close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3196

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3196
(13)
C1
6
(51) C 21B 13/02,
(12)
C 21B 13/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОДЕРЖАЩЕГО ОКСИДЫ
ЖЕЛЕЗА МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: 971028
(22) 1997.01.22
(86) PCT/AT95/00122, 1995.06.20
(31) A 1249/94
(32) 1994.06.23
(33) AT
(46) 1999.12.30
(71) Заявители: ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ
ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ ГмбХ (AT), БРИФЕР
ИНТЕРНАЦИОНАЛЬ ЛТД. (BB)
(72) Авторы:
ЦИП,
Герхард;
МИЛИОНИС,
Константин; ГУШЕХ, Мортеза Садат (AT);
УИПП, Рой Хуберт, мл. (US)
(73) Патентообладатели:
ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ
ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ
ГмбХ
(AT),
БРИФЕР ИНТЕРНАЦИОНАЛЬ ЛТД. (BB)
BY 3196 C1
(57)
1. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не
разлагается при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание H2O в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2 %, предпочтительно около 1,5 %, подвергая часть объема
колошникового газа очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем
колошниковый газ, подвергнутый очистке от СО2, смешивают с газом синтеза, доводят до заданной температуры посредством прямого орошения до насыщения H2O, после прямого орошения его нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения, путем добавления неочищенного от СО2 колошникового газа
и затем используют в качестве восстановительного газа.
Фиг. 1
BY 3196 C1
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упомянутого газа синтеза используют преобразованный природный газ, который подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе с
колошниковым газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от
СО2, вместе с колошниковым газом, подвергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению.
4. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается
при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание Н2О в восстановительном газе
поддерживают равным от 1 до 2 %, предпочтительно около 1,5 %, посредством смешивания колошникового
газа, подвергнутого очистке от СО2, с упомянутым газом синтеза, доведения до заданной температуры при
обогащении H2O, последующего туманоотделения и, наконец, использования в качестве восстановительного
газа.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве упомянутого газа синтеза используют преобразованный природный газ, который подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, причем часть преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе с
колошниковым газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению.
6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что часть колошникового газа, не прошедшего очистку от
СО2, вместе с колошниковым газом, подвергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению.
7. Способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не
разлагается при температуре восстановления, отличающийся тем, что объемное содержание H2O в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2 %, предпочтительно около 1,5 %, подвергая колошниковый газ очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом
необходимое содержание H2O в восстановительном газе получают путем регулирования температуры скруббера СО2.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве упомянутого газа синтеза используют преобразованный природный газ, который подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом часть преобразованного природного газа, не прошедшего очистку от СО2,
примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.
9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что часть колошникового газа, не прошедшего очистку СО2,
примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что колошниковый газ, подвергнутый очистке от
СО2, смешивают с одним или несколькими следующими газами в качестве газов синтеза:
LD отходящий газ,
EAF отходящий газ,
доменный газ от доменных печей,
колошниковый газ от Корекс (Corex) установок,
каменноугольный газ,
Корекс газ от Корекс (Corex) газификатора,
химические газы.
11. Установка для осуществления способа по любому из пп. 1-3, включающая по крайней мере один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления
через газонагреватель и канал отвода образующегося при прямом восстановлении колошникового газа из
упомянутого реактора прямого восстановления, который введен в скруббер СО2, отличающаяся тем, что канал подачи восстановительного газа соединен с охладителем прямого действия и оттуда далее соединен с газонагревателем, а канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2
связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в газонагреватель.
12. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером
для преобразования природного газа и каналом для преобразованного газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода
колошникового газа соединены со скруббером СО2.
13. Установка по п. 12, отличающаяся тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного
канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.
14. Установка по любому из пп. 11-13, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного
газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.
2
BY 3196 C1
15. Установка для осуществления способа по любому из пп. 4-6, включающая по крайней мере один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий от скруббера СО2 к реактору прямого
восстановления через газонагреватель и канал отвода колошникового газа для отвода колошникового газа из
упомянутого реактора прямого восстановления образующегося при прямом восстановлении, который введен
в скруббер СО2, отличающаяся тем, что канал подачи восстановительного газа входит в охладитель прямого действия и оттуда через туманоотделитель входит в газонагреватель.
16. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что для получения газа синтеза она снабжена реформером
для преобразования природного газа и каналом для преобразования газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового газа соединены со скруббером СО2.
17. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что канал для преобразованного газа посредством обводного
канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.
18. Установка по любому из пп. 15-17, отличающаяся тем, что канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного
газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.
(56)
1. USA, A, 2752234.
2. USA, A, 5082251.
3. ЕР, A, 0428098, 1991.
4. GB, A, 799551, 1958.
5. US, A, 4880459, 1989.
6. EP, A, 0571358.
7. FR, A, 9754044, 1951.
8. US, A, 4150972, 1979.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам и установкам для прямого восстановления содержащего оксиды железа материала.
Известен способ, в котором газ синтеза, предпочтительно преобразованный природный газ, смешивают с
колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала, и
используют как восстановительный газ для прямого восстановления, который не разлагается при температуре восстановления, а также для осуществления этого способа [1-5] .
Известен способ восстановления тонкоизмельченной руды, который включает не только строго эндотермическую реакцию с H2
Fе2O3 + 3Н2 = 2 Fe + 3H2O - ∆Н,
но и дополнительно реакцию с СО:
Fе2O3 + 3СО = 2 Fe + 3СО2 + ∆Н,
которая является экзотермической. В результате становится возможным значительно снизить эксплуатационные затраты, в частности энергетические затраты [6].
Однако металлические части устройства, которые контактируют с СО-содержащим восстановительным
газом, подвержены сильной коррозии, результатом которой является разложение металла, которое в технической литературе называется "metal dusting". "Metal dusting" происходит более интенсивно при повышенных температурах, следовательно, части объекта, контактирующие с горячим восстановительным газом,
подвержены особой опасности. В упомянутой выше установке такими частями являются прежде всего реакторы, в которых осуществляют прямое восстановление, и нагреватели для нагревания восстановительного
газа до температуры восстановления.
Известна переработка оксидов железа в зоне восстановления при температуре между 750 °С и 900 °С, в
частности восстановительным газом, состоящим преимущественно из водорода и углеродсодержащего газа,
который в присутствии окиси железа может разлагаться при этих температурах так, что углерод осаждается на
окиси железа. Здесь количество углерода, осажденного на окиси железа, регулируется путем раскисления окиси железа в присутствии приблизительно от 32 до 160 г водяного пара в м3 газа [7].
Известен способ прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза
смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом восстановлении содержащего оксиды железа
материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления, а также установка для осуществления способа, включающая по
3
BY 3196 C1
крайней мере один реактор прямого восстановления для приема материала, содержащего оксиды железа, и
восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель и канал отвода образующегося при прямом восстановлении колошникового газа из упомянутого реактора прямого восстановления, который введен в скруббер
СО2 [8].
В известных способах могут возникать трудности в том случае, если содержание воды в восстановительном газе или слишком высоко, или слишком мало. Если содержание воды слишком высоко, то происходит
снижение потенциала восстановления восстановительного газа. В результате требуется большее количество
восстановительного газа для прямого восстановления, чем было бы фактически необходимо в соответствии с
химическим потенциалом восстановительного газа. Если содержание воды в восстановительном газе слишком низко, возникает другая проблема, потому что слишком сухой восстановительный газ вызывает усиление "metal dusting". Для минимизирования обоих этих недостатков необходимо поддерживать оптимальное
содержание воды с большой точностью.
Из приведенных источников известно, что восстановительные газы имеют объемное содержание H2O
около 1,5 %. Однако ни один из них до сих пор не рассматривал регулирование содержания H2O до заданного значения с высокой точностью или способ, которым заданное содержание H2O в восстановительном газе
может быть получено.
Задачей данного изобретения направлено является обеспечение способа прямого восстановления содержащего оксиды железа материала и установки для осуществления способа, в которых, несмотря на повышенное содержание СО в восстановительном газе, "metal dusting" минимизировано или предотвращено
простым образом.
