Способ восстановления окислов железа в кипящем слое Советский патент 1976 года по МПК C21B13/00 

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

распада непредельных 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 пе 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 дещевых предельных углеводородов, таких, например, как природный газ, «жидкие газы (CsHg -f C4Hio) 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 хорощо 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 HgO и COj.

Основную и вторую стадию процесса, т. е. реакции разложения ацетилена и восстановления окислов железа наиболее целесообразно проводить в условиях кипящего слоя частиц окнслов 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 окатыщей 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 содерлсит главным образом водород и некоторое количество СО и может быть использован в дальнейщем как источник водорода, газавосстановителя или топливного газа.

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

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Природный газ подвергают крекингу в струе

низкотемпературной плазмы, водорода с Получением газа, основными компонентами которого являются Н2 80%; С2Н2 20%. Полученный газ после закалки холодным водородом направляют в автотермический реактор

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.

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

представляют собой водород, содержание которого «осле начала повыщения температуры начинает расти, достигая 96-98%.

Расходы на 1 т вырабатываемого металлического железа:

Природный газ2000

Электроэнергия3500 «вт/т

Время процесса10-12 мин

Степень металлизации96,6%

Содержание углерода0,4 %

При увеличении процесса происходит науглероживание восстановленного железа.

Формула изобретения

Способ восстановления окислов железа в кипящем слое при 800-900°С с использованием пиролизного газа, отличающийся

тем, что, с целью осуществления автотермичности процесса и повыщения степени восстановления, в пиролизный газ вводят 15-20 об. % ацетилена и восстановление ведут до повыщения температуры слоя на €0-100°С от

минимального ее значения и до содержания 95-98 об. % водорода в отходящих газах.