Способ восстановления окислов железа в кипящем слое

Способ восстановления окислов железа в кипящем слое

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОР СИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскии

Социалистически1С

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.74 (21) 2006691/02 (51) М. Кл.- С21В 13, 00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 08.02.77 (53) УДК 622.784(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Б. А. Борок, С. П. Голгер, В. В. Кельцев, Н. В, Лавров, В. В. Рукин, П. А. Теснер, H. А. Федоров и К. И. Ходжаев

Всесоюзный научно-исследовательский институт использования природного газа в народном хозяйстве и Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА

В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности касается внедоменного процесса получения железа из его окислов с применением газообразных и жидких углеводородов.

Известен способ внедоменного получения железа с использованием углеводородов, в основном природного газа, который базируется на процессах конверсии углеводородов до Н> и СО с последующим восстановлением углеводородов до Н и СО с последующим восстановлением окислов железа полученными газами-восстановителями.

Однако такой способ характеризуется большим расходом тепла в реакционную зону, что не позволяет создавать восстановительные агрегаты большой мощности.

Цель изобретения — осуществить автотермичность процесса и повысить степень восстановления окислов железа в кипящем слое.

Это достигается тем, что обработку окислов железа при 800 — 900 С в пиролизном газе с добавкой в него 15 — 20 об. % ацетилена и восстановление ведут до содержания 95 — 98 об. % водорода в отходящих газах и повышения температуры слоя на 60 — 100 С от минимальной температуры после ее снижения в процессе восстановления.

Сущность способа заключается в том, что в качестве восстановителя использованы непредельные углеводороды. Непредельные углеводороды, имеющие в структуре своих мо5 лекул двойные и особенно тройные связи между атомами углерода, обладают свойством выделять тепло при распаде до элементов в отличие от предельных углеводородов, которые поглощают тепло при своем разложении. Ко10 личество -сила, выделяющегося при разложении непредельных углеводородов, составляет для СзНо — — 12,4; С2Н4= 12,5; С Н2=54,2 кал./моль. Приведенные цифры показывают, что наиболее мощным источником тепловой

15 энергии является ацетилен.

При контакте углеводородов с железосодержащими материалами при повышенных температурах в пределах до 900 С происходит их распад на элементы. При контакте углеводо20 родов с окислами железа образующиеся при разло>кении С Но углерод и водород немедленно вступают во взаимодействие с окислами железа, восстанавливая их до металлического железа с образованием СО, Н О, СО.

25 Преимущество предлагаемого способа заключается в организации в одном реакционном объеме следующих один за другим процессов:

539945

Составитель А. Харитонов

Техред А. Камышникова

Корректор Е. Хмелева

Редактор T. Фадеева

Заказ 3079/3 Изд. ¹ 353 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

IIo делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

IIp. Сапунова, 2

Типография, распада пепредельных углеводородов на элементы, протекающего с выделением тепла и восстановления окислов железа образовавшимися в первой стадии углеродом и водородом, протекающего с поглощением тепла. Таким образом, для осуществления способа не требуется подвода тепла извне. Процесс идет автотермически, так как отпадают затруднения, связанные с подводом тепла в реакционную зону.

Реализация способа предусматривает осуществление трех последовательных стадий: конверсия доступных и дешевых предельных углеводородов, таких, например, как природный газ, «жидкие» газы (СзНа + С4Ныю) или низкосортный бензин в ацетиленсодержащий газ; автотермический процесс восстановления окислов железа газом, полученным в первой стадии; доводка полученного металла до требуемых кондиций. Ацетилен в данном процессе является переносчиком в реакционную зону энергии, затраченной на его образование в первой стадии.

Первая стадия процеса хорошо известна в технике и разработаны различные методы ее осуществления. Для предложенного способа наиболее приемлемым методом является электрокрекинг углеводородов, в том числе в струе низкотемпературной плазмы, так как этот метод получения ацетилена из углеводородов дает газ, не содержащий окислителей таких как НзО и СО2.

Основную и вторую стадию процесса, т. е, реакции разложения ацетилена и восстановления окислов железа наиболее целесообразно проводить в условиях кипящего слоя частиц окислов железа. Кипящий слой обеспечивает равномерную температуру в реакционной зоне и равномерность обработки материала. Кроме того, исходные окислы железа могут быть в измельченном виде и не требуют операций изготовления окатышей из рудных концентратов.

Эксперименты показали, что наряду с водородом активное участие в процессе восстановления окислов железа принимает выделяющийся из ацетилена углерод с образованием СО. Отходящий после процесса восстановления газ содержит главным образом водород и некоторое количество СО и может быть использован в дальнейшем как источник водорода, газавосстановителя или топливного газа.

lloouecc восстановления согласно проведенным экспериментам заканчивают после уменьшения содержания в газообразных продуктах реакции СО. При продолжении процесса восстановления начинается науглероживание восстановительного продукта.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Природный газ подвергают крекингу в струе

10 низкотемпературной плазмы, водорода с получением газа, основными компонентами которого являются Н =80%, С Н2 — — 20 /ю. Полученный газ после закалки холодным водородом направляют в автотермический реактор

15 восстановления с кипящим слоем частиц окислов железа, работающий при 800 — 900 С, где этот газ является одновременно средством создания кипящего слоя, источником тепла и газом-восстановителем.

20 В начале процесса температура снижается на 60 — 100 С, затем постепенно начинает расти, достигая первоначальной (900 С). Отходящие газообразные продукты разложения ацетилена и восстановления окислов железа

25 представляют собой водород, содержание которого после начала повышения температуры начинает расти, достигая 95 — 98 /ю.

Расходы на 1 т вырабатываемого металли30 ческого железа:

Природный газ 2000 нм /т

Электроэнергия 3500 квт/т

Время процесса 10 — 12 мин

Степень металлизации 96 6с/ю

35 Содержание углерода 04 ю/

При увеличении процесса происходит науглероживание восстановленного железа.

40 Формула изобретения

Способ восстановления окислов железа в кипящем слое при 800 — 900 С с использованием пиролизного газа, о тл и ч а ю шийся

45 тем, что, с целью осуществления автотермичности процесса и повышения степени восстановления, в пиролизный газ вводят 15 — 20 об. ацетилена и восстановление ведут до повышения температуры слоя на 60 — 100 С от

50 минимального ее значения и до содержания

95 — 98 оо. ю/ю водорода в отходящих газах,