В соответствии с изобретением эта задача решается способом прямого восстановления содержащего оксиды железа материала, в котором газ синтеза смешивают с колошниковым газом, образующимся при прямом
восстановлении содержащего оксиды железа материала, и используют для прямого восстановления в качестве восстановительного газа, который не разлагается при температуре восстановления. В одном из вариантов
осуществления способа объемное содержание H2O в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до
2 %, предпочтительно около 1,5 %, подвергая часть объема колошникового газа очистке от СО2 до того, как
его используют в качестве восстановительного газа, причем колошниковый газ, подвергнутый очистке от
СО2, смешивают с газом синтеза, доводят до заданной температуры посредством прямого орошения до насыщения H2O, после прямого орошения его нагревают до температуры, превышающей температуру насыщения путем добавления неочищенного от СО2 колошникового газа и затем используют в качестве
восстановительного газа.
В другом варианте осуществления способа объемное содержание H2O в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2 %, предпочтительно около 1,5 %, посредством смешивания колошникового газа,
подвергнутого очистке от СО2, с упомянутым газом синтеза, доведения до заданной температуры при обогащении H2O, последующего туманоотделения и, наконец, использования в качестве восстановительного газа.
В предпочтительном варианте в качестве упомянутого газа синтеза используют преобразованный природный газ, который подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного
газа, причем часть объема преобразованного природного газа не очищают от СО2 и вместе с колошниковым
газом, прошедшим очистку от СО2, подвергают прямому орошению.
Часть объема колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, вместе с колошниковым газом, подвергнутым очистке от СО2, подвергают прямому орошению.
В еще одном варианте осуществления способа прямого восстановления содержащего оксиды железо материала объемное содержание H2O в восстановительном газе поддерживают равным от 1 до 2 %, предпочтительно около 1,5 %, подвергая колошниковый газ очистке от СО2 до того, как его используют в качестве
восстановительного газа, при этом необходимое содержание H2O в восстановительном газе получают путем регулирования температуры скруббера СО2.
В предпочтительном варианте в качестве упомянутого газа синтеза используют преобразованный природный газ, который подвергают очистке от СО2 до того, как его используют в качестве восстановительного газа, при этом часть преобразованного природного газа, не прошедшего очистку от СО2, примешивают к
колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.
Часть колошникового газа, не прошедшего очистку от СО2, примешивают к колошниковому газу, подвергнутому очистке от СО2.
Колошниковый газ, подвергнутый очистке от СО2, могут смешивать с одним или несколькими следующими газами в качестве газов синтеза:
LD отходящий газ,
EAF отходящий газ,
доменный газ от доменных печей,
колошниковый газ от Корекс (Corex) установок,
каменноугольный газ,
4
BY 3196 C1
Корекс газ от Корекс (Corex) газификатора,
химические газы.
Другим объектом данного изобретения является установка для осуществления способа прямого восстановления содержащего железо материала, включающая, по крайней мере, один реактор прямого восстановления
для приема материала, содержащего оксиды железа, и восстановления этого материала, канал подачи восстановительного газа, ведущий от скруббера СО2 к реактору прямого восстановления через газонагреватель
и канал отвода образующегося при прямом восстановлении колошникового газа из упомянутого реактора
прямого восстановления, который введен в скруббер СО2. В одном из вариантов осуществления установки
канал подачи восстановительного газа соединен с охладителем прямого действия и оттуда далее соединен с
газонагревателем, а канал отвода колошникового газа посредством обводного канала в обход скруббера СО2
связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в газонагреватель.
В другом варианте осуществления установки канал подачи восстановительного газа входит в охладитель
прямого действия и оттуда через туманоотделитель входит в газонагреватель.
В предпочтительном варианте для получения газа синтеза установка снабжена реформером для преобразования природного газа и каналом для преобразования газа, выходящим из реформера и соединенным с каналом отвода колошникового газа, причем канал для преобразованного газа и канал отвода колошникового
газа соединены со скруббером СО2.
В другом варианте канал для преобразованного газа установки посредством обводного канала в обход
скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в охладитель прямого действия.
В еще одном варианте канал отвода колошникового газа установки посредством обводного канала в обход скруббера СО2 связан по потоку с каналом подачи восстановительного газа перед входом последнего в
охладитель прямого действия.
