WO2002055744A2 - Verfahren zum erzeugen eines gemisches aus eisenerz und schwelkoks - Google Patents

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    • C21B13/0033—In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material
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    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the object is achieved in that granular coal and preheated granular iron ore are placed in a smoldering reactor in which temperatures in the range from 800 to 1050 ° C. are generated by supplying oxygen-containing gas and by partial oxidation of the constituents of the coal, the granules being produced Keeps solids in a swirling motion and leads from the upper area of the reactor to a solids separator, from which one discharges a hot exhaust gas, that one preheats the granular iron ore with the hot exhaust gas, and that a hot, granular mixture of iron ore and smoked coke is produced withdrawing from the reactor and / or from the separator.
  • the smoldering reactor can be designed, for example, as a fluidized bed reactor or as a pneumatic conveying path.
  • the pressure in the carbonization reactor is usually in the range from 1 to 10 bar and preferably from 2 to 7 bar.
  • highly volatile coal including lignite
  • the coal can also contain water.
  • the coal that is fed to the smoldering reactor has grain sizes of up to about 10 mm and preferably up to a maximum of about 6 mm, the grain sizes of the iron ore are in the range up to 10 mm and preferably up to 6 mm.
  • the Fe: C weight ratio is usually in the range from 1: 1 to 2: 1.
  • a smoldering reactor (1) is fed through the line (2) of granular coal and through the line (3) preheated granular iron ore. Air for the partial oxidation in the reactor (1) and for the swirling and the transport of the solids is introduced in the line (5) and enters the reactor (1) through a distributor (6). Secondary air is introduced in line (4). Temperatures in the range of 800 to 1050 ° C and mostly 850 to 1000 ° C are ensured in the reactor. The residence times for the solids in the reactor (1) are approximately in the range from 2 to 20 seconds.
  • the solids are conducted from the upper area of the reactor (1) through the channel (8) to a separator (9) designed as a cyclone.
  • the largely solid-free hot exhaust gases flow upwards into a suspension heat exchanger (10), to which iron ore from the outside is fed through the line (1 l).
  • This iron ore is preheated in direct contact with the hot exhaust gas and passed through line (12) to a separating cyclone (13), from where the preheated iron ore passes through line (3) back into the reactor (1).
  • Exhaust gas is drawn off in line (14) and is fed to a gas cleaning device, not shown.

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Abstract

Man gibt körnige Kohle und vorgewärmtes körniges Eisenerz einem Schwelreaktor auf, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050 °C erzeugt werden. Im Schwelreaktor hält man die körnigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung. Aus dem oberen Bereich des Reaktors führt man heisses Abgas zu einem Festoff-Abscheider. Das körnige Eisenerz wird mit dem heissen Abgas vorgewärmt und heisses, körniges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks wird als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abgezogen. Der Schwelreaktor kann als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstecke ausgebildet sein. Das körnige Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks ist z.B. für einen Schmelzreduktionsprozess geeignet.

