 28 направл етс  на прием циркул ш ошгого насоса 29, с помощью которого он подаетс  по трубопроводу ЗО обратро в трубо1фовод 21. . Охлаждающий газ, направл емый по трубопроводу 21 в нижнюю часть охлаждающей зоны,  вл етс  также восстановительным газом, который имеет сходство с газом, вводимым в восстановив тельную зону 2тем, что в нем содержатс  существенные количества окиси у лерода и водорода. Охлаждающий контур заполнен метансодержащим газом, который вводитс  в контур из подход щего источника по трубопроводу 31 под контролем автоматического регул тора расхода 32. Полученный газ содержит существенное количество углеводородного газа, например газ, содержащий приме1 ио до ЗО об.% метана, или коксовый газ, который содержит меньщее количество метана. В любом случае в газе, поступающем в нижнюю часть охлаждающей зоны из трубопровода 21, содержитс  значательное количество углеводорода. Холодный восстановительный газ, поднимающийс  снизу вверх через зону.З выполн ет, по меньщей мере, три различные функции. Две из этих функций осуществл ютс  в охлаждающих зонах ранее известных реакторов с подвижным слоем, а именно охлаждение восстановленной ж&лезной руды и науглероживание губчатого железа. В услови х, существующих в охлаждающей зоне, больша  часть углерода, полученного при реакции науглероживани , вступает в реакцию с губчатым железом с образованием карбида железа, который распределен среди частиц губчатого железа , выход щего из реактора через выпускное отверстие 7. В выгруженном губчатом железе содерж ггс  относительно небольщое количество элементарного углерода . Охлаждающа  зона выполн ет и третью функцию, заключающуюс  в том, что эта зона служит дл  превращени  углеводородных компонентов проход щего снизу вверх газа и окись углерода и водород. Дл  образо ватю воды, котора  может вызвать протекание этой реакции, в реактор ввод т вод ной пар, предпочтительно менсду верхней секций 4 и нижней секхдаей 5 охлаждающей зоны. Вод ной пар под вод т из подход щего нсточникй по трубо проводу 33, на которстл установлен регул тор расхода 34, и затем по трубопроводу 35, на KOTopt установлен отсечной клапан 36, в область повышенного давлени  37, откуда он проходит через р д расположенных по периметру отверотий 38 внутрь охлаждающей зоны. Вод ной пар смешиваетс  с поднимающимс  снизу вверх углеводород содержащим газом и взаимодействует с ним в соответствии с вышеуказанньп уравнением. Реакцию между вод ным паром и углеводо родом катализируют с помощью гор чего губчатого железа в секции 4 охлаждающей зоны, таким образом, увеличива  содержание окиси углерода и водорода в циркулирующем охлаждающем газе. Стехисадетрический избыток вод ного пара используют дл  замедлени  нежелательногт ) осаждени  углерода на реакторе. Мол рное соотношение между вод ным парс и и метаном или другим углеводородом может находитьс  в диапазоне 1,О: : 1-1,5:1. Поскольку реакци  риформировани   вл етс  эндогермической, тепло этой реакции отбирают от гор чего губ- i чатого железа, способству  его охлажде-( ншо. Как указано на чертеже, вод йой пар, лодаваемь1й по трубопроводу 33, можно также направить по трубопроводу 39, на котором имеетс  отсечный клапан 40, в рециркулйруемый газ, проход щий по трубопроводу 21. Таким образом, вод ной пар можно направл ть либо в рециркулйруемый газ, либо в точку между секци ми 4 и 5 охлаждающей зоны, либо в оба места. Поскольку газ, проход щий снизу ввер через охлаждающую зону, обогащен окись угпероа и водородом, он полезен в кач эстве восстановительного газа в восстановительной зоне. Соответственно, часть рециркулируемого газа, проход щего через контур охлаждени , ылвод т из него НО трубопроводу, на котором установлен регул тор расхода, а оттуда он подаетс  по трубопроводу 20 в качестве добавочно го газа в контур восстановительного газа Пример. Устройство питаетс  свежим газом (например коксовым), содержащим 25% углеводорода (в данном примере СН4). Общий поток в трубе-31составл ет 697,7 мЗ/Т железа (NCM/т Ре). Таким образом поток СН4 составл ет 174,4 NCM/T Fe (т.е. 25% от 697,7). Количество газа, инжектируемого в среднюю , часть зоны охлаждени , составл ет 251,7 NCM/T Ре. Таким образом, отнощение пар/углерод составл ет 1,44. При рабочем давлении 4 атм и температуре газа на входе 9 50°С получаемый конечный продукт представл ет собой губчатое железо со степенью металлизации 87% и содержа11ием углерода 2,3%. Изобретение предоставл ет собой новый и исключительно эффективный способ риформировани  газа, состо щего из соде| жащего существенное количество углеводородных составл ющих, например коксового или другого газа, содержащего до 30 об.% углеводорода, с целью повыщени  восстановительной эффективности такого газа. Кроме того, обогащение газа достигаетс  без использовани  отдельной печи дл  каталитического риформинга, который требует значительных капитальных затрат. Таким образом, создана ис1 лючительно эффективна  восстановительна  система. Формула изобретени  1.Способ восстановлени  дисперсной железной руды до губчатого железа в вертикальном реакторе, включающий противоток руды и гор чего восстановитель ного газа, охлаждение губчатого железа в нижней части ре)актора, рециркул цию охла щающего газа, содержащего углеводороды , подачу воды или пара, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  производительности печи и экономии топлива, пар и углеводородсодержащий газ добавл ют в нижнюю или в среднюю часть зоны оклаждени , причем пар подают в отношении 1,О-1,5к количеству углеводородов, содержащихс  в добавл емом газе.
2. 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что добавл емый газ содержит 1О-ЗО об.% газообразных углеводородов .
3. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающий с   тем, что восстановительный газ, полученный в зоне охлаждени , п&ред вводом в зону восстановлени  нагревают .
4. 4.Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ющ и и с   тем, что в качестве добавоч9 ©9570610

   кого газа в зоне охлаждекв  используютточнвкс восстановительвого газа зоны

   кокс(шый газ.восставовпевв .
5. 5.Способ по Ш. 1-4, ОТЛИЧИ ю-Источншсн внформапвв,

   ш в и с   тем, что вод вой пар ввод тприн тые во BBtiMaBBe прв эксперткзе

   IB зону охлаждени . 51. Патент США N 3769872,
6. 6.Способ по пп. 1-5, отличаю-кл. С 21 В 13/ОО, опублик. 1976. щ и и с   тем, что выведенный из зоны2. Патент США № 4150972, охлаждени  газ сйужит единственным ио-(кл. С 21 В 13/О2,опублик. 24.04.79.