Туманоотделитель размещен после устройства орошения для того, чтобы избежать образования серной
кислоты и исключить любое образование конденсата из восстановительного газа.
За счет того, что преобразованный природный газ используют как газ синтеза и подвергают очистке от
СО2 до его использования в качестве восстановительного газа, при этом часть преобразованного природного газа,
неочищенного от СО2, вместе с колошниковым газом, очищенным от СО2, подвергают прямому орошению,
а также за счет того, что часть неочищенного от СО2 колошникового газа вместе с колошниковым газом,
очищенным от СО2, направляют на прямое орошение, достигается заданное содержание СО2 в восстановительном газе или заданное соотношение СО/СО2 в восстановительном газе, что минимизирует риск "metal
dusting".
Преимуществом данного изобретения является то, что можно регулировать водосодержание в восстановительном газе с очень высокой точностью, регулируя температуру восстановительного газа, что можно реализовать очень просто и без больших затрат. При этом температуру восстановительного газа увеличивают до
температуры, которая несколько превышает температуру насыщения. Тем самым исключается образование
конденсата насыщенным восстановительным газом, покидающим охладитель прямого действия, а следовательно исключается образование вызывающей точечную коррозию газопроводящих труб серной кислоты.
Таким образом, в результате использования данного изобретения минимизируется "metal dusting", срок
службы металлических частей установки существенно увеличивается при оптимальном использовании химического потенциала восстановления восстановительного газа. Вследствие этого минимизируются затраты
энергии, в частности затраты восстановительного газа.
Изобретение поясняется фиг. 1 и 2, каждая из которых схематично иллюстрирует процессы согласно вариантам осуществления изобретения.
Установка, согласно изобретению, включает четыре реактора вихревого слоя 1-4, последовательно соединенные в группу, где материал, содержащий оксиды железа, типа тонкоизмельченной руды подают через
канал загрузки руды 5 в первый вихревой реактор 1, в котором материал нагревают до температуры восстановления (или предварительного восстановления), и затем передают из одного вихревого реактора в другой
по конвейерному транспортеру 6. Полностью восстановленный материал (губчатое железо) подвергают горячему брикетированию в устройстве брикетирования 7.
При необходимости восстановленное железо защищают от переокисления в процессе брикетирования
системой инертного газа, которая на фигуре не показана.
До подачи в первый реактор вихревого слоя 1 мелкоизмельченную руду подвергают предварительной
обработке, такой как сушка и просеивание, которая подробно не иллюстрируется.
Восстановительный газ пропускают в противотоке к рудному потоку от реактора вихревого слоя 4 к реакторам вихревого слоя 3-1 и выпускают из последнего по направлению движения газа реактора 1 как колошниковый газ через канал выпуска колошникового газа 8, охлаждают и подвергают мокрой очистке в
скруббере 9.
Восстановительный газ получают в установке для реформинга 10 путем преобразования природного газа,
который подают по каналу 11, и десульфурируют в установке десульфурирования 12. Газ, выходящий из ус5
BY 3196 C1
тановки для реформинга, получен из природного газа и пара и по существу состоит из H2, СО, СН4, H2O и
СО2. Этот преобразованный природный газ подают через канал подачи преобразованного газа 13 в несколько теплообменников 14, в которых он охлаждается и освобождается от воды, которая здесь конденсируется.
Канал подачи преобразованного газа 13 входит в канал выпуска колошникового газа 8 после того, как колошниковый газ сжимают посредством компрессора 15. Полученная таким образом смесь газов проходит
через скруббер СО2 16, где она очищается от СО2 и от H2S. После этого смесь может быть использована в
качестве восстановительного газа. Этот восстановительный газ транспортируют по каналу подачи восстановительного газа 17, нагревают до температуры около 800°С в газонагревателе 18, установленном последовательно после скруббера СО2, и подают в первый по направлению газового потока реактор вихревого слоя 4,
где он вступает в реакцию с мелкоизмельченной рудой с получением прямо восстановленного железа. Реакторы вихревого слоя 4-1 последовательно соединены в группу; восстановительный газ поступает из одного
реактора вихревого слоя в другой через соединительные каналы 19.
