замена О-60% твердого углеродсодержащего материала на жидкое топливо.
Материал, содержащий окиси железа, подается к псевдоожиженному слою, имея размер частиц меньший, чем I. мм (преимущественно меньший, чем 0,5 мм), измельченное твердое топливо молгет иметь размер частиц меньше 3 мм.
Реакционная зона может быть условно представлена как разделенная наверхнюю, нижнюю и промежуточную части. В предлагаемом способе вдуваемый материал, содержащий окиси железа, угольный материал и газ, содержащий молекзлярный кислород, подаются в промежуточную секцию. Частичное сжигание }тольного материала в этой секции создает тепло, необходимое для процесса. .Коксование и дегазация угольного материала проводятся в верхней части реакционной зоны, так же как восстановление двуокиси углерода и воды углем во время сжигания с образованием газообразного водорода и моноокиси углерода. Здесь также имеет место определенное восстановление материала, содержащего окиси железа. Такая реакция проводится при 850°-1000° С. Поток твердого углеродсодержащего материала регулируется таким образом, чтобы всегда было достаточно угольного материала в псевдоожшкенном слое для предотвращения взаимодействия в псевдоожиженном слое, приводящего к агломерации. Получаемый газ выгружается из верхней части смешанным с твердым материалом из слоя. Твердый материал отделяется от газа и возвращается к промежуточной секции.
С целью предотвращения слипания найдено, что при 900° С и при использовани1Г обычного концентрата железной руды весовое соотношение между твердым угольным материалом (кокс) и концентратом железной руды в реакционной зоне должно быть 0,05 : 1.
Часть выпускаемого газа подвергается дополнительной сепарации от пыли, большая часть двуокиси углерода и воды удаляются из газа, и он возвращается в нижнюю часть реакционной зоны в качестве псевдоожилсающего и восстанавливающего газа. Таким образом, поддерживается полностью восстанавливающая атмосфера в нижней части и имеет место непрерывное восстановление материала, содержащего окиси л :елеза, такой газ обычно имеет следующий состав: 24,5% СО; 1,2% СОа; 1,7% Нг; 0,4% -воды; 2,5% углеводорода; 63,7% Nj.
Твердый материал выгружается, когда это необходимо, из нижней части, реакционной зоны так, что количество твердого материала в твердой зоне поддерживается постоянным.
Транспорт твердого материала, полученного таким образом, имеет встречное направление к газу, вводимому в нижнюю
часть. Теплопередача от промежуточной
секции реакционной зоны к нижней части,
однако, поддерживается в основном за счет
внутренней циркуляции материала в реакционной зоне. Выгружаемый твердый материал содержит кокс и полностью или частично восстановленные окиси железа, как указано выше, и преимущественно охлажденные до температуры ниже точки Кюри
железа (т. е. придавая им ферромагнитные свойства) и разделяется магнитно на железную фракцию, в основном свободную от кокса, и на коксовз ю фракцию, в основном свободную от железа. Охлаждение проводится путем пропускания материала через обычный псевдоожиженный слой, образованный самим материалом, со встроенными охлаждающими поверхностями. Газ, содержащий молекулярный кислород, обычно нспользуется как охладитель и посредством этого он предварительно нагревается.
Целесообразно регулировать поток газа, содержащего кислород, например воздуха, возможно смешанного с СО2 и/или водой
(6-10% СОз и 1-10% воды по объему), так чтобы тепло, требуемое для поддержания нужной температуры в циркзлирующем слое, было достигнуто. Тепло генерируется за счет частичного сжигания угольного материала. Также можно подавать тепло полностью или частично непосредственно от внешнего источника тепла, такого как ядерный реактор. В этом тепло может передаваться горячим газом к нагревающим поверхностям, встроенным в реакционную зону.
Для того чтобы предотвратить, избыточную генерацию тепла на единицу объема
реакционной зоны, что может вызвать местный перегрев и создать опасность, связаннз о с возмож:ной агломерацией материала псевдоожиженного слоя, поток газа, содерлсащего молекулярный кислород, преимущественно разделяется на несколько подпотогадв, которые вводятся в отдельных точках на нескольких уровнях в промеЖз-точной секции реакционной зоны.