Description

Nerfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Nerfahren zum Erzeugen eines heißen, kömigen Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Gemisch auf kostengünstige Weise zu erzeugen. Das Erz-Koks-Gemisch soll dabei insbesondere für den Einsatz in einen nachfolgenden Schmelzreduktionsprozess geeignet sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man kömige Kohle und vorgewärmtes kömiges Eisenerz einem Schwelreaktor aufgibt, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050 °C erzeugt werden, wobei man die kömigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung hält und aus dem oberen Bereich des Reaktors zu einem Feststoff- Abscheider führt, aus welchem man ein heißes Abgas ableitet, dass man das kömige Eisenerz mit dem heißen Abgas vorwärmt und dass man heißes, körniges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abzieht.
Der Schwelreaktor kann z.B. als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstrecke ausgebildet sein. Üblicherweise liegt der Druck im Schwelreaktor im Bereich von 1 bis 10 bar und vorzugsweise 2 bis 7 bar. Zweckmäßigerweise führt man dem Schwelreaktor hochflüchtige Kohle, auch Braunkohle, zu. Die Kohle kann auch wasserhaltig sein. Die Kohle, die man dem Schwelreaktor zuführt, weist Korngrößen bis etwa 10 mm und vorzugsweise bis höchstens etwa 6 mm auf, die Körnungen des Eisenerzes liegen im Bereich bis zu 10 mm und vorzugsweise bis zu 6 mm. Im Produkt aus Eisenerz und Schwelkoks liegt das Gewichtsverhältnis Fe:C üblicherweise im Bereich von 1 :1 bis 2:1.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließschema des Verfahrens.
Einem Schwelreaktor (1) führt man durch die Leitung (2) kömige Kohle und durch die Leitung (3) vorgewärmtes körniges Eisenerz zu. Luft für die partielle Oxidation im Reaktor (1) und für die Verwirbelung und den Transport der Feststoffe wird in der Leitung (5) herangeführt und tritt durch einen Verteiler (6) in den Reaktor (1) ein. Sekundärluft wird in der Leitung (4) herangeführt. Im Reaktor sorgt man für Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050 °C und zumeist 850 bis 1000 °C. Die Verweilzeiten für die Feststoffe im Reaktor (1) liegen etwa im Bereich von 2 bis 20 sec.
Durch heißes Abgas mitgeführt werden die Feststoffe vom oberen Bereich des Reaktors (1) durch den Kanal (8) zu einem als Zyklon ausgebildeten Abscheider (9) geleitet. Die weitgehend feststofffreien heißen Abgase strömen aufwärts in einen Suspensions Wärmeaustauscher (10), dem man durch die Leitung (1 l).von außen kömiges Eisenerz zuführt. Dieses Eisenerz wird im direkten Kontakt mit dem heißen Abgas vorgewärmt und durch die Leitung (12) zu einem Abscheidezyklon (13) geführt, von wo das vorgewärmte Eisenerz durch die Leitung (3) zurück in den Reaktor (1) gelangt. Abgas zieht in der Leitung (14) ab und wird einer nicht dargestellten Gasreinigung zugeführt.
Erzeugtes Erz-Koks-Gemisch zieht man einerseits durch die Leitung (15) aus dem Abscheidezyklon (9) und andererseits durch die Leitung (16) vom unteren Bereich des Reaktors (1) ab. Üblicherweise enthält die Leitung (16) grobkörnigeres Gemisch als die Leitung (15). Ein Syphon (15a) dient zweckmäßigerweise als Drucksperre. In der Leitung (16a) kann man das Feststoffgemisch der weiteren Verwendung z.B. in einem Schmelzreduktionsprozess zuführen. Ein solcher Schmelzreduktionsprozess ist z.B. in den US-Patenten 6083296 und 6143054 beschrieben. Das Eisenerz in den Leitungen (15) und (16) ist gegenüber dem Erz der Leitung (11) bereits teilweise reduziert, wobei üblicherweise 10 bis 40 % des im ursprünglichen Eisenerz enthaltenen Sauerstoffs bereits entfernt sind.
Beispiel:
In einer der Zeichnung entsprechenden Anlage werden durch die Leitung (11) 170 t/h kömiges Eisenerz und durch die Leitung (2) 142 t/h kömige Kohle mit 25,4 Gew.-% Flüchtigen und 17 Gew.-% Feuchte herangeführt. Durch die Leitungen (4) und (5) treten insgesamt 114000 Nm3/h Luft in den Schwelreaktor (1) ein, mit welchem die Temperatur bei 950 °C gehalten wird. Durch die Leitung (16a) zieht man 210 t/h ErzSchwelkoks-Gemisch ab, welches aus 16 Gew.-% Fe2 O3, 49 Gew.-% FeO, 28 Gew.-% Kohlenstoff und 7 Gew.-% Asche besteht. Das über die Leitung (14) abgezogene Prozessgas hat eine Temperatur von 518 °C und die Zusammensetzung
CO H Vol.-%
CO2 11 Vol.-%
H2O 22 VoI.-%
H2 15 Vol.-%
CH4 1 VoL-%
N2 40 Vol.-%

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines heißen, kömigen Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks, dadurch gekennzeichnet, dass man kömige Kohle und vorgewärmtes kömiges Eisenerz einem Schwelreaktor aufgibt, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050 °C erzeugt werden, wobei man die kömigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung hält und aus dem oberen Bereich des Reaktors zu einem Feststoff-Abscheider führt, aus welchem man ein heißes Abgas ableitet, dass man das kömige Eisenerz mit dem heißen Abgas vorwärmt und dass man heißes, kömiges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abzieht.
2. Verfahren nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwelreaktor als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstrecke ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Schwelreaktor im Bereich von 1 bis 10 bar liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Schwelreaktor hochflüchtige Kohle zuführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Eisenerz und Schwelkoks ein Gewichtsverhältnis Fe:C von 1:1 bis 2:1 aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass man das kömige Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks in einen Schmelzreduktionsprozess leitet.
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