Для того чтобы избежать переобогащения инертными газами типа N2 часть колошникового газа выводят
из системы циркуляции газа 8, 17, 19. Отводимый колошниковый газ через ответвление 20 подают к нагревателю восстановительного газа 18, где он сгорает. Возможный недостаток энергии пополняют посредством
подачи природного газа по трубопроводу 21.
Существенно высокое теплосодержание преобразованного природного газа, выходящего из реформера
10, а также дымовых газов реформера используют в рекуператоре 22 для предварительного нагрева природного газа после прохождения им десульфурирующей установки 12, для получения пара, требующегося для
реформинга, и для предварительного нагрева воздуха, подаваемого к газонагревателю 18 по каналу 23, а
также, если требуется, восстановительного газа. Воздух, подаваемый в установку для реформинга по каналу
24, также предварительно нагревают.
Для поддержания заданного содержания H2O в восстановительном газе восстановительный газ подвергают непосредственному охлаждению или непосредственному нагреву в охладителе 25 прямого действия, то
есть, охлаждению или нагреву орошением посредством прямого контакта с водой, которая холоднее или горячее, чем восстановительный газ. При этом содержание H2O в восстановительном газе уменьшается или
увеличивается до точки насыщения. Чтобы предотвратить конденсацию из имеющегося H2O-насыщенного
восстановительного газа, который далее подают к газонагревателю 18, в восстановительный газ подают горячий и неочищенный колошниковый газ через обводной канал 26, выходящий из канала выпуска колошникового газа 8 и соединенный с каналом подачи восстановительного газа 17 перед входом в газонагреватель 18.
Вследствие этого температура восстановительного газа, который, например, имел температуру 70 °С в охладителе прямого действия 25, увеличивается до, например, 75 °С. Восстановительный газ, выходящий из газонагревателя 18, будет тогда иметь водосодержание, которое соответствует температуре насыщения (то
есть температуре восстановительного газа, достигнутой в охладителе 25) и согласно которому потенциал
восстановления восстановительного газа все еще может быть оптимально использован, а опасность возникновения "metal dusting" будет минимизирована.
Чтобы далее минимизировать "metal dusting", полезно поддерживать определенное значение соотношения СО/СО2 в полученном восстановительном газе, что может быть легко осуществлено посредством подачи, например, преобразованного газа непосредственно в канал подачи восстановительного газа 17 перед
входом в охладитель 25 через обводной канал в обход скруббера СО2. При этом можно ввести часть объема
колошникового газа непосредственно в восстановительный газ в обход скруббера СО2 16 также с помощью
обводного канала 28, то есть также в неочищенном состоянии.
Все обводные каналы 26, 27, 28 оборудованы регулирующими или управляющими клапанами, действующими на основании измерения соотношения СО/СО2 в восстановительном газе измерительным устройством 29.
Соотношение СО/СО2 в восстановительном газе также может быть доведено до требующегося значения
посредством пропускания всего колошникового газа и всего преобразованного газа через скруббер СО2 16,
регулируя при этом степень очистки в нем так, чтобы часть СО2 (и, следовательно, также часть H2S, поглощенного колошниковым газом из руды при ее нагреве) оставалась в газе, покидающем СО2 скруббер 16. При
этом обеспечивается преимущество, заключающееся в отсутствии вспомогательных средств в виде обводных каналов с регулирующими клапанами, однако требуется, чтобы суммарный объем газа, то есть весь колошниковый газ и весь преобразованный природный газ, проходил через скруббер СО2 16, и последний,
таким образом, должен иметь соответствующие для такого количества размеры.
Колошниковый газ, покидающий реактор вихревого слоя 1, имеет объемное содержание H2S от 40⋅10-6 до
140⋅10-6 в зависимости от содержания серы в руде. Как указано выше, газообразный H2S образуется при нагреве тонкоизмельченной руды до температуры восстановления или при предварительном восстановлении
тонкоизмельченной руды.