Твердый углеродсодержащий материал подается к промежуточной секции реакционной зоны в нескольких форсунках,, преимущественно с помощью восстанавливающего и/или нейтрального газа, вдуваемого через сопла. Однако при использовании материа-,
ла, имеющего низкое содержание летучих компонентов, такого как антрацит, можно использовать газ, содерл ащий молекулярный кислород, такой как воздух, в таком случае он предпочтительно не нагревается
предварительно, для того чтобы избежать опасности местного перегрева. Для этой цели требуется общий поток газа, содержащий 10-30% общего потока угольного материала, в зависимости от формы вдувающего сопла.
Также можно вводить топливо вдоль малой вспомогательной реакпионной зоны, отделенной от реакционной зоны, в которой псевдоожижепный слой поддерживается с помощью частичного потока газа, содержащего молекулярный кислород. В этом случае газ и твердый материал подводятся от вспомогательной реакционной зоны через общую трубу в промежуточную секцию реакционной зоны. Определенное частичное сжигание угольного материала имеет место во вспомогательной реакционной зоне и можно избежать агломерации вокруг входов распределителя за счет того, что угольный материал проходит здесь в короткий промежуток времени, а значит только некоторые частицы имеют достаточно времени, чтобы сжигаться до золы. При более высоких концентрациях и в случае местного перегрева здесь легко может возникнуть агломерация и образование корки.
I
Некоторое количество твердого топлива может быть заменено жидкими углеводородами, такими как нефть, в количестве до 60% по весу. В этом случае она преимущественно вводится в промежуточную секцию реакционной зоны через ряд форсунок. Так называемая атомизация нефти, проводимая для полного сжигания, не требуется. Относительно грубое диспергирование нефти достигается, если она подается несколькими потоками через трубы вместе с неокисляющим газом. Для газа и используемой нефти подходит объемное соотнощение 100 : 1. Если используется вспомогательная реакционная зона, то нефть преимущественно подается к этой зоне,а уровень, на котором она подается, должен быть примерно на 0,5 ж выще распределителей для газа, содержащего молекулярный кислород.
Выпуск из реакционной зоны может быть по крайней мере частично использован для предварительного нагрева загружаемого материала, содержащего оки-си железа, за счет приведения в непосредственный контакт его с загружаемым материалом. После чего эта часть выходящего газа рециркулирует к нижней части реакционной зоны после удаления больщей части СОз и воды способом, хорощо известным в технике, и используется как псевдоожижающий и восстанавливающий газ в нижней части реакционной зоны.
Часть выходящего потока, в основном свободном от СО2 и воды, иснользуется как псевдоожижающий газ в охлаждающей и магнитной сепарации материала, выгружаемого из нижней части реакционной зоны. При проведении всего процесса при давлении выще атмосферного, например 1 - 10 атм, размеры, необходимые для аппарата, могут быть значительно уменьщены.
Тепло, содержащееся в выходящем потоке (физическое и химическое), используется для получения электрической энергии, при помощи которой, например, восстановленный железный материал может быть расплавлен и, возможно, полностью восстановлен.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить слипание исходных продуктов и продуктов восстановления.
Формула изобретения
1.Способ восстановления железосодержащих концентратов в трехзонном реакторе псевдоожиженного слоя, включающий смещивание с твердым углеродсодержащим материалом, вдувание топлива и кислородсодержащего газа в среднюю зону, вывод газа и концентратов из верхней зоны, ввод сжатого нагретого газа в нижнюю зону после сепарации твердых частиц концентрата и выгрузку восстановленного продукта иг, нижней зоны, отличающий ся тем, что, с целью предотвращения слипания продукта, твердые частицы концентрата, гдаленные из верхней зоны псевдоожиженного слоя, вводят обратно в среднюю зону псевдоожиженного слоя при весовом соотнощении топлива и концентратов, равном 0,05- 1,0.
2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что до 60% вдуваемого в среднюю зону твердого углеродсодержащего материала заменяют жидким топливом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Chemical Engineering Progress, 1971, 67, Ко 2,5. 58-63.
2.Патент Австрии № 415247, кл. С 21 В, 1971.