Так как повышенное содержание H2S в восстановительном газе также приводит к уменьшению "metal
dusting", особенно целесообразно H2S не полностью удалять из колошникового газа в скруббере СО2, а обеспечить, чтобы требующееся количество H2S было внесено колошниковым газом в восстановительный газ. В
6
BY 3196 C1
данном случае это может быть осуществлено посредством обводных каналов 26, 28 в обход скруббера СО2
16, которые выходят из канала отвода колошникового газа 8 и соединены с каналом подачи восстановительного газа 17. Регулирующие клапаны, установленные на обводных каналах 26 и 28, настроены таким образом, чтобы поддерживать объемное содержание H2S в восстановительном газе в пределах 20⋅10-6 - 40⋅10-6,
предпочтительно около 25⋅10-6. В этом случае регулирующие клапаны предпочтительно управляются с помощью средства измерения концентрации H2S 30.
Согласно варианту конструкции установки для прямого восстановления, показанному на фиг. 2, образование серной кислоты вследствие конденсации насыщенного восстановительного газа, выходящего из охладителя 25, предотвращается путем пропускания восстановительного газа через туманоуловитель 31 до его
введения в газонагреватель 18.
Описанные выше меры для поддержания желательного содержания H2O, соотношения СО/СО2 и содержания H2S в восстановительном газе могут быть использованы в отдельности или в совокупности нескольких из них или всех их таким образом, чтобы был обеспечен наиболее благоприятный вариант способа для
соответствующих условий работы, таких как функция состава руды, и т.д.
Регулирование содержания H2O в 1,5 % в восстановительном газе будет объяснено с помощью следующего примера:
100 т/час высушенной тонкоизмельченной руды загружали в установку для прямого восстановления тонкоизмельченной руды, выполненную в соответствии с фиг. 1 и предназначенную для производства 70 т/час
губчатого железа. Тонкоизмельченная руда имела следующий состав:
гематит
94,2 %
порода
2,2 %
сера
0,02 %,
78000 м3/час колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении, смешивали с 48000 м3/час
преобразованного холодного природного газа и пропускали через скруббер СО2 16, в котором смешанный
газ очищался от СО2 и основной части серы (объемы газов приведены при нормальных условиях).
Преобразованный природный газ и колошниковый газ имели химические составы, указанные в таблице.
Преобразованный природный газ
Колошниковый природный газ
СН4
2,80
30,60
СО
4,80
5,80
СО2
14,50
5,30
Н2
64,40
53,00
H 2O
13,50
0,70
N2
0,0
4,60
H 2S
0,0
60,0⋅10-6(по объему)
Температура преобразованного природного газа равна 120 °С, тогда как колошниковый газ имел температуру 100°С. Газообразная смесь, выходящая из скруббера CO2 16, подавалась в охладитель прямого действия 25 и охлаждалась до температуры 68 °С. Охлажденная газообразная смесь имела следующий состав:
20,70
СН4
СО
6,10
СО2
2,50
Н2
65,90
H 2O
1,90
N2
2,90
H 2S
2⋅10-6 (по объему).
Эту газообразную смесь смешали с 78000 м3/час колошникового газа, который не прошел через скруббер
СО2 16, но был введен в канал подачи восстановительного газа 17 через обводной канал 26. Образовавшийся
при таком смешивании восстановительный газ подали в газонагреватель 18 и далее в реакторы вихревого
слоя 1-4. Этот восстановительный газ имел температуру 75 °С при следующем химическом составе:
Восстановительный газ
СН4
24,50
СО
6,00
СО2
3,60
Н2
60,90
H 2O
1,50
N2
3,50
H 2S
25⋅10-6 (по объему).
Степень металлизации губчатого железа (Fемет/Fеобщ) составила 92 %. Изобретение не ограничено описанными выше примерами и применимо также к другим процессам прямого восстановления, например к таким, в которых реакторы вихревого слоя 1-4 заменены шахтными печами для крупнокусковой руды.
7
BY 3196 C1
Преобразованный природный газ также может быть заменен другими восстановительными газами, прежде
всего содержащими СО и H2, типа:
LD отходящий газ,
EAF отходящий газ,
Доменный газ от доменных печей,
колошниковой газ от Корекс (Согех) установок,
каменноугольный газ,
корекс газ от Корекс (Согех) газификаторов,
химические газы.
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
198 Кб
Теги
by3196, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа