DD208373A5

DD208373A5 - Verfahren zum reduzieren von teilchenfoermigem metallerz

Info

Publication number: DD208373A5
Application number: DD82245500A
Authority: DD
Inventors: Carlos Domingues-Ahedo; Hector Lopez-Ramos; Alejandro De Gyves; Juan A Villarreal-Trevino
Original assignee: Hylsa Sa
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1984-05-02
Also published as: AU558237B2; MX157283A; AU1123483A; DE3244652C2; JPS58151409A; US4428772A; GB2115838A; JPS6015682B2; DE3244652A1; GB2115838B

Abstract

Es wird ein Verfahren gezeigt, mit dem man die Reduktionseffizienz und Wirtschaftlichkeit bei der Reduktion von teilchenfoermigen Metallerzen, z.B. Eisenerz, in einem vertikalen Schachtreaktor mit Bewegtbett, erhoehen kann. Der Schachtreaktor (10) hat eine Reduktionszone (12) in welcher ein erwaermtes Reduktionsgas durch einen Teil des Erzbettes fliesst, um das dort befindliche Metallerz zu Metall, z.B.Schwammeisen, zu reduzieren. Die verbesserte Effizienz und Wirtschaftlichkeit erzielt man durch ein integriertes Reduktionssystem, bei welchem ein ueblicher Reformer verwendet wird, ohne dass man das Reformiergas vor der direkten Einfuehrung in den Reduktionsreaktor (10) als Reduktionsgas verbessern muss.

Description

245 5 00 6

Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigen! Metallerz

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die direkte Gasreduktion von körnigen Erzen zu Schvarnmetallen in feinteiliger Form in einem vertikalen Bewegtbett-Schachtreaktor und insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Gesamteffizienz und Wirtschaftlichkeit der Erzreduktion in einem solchen Reaktor. Durch die Erfindung werden ein geeignetes kohlenwasserstoffhaltiges Gas und Wasserdampf in einer üblichen Reförmierungseinheit reformiert und direkt dem Redukticnsreaktor als Reduziergas zugeführt. In der nachfolgenden Besohrei-' bung wird das Verfahren beispielhaft für die Reduktion von Eisenerz in Schwammeisen beschrieben. Aus der weiteren Beschreibung geht jedoch für den Fachmann hervor, dass die Erfindung in gleicher Weise auch für andere Erze als Eisenerz anwendbar ist.

-20ΕΙ1882*ϋη1941

245 5 0

CHARAKTERISTIK DER BEKANNTEN TECHNISCHEN LÖSUNGEN

Bei einem typischen Eisene.rz-Gasreduktionssyst.em mit einem senkrechten Schachtreaktor mit einem Bewegtbett, wie sie in den US-PSen 3 765 872, 3 779 741 und 4 216 011 beschrieben werden, wird Eisenerz reduziert, indem man es'mit einem reduzierenden Gas mit einem verhäitnismässig hohen Reduktionspotential und einer entsprechend niedrigen Oxidationsmittelkonzentration in Berührung bringt-. Solche direkten..Reduktionssysteme wenden senkrechte Schachtreaktoren mit Bewegtbetten an, die eine Reduktionszone im oberen Teil und eine Kühlzone im unteren Teil haben. Das Eisenerz wird am Kopf des Reaktors eingeführt und durch die Reduktionszone nach unten.f Hessen gelassen, in welcher das Erz mit einem erhitzten Reduktionsgas, das sich '· haupt-

1'5 sächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammensetzt, in Berührung kommt. Das in der Reduktionszone reduzierte Erz fli.es.st nach unten in und durch die. Kühlzone, in welcher es in kontrollierter Weise gekühlt und aufgekohlt wird, mittels eines gasförmigen Kühlmittels, bevor es' dann am Boden des Reaktors herausgeführt wird. Das verbrauchte Reduktionsgas, welches die Reduktionszone des Reaktors verlässt, wird in einem Abschreckkühler entwässert und erforderlichenfalls, durch die Entfernung von Kohlendioxid aufgearbeitet. Ein grosser Teil dieses gekühlten verbesserten Gasstromes wird wieder erwärmt und in die Reduktionszone des Reaktors, unter Ausbildung einer Reduktionsgasschleife im Kreislauf:geführt. In ähnlicher Weise wird ein·Teil des Kühlgases aus der Kühlzone des

245 5 00

Reaktors abgezogen, gekühlt und in die Kühlzone unter Ausbildung einer Kühlschleife zurückgeführt.

Das in die Reduktionszone des Reaktors eingeführte Reduktionsgas wird typischerweise in einer üblichen katalytischen Reformiereinheit, in welche Wasserdampf und ein geeignetes kohlenwasserstoffhaitiges Gas eingeführt wird, erzeugt. In einem Reduktionssystem unter Verwendung eines üblichen Reformers muss das reformierte Gas , bevor es in den Reaktor als Reduktionsgas eingeführt werden kann, entwässert werden, um eine unerwünschte Ansammlung von überschüssigen Oxidationsmitteln (nämlich Kohlendioxid und Wasser) im Reduktionsgas zu vermeiden. Die Konzentration der Oxida- tionsmittel-kann überwacht werden, indem man das reformierte Gas in einen Abschreckkühler einführt, wodurch das Wasser entfernt wird und das Gas dann auf die gewünschte . Reduktion's temperatur wieder erhitzt, bevor man es in den Reaktor, einführt. .

Bei gewissen anderen bekannten Reduktionssystemen, die sich in den US-PSen.-3 517 227, 3 743 120, 3 749 386, 3 764 123 und 3 905 806 beschrieben werden, kann das in dem Reformer erzeugte Reduktions-· gas direkt dem Reduktionsreaktor zugeführt werden, ohne dass man Wasser aus dem reformierten Gas, bevor man das Gas in den Reaktor einführt, entfernt. Um bei einem solchen Verfahren die Ansammlung von unerwünschten Oxidationsmitteln zu vermeiden, ist es wesentlich,-relativ teure und kompliziertere Reformiereinheiten zu verwenden, die in spezieller Weise

245 500

*^ /. K κ I \ ί 1 U

gebaut sind und die so konstruiert sein müssen, dass sie unter verhältnismässig strengen ,und engen Be-r , -.-^. triebsbedingungen wirtschaftlich betrieben werden . können. Eine solche Reformiereinheit kann man am besten als "stöchiometrischen Reformer" bezeichnen, in welchem das darin reformierte Gas eine niedrige Konzentration an Oxidationsmitteln aufweist. Mit anderen Worten ist das aus dem Reformer austretende Gas für die direkte Verwendung- als Reduktionsgas geeignet, ohne dass man das Gas zur Entfernung von Was-, ser vor dem Einspritzen.in den Reaktor kühlen muss. Um die Ansammlung von überschüssigen Mengen an Oxidationsmitteln in dem reformierten Gas.zu vermeiden und auch zur Vermeidung von unerwünschten Kohlenstoffabscheidungen auf dem Katalysator, muss der stöchiometrische Reformer bei einer verhältnismässig hohen Temperatur im Bereich- von etwa 9OO⁰C oder mehr betrieben .werden, wobei diese Betriebstemperatur wesentlich höher ist als bei üblichen oder "nicht-

0 stöchiometrischen" Reformiereinheiten. Die Gesamtkapitalkosten einer stöchiometrischen Reformiereinheit .sind·wesentlich höher im Vergleich zu einem üblichen Reformer, weil die Baumaterialien gegen extreme Hitze beständig sein müssen. Darüber, hinaus muss 5 man beim Arbeiten bei derartig hohen Temperaturen

spezielle Schritte vornehmen, um sicherzustellen, dass ein hochtemperaturbeständiger Katalysator verwendet wird, und dadurch werden die Gesamtkosten der Reformiereinheit weiter kompliziert und erhöht.

45500 6 -5-

ZIEL DER ERFINDUNG

Durch die vorliegende Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur gasförmigen Reduktion von Eisenerz gezeigt, bei welchem die Gesamteffizienz und Wirt-'schaftiichkeit des Verfahrens erheblich . verbessert wird. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden die jeweiligen Vorteile der beiden vorher beschriebenen Verfahren in wirksamer Weise vereint, 'nämlich die Vorteile von solchen Verfahren, bei denen ein nicht-stöchiometrischer Reformer und ein Abschreckkühler verwendet werden, als auch die Vorteile, die man bei Verwendung eines stöchiometrischen Reformers, aus dem das reformierte Gas direkt in den Reaktor eingeführt werden kann, erzielt.

Es ist infolgedessen eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Reduktion -von Eisenerz zu Schwämme is en zu zeigen, bei dein man die Gesamtverfahrenseffizienz , Wirtschaftlichkeit und Betriebsflexibilität verbessern kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine zuverlässige Methode zur Reduktion von Metallerz zu zeigen, bei welcher man einen üblichen, nicht-stöchiometrischen Reformer verwenden kann, um frisches Reduk- · tionsgas zu erzeugen, und wobei man gleichzeitig die Notwendigkeit, das reformierte Gas vor dessen Verwendung als Reduktionsgas in dem Reaktor aufzuwerten, eliminiert.

245

Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung sind für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

DARLEGUNG DES WESENS DER ERFINDUNG

Bei der Direktreduktion eines Metallerzes in einem Bewegtbettreaktor wird durch die Gesamtkonzentration an Oxidationsmitteln (z.B. Wasser und Kohlendioxid) die in dem Reduktionsgas vorhanden sind, in einem grössen Masse die Reduktionseffizienz des Reduktionsgases bestimmt. Deshalb ist die wirksam- ;. ste. Konzentration an Wasser, die in dem Reduktionsgas ' ', welches dem Reaktor zugeführt wird, noch tole- ^: ri-ert werden kann, von der Menge des vorhandenen Kohlendioxids abhängig. Es wurde festgestellt, dass unter'normalen Betriebsbedingungen die maximale akzep- \ tierbare Konzentration an Oxidationsmitteln ,in dem Reduktionsgas, welches dem Reaktor zugeführt wird, '-. im Bereich von 10 bis 16 Vol.% liegt. Weiterhin soll die; Wasserkonzentration 6 bis 12 Vol.% nicht übersteigen, um sicherzustellen, dass man das. wirksamste - Reduktionspotential für das Reduktionsgas erzielt.

Wenn in einer stabilen Betriebsweise Kohlendioxid von dem· verbrauchten Reduktionsgas, welches in den Reaktor zurückgeführt wird, entfernt wird, dann kann man die Konzentration an Kohlendioxid in dem dem Reaktorwieder zugeführten Reduktionsgas auf einen Bereich von 3 bis-'4 Vol.% einstellen. Die tolerierbare

245500 6 -ν-

Wasserkonzentration kann man dann aus der Menge der Gesamtoxidationsmittel, die in dem Reduktionsgas toleriert werden, d.h. 10 bis 16 Vol.% abzüglich der Menge des vorhandenen Kohlendioxids, bestimmen. 5

Wie vorher erwähnt, wird bei den bekannten Eisenerzreduktionsverfahren,-wie es beispielsweise in US-PS .3 7 65 87 2 beschrieben wird, das aus dem Reformer abfliessende Gas in einem Abschreckkühler entwässert, bevor es mit dem in den Reaktor zurückgeführten Reduktionsgas, das gleichfalls entwässert und gekühlt wurde, kombiniert wird. Dieser kombinierte Strom wird dann auf die gewünschte Reduktionstemperatur in einer gewünschten Heizvorrichtung vor dem Einspritzen in den Reaktor erwärmt. Bei diesem Verfahren, bei dem ein nicht-stöchiometrischer Reformer verwendet wird, wird eine ausreichende Menge an Wasser, aus dem Reformer ab gas strom in dem Abschreckkühler entfernt, um die Wasserkonzentration auf ein annehmbares Niveau von annähernd 1 bis 2 Vol.% zu erniedrigen. Bei.der Verwendung eines stöchiometrischen Reformers ohne eine Wasserentfernungsstufe, hat das dem Reaktor zügeführte reformierte Gas eine maximale Wasserkonzentration von etwa 6 Vol.%. Bei einem typischen stöchiometrischen Reformer muss die Betriebstemperatur bei etwa 935⁰C liegen und das Wasserdampf-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis in dem dem' Reformer zugeführten Gas liegt bei etwa 1,2, um eine Wasserkonzentration von 6 % zu gewährleisten.

'Bei dem neuen erfindungsgemässen Verfahren kann ein

5-5 O Q 6

üblicher nicht-stöchiometrischer Reformer verwendet werden, ohne eine Wasserentfernungsstufe, indem man das aus dem Reformer abfliessende Gas mit dem zum Reaktor im Kreislauf geführten Gas, nachdem der Kreislaufgasstrom durch die Entfernung von Kohlendioxid und Wasser verbessert und in einer geeigneten Heizeinheit erwärmt würde., vereinigt. Die Kreislauf- bzw. Zirkulationsrate des verbrauchten Reduktionsgases wird, so ausgewählt,- dass die maximale Menge an Oxidationsmittel; in dem vereinigten· Reduktionsgasstrom, die dem Reaktor zugeführt wird, 16 VoI.% nicht übersteigt.

Für den Fachmann ist ersichtlich,. dass, weil Reformer typischerweise so konstruiert sind, dass sie bei einer bestimmten Temperatur betrieben werden können, es schwierig, ist, den genauen Bereich der wirksamen Be^- ' triebsternperaturen zu spezifizieren. Es. wurde festgestellt, dass man gemäss der vorliegenden Erfindung den nicht-stöchiometri.schen Reformer sehr erfolgreich bei einer Temperatur im Bereich von 85O⁰C betreiben kann.- Weiterhin liegt der wirksamste Bereich der Was- serdampf-zu-Kohlenstoff-Verhältnisse in dem· dem Reformer zugeführten Strom bei 1 ,8 bis 3.0. Das am meisten wirksame Zirkulationsverhältnis, das als das Verhältnis der-Menge- des - im Kreislauf geführten verbrauchten Reduktionsgases zu der Menge an frisch reformiertem ' Gas aus dem nicht-stöchiometrischen Reformer definiert ist, liegt im Bereich von 1,5 bis 3,0. Es wurde wei-'. terhin-festgestellt, dass man- durch sorgfältige Auswahl' und- Kontrolle des Wasserdampfrzu-Kohlenstoff-Molverhäitnissesin dem dem Reformer zugeführten Gas,

5 5 0 0 6 -

der Betriebstemperatur des Reformers,.der Temperatur des im Kreislauf geführten verbrauchten Reduktionsgases und des Zirkulationsverhältnisses die Gesamtreduktionseffizienz und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich erhöhen kann.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Schwammeisen-Produktionssystems, in welcher eine übliche, nicht-stöchiometrische Reformiereinheit verwendet wird und in welcher die Gesamteffizienz und.Wirtschaft-

lichkeit des Verfahrens maximalisiert wird, indem man das abströmende Gas aus dem Reformer mit dem verbesserten Kreislaufgas kombiniert und den kombinierten Gasstrom direkt in den Reaktor als Reduktionsgas ein

führt .

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher der kombinierte Gasstrom in

einer zusätzlichen Heizvorrichtung vor dem _: Einleiten in den Reaktor als Reduktionsgas weiter aufgeheizt wird.

. Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der in dem .

aus dem Reformer abfliessenden Gas enthaltenen Wassermenge (in %) als Funktion der

245500 δ

- ίο -

Temperatur des aus dem Reformer abströmenden Gases (in ⁰C) und dem Wasserdampf-zuKohlenstoff-Molverhältnis in der Reformerzufuhr

5

Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden am besten unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 verstanden. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung · eines Direktreduktionssystems, mit welchem man das erfindungsgemässe Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz zu Schwammeisen durchführen kann.

In Fig. 1 bedeutet die Ziffer 10 allgemein einen vertikalen Schachtreaktor mit Bewegtbett mit einer

15; Reduktionszone 12 im oberen Teil und einer Kühizone 14 im unteren Teil. Das zu reduzierende Eisenerz wird am Kopf des Reaktors 10 durch den Reaktoreinlass 16 aufgegeben und Schwainmeisen wird am Boden des Reaktors 10 durch den Reaktorauslass. 18 entfernt.

0 . ·

Im linken Teil der Fig. 1 wird frisches Reduktionsgas im Reformer 30, der ein üblicher nicht-stöchiometrischer Reformer der vorher erwähnten Art ist, erzeugt. Bei der in Fig. 1 beschriebenen Äusführungsform werden Maturgas und Wasserdampf vorerhitzt, indem man sie durch Heizschlangen im Schachtteil 32 des Reformers¹ fHessen lässt. Die Mischung aus vorerhitztem Naturgas und Wasserdampf lässt man dann über ein erhitztes Katalysatorbett im Katalysatorteil 34 des Reformers strömen, worin die Mischung dann in ein Gas überführt wird, das hauptsächlich aus

245500 6 -

Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasserdampf besteht, gemäss den folgenden Reaktionen:

CH₄ + H₂O ^ CO

CO + H₂O *> H₂

Das aus dem Reformer abströmende Gas enthält auch

alles nicht-umgesetzte Wasser. '

Die Betriebscharakteristika des Reformers werden in Fig. 3 gezeigt und zwar als Funktion der Wasserkonzentration und der Temperatur des aus dem Reformer abgeströmten Gases und dem Wasserdampf-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis in dem dem.Reformer zugeführten Gas. Der schattierte Teil in Fig. 3 zeigt den thermodynamischen Bereich, in welchem die Tendenz zu einer 0 Kohlenstoffablagerung "auf den Katalysatorrohren, des Reformers unakTeptabel hoch ist, so dass eine Korrosion der Rohre und eine Katalysatorvergiftung in: der Reformiereinheit stattfindet. Für den Fachmann ist es weiterhin ersichtlich, dass die Temperatur an der Katalysatorrohrwandung die Temperatur des reformierten Gases um annähernd 100⁰C übersteigen muss, um eine wirksame Wärmeübertragungsrate auf das Gas zu erzielen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung s form beträgt die Temperatur des aus dem Reformer abfliessenden Gases 350⁰C und dies bedeutet, dass man Baumaterialien verwendet, die Betriebstemperaturen von

245 5 00 6

- wenigstens 950⁰C aushalten. Werden in dein Reformer höhere Betriebstemperaturen erforderlich, wie im Falle eines stöchiometrischen Reformers, so müssen die für die Katalysatorrohrwandungen verwendeten Legierungen und auch der Katalysator selbst entsprechend hochwertig sein, um Temperaturen, von wenigstens 1.050⁰C auszuhalten.

Nach dem Verlassen des Reformers 30 fliesst das reformierte Gas durch das Rohr 36 zu einem Mischpunkt mit dem verbesserten Reduktionsgas-Kreislaufstrom. Bei dem in Fig. 1 gezeigten System bewirkt das durch die Reduktionszone 12 des Reaktors strömende Reduktionsgas die Reduktion des darin enthaltenen Erzes und das verbrauchte Reduktionsgas verlässt den Reaktor durch den Abgabeanschlussteil 52 und fliesst durch das Röhr 5 3 in einen wassergekühlten Abschreckkühler 54. Nach der Entfernung des Wassers aus dem Gasstrom im Abschreckkühler 54 verlässt der entwässerte Gasstrom diesen Kühler durch die Leitung 55. Das Kreislaufgas fliesst durch die Leitung 56 in den Kompressor 37, der durch das Regulierventil. 60 gesteuert wird. Das komprimierte Kreislaufgas fliesst dann durch die Leitung 4 3 und wird in die Kohlendioxid-Entfernungseinheit 40 eingegeben, in.welcher das Kreislaufgas durch die Absorption von Kohlendioxid verbessert wird. Das verbesserte Kreislaufgas tritt aus der Kohlendioxid-Entfernungseinheit 40 durch die Leitung 44 aus.und in den Erhitzer 50 -ein, in welchem es dann auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.100⁰C erwärmt wird, in Abhängigkeit von der gewünschten

24 5 5 00 6

Temperatur des dem Reaktor zuzuführenden Reduktionsgases . Einen Teil des Kreislaufgasstroms kann man durch die Leitung 55 zur Leitung 5 8 mit einem Fliesskontrollventil 66 zu einem geeigneten Verwendungspunkt ableiten.

Das erwärmte Kreislaufgas aus dem Erhitzer. 50-fliesst durch die Leitung 46 und wird mit dem frisch reformierten Reduktionsgas, das durch die.. Leitung 36 fliesst, kombiniert. Der kombinierte Gasstrom fliesst durch die Leitung 4 8 und wird in den Reaktor bei einer Temperatur im Bereich von 700 bis 1 .000⁰C. unter. Ausbildung einer Reduktipnsgaskreislaufschleife eingegeben,

Das reduzierte Erz fliesst durch den Reaktor 10 nach unten und wird mittels eines geeigneten.Kühlgases in der Kühlzone 14 des Reaktors gekühlt. .Im rechten unteren Teil der Fig. 1 wird Ergänzungskühlgas in das System durch die Leitung 80,. die mit einer automa-0 tischen Fliessüberwachungseinrichtung versehen ist, eingeleitet. Eine grosse Anzahl von Kühlgasen kann verwendet werden und die Auswahl hängt von dem Grad der Aufkohlung und der erwünschten Abkühlung ab.

Das durch die Leitung 80. fliessende Kühlgas, wird in die Kühlzone 14 des Reaktors aus der Leitung 83 eingeleitet und nach oben durch die Kühlzone strömen gelassen, um das dort vorhandene Erz zu kühlen und aufzukohlen. Das Kühlgas verlässt den Reaktor .durch die Leitung 84 und fliesst in den Abschreckkühler 86. Das gekühlte Gas verlässt den Abschreckkühler 3 6 und

245 5 00 6

fliesst durch die Leitung 88 zum Kompressor 90, der durch ein Regulierventil 92 eingestellt wird. Das komprimierte Kühlgas fliesst dann durch die Leitung 94 und vereint sich mit frischem Kühlgas aus der Leitung 80 und der kombinierte Strom wird dann in die Kühl.zone 14 des Reaktors unter Ausbildung einer Kühlgasschleife im Kreislauf geführt.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2. handelt es sich im Wesentlichen 'um das gleiche System wie in Fig. 1 und deshalb werden nur die Unterschiede zwi schen den Systemen von Fig.. 1. und 2 beschrieben. In dem Reduktionssystem der Fig. 1 beträgt die bevorzugte Gastemperatur des aus dem Reformer strömenden Gases 850⁰C-Um das gewünschte Reduktionspotential des in:die Reduktionszone des Reaktors eingeführten Reduktionsgases zu erzielen, soll die Temperatur des Reduktionsgases im Bereich von 700 bis 1.00G⁰C und vorzugsweise 830 bis 950.⁰C liegen. Bei solchen Situationen, bei denen man bevorzugt mit einer Reduktionsgastemperatur oberhalb 950°C arbeitet, benötigt man eine Heizvorrichtung 50, um den Kreislaufgasstrom auf eine Temperatur, die erheblich oberhalb -950⁰C liegt, zu erwärmen und um sicherzustellen, dass . das in den Reaktor eingeführte Reduktionsgas, das durch Kombinieren des Kreislaufgasstrcms und des frisch reformierten Gases erzeugt wurde, die gewünschte' Einlas stemperatur hat. Da Gaserhitzer, die bei Temperaturen oberhalb 1.000⁰C arbeiten müssen, erheblich teurer sind als übliche Heizvorrichtungen, die bei einer Temperatur von etwa 950⁰C arbeiten,- ist es

245500 6 -

ησ

Jk

vorteilhaft, einen zusätzlichen Erhitzer zu verwenden, um dadurch die zusätzliche Wärme, die benötigt wird, um den bereits erwärmten Kreislaufgasstrom und den Strom des frisch reformierten. Gases auf eine Temperatur von oberhalb 950⁰C zu erhitzen, bevor sie. in den Reaktor eingeführt werden, zur Verfügung • zu stellen. Ein weiterer Vorteil, der sich durch eine Zusatzheizvorrichtung ergibt,·besteht darin, dass das Verfahren flexibler wird und.auch, für so! ehe Situationen anwendbar ist, bei denen der Betrieb der primären Heizvorrichtung oder des Reformers für die Kompensation von irgendwelchen Verfahrensstörun- — gen modifiziert werden muss.

In Fig. 2 besteht der Reaktor 210 aus einer Reduktionsszene 212 und einer Kühlzone 214,. in ähnlicher Weise wie die Zonen 12 und 14 von Fig. 1. Das durch die Reduktionszone 212 strömende Reduktionsgas verlässt den Reaktor und wird durch einen Abschreckkühler, eine Kohlendioxid-Entfernungseinheit und einen Kompressor in ähnlicher Weise, wie- dies in Fig. 1 beschrieben wird, im Kreislauf geführt."Das verbesserte Kreislaufgas wird in einen ersten Erhitzer 250. eingeführt, in welchem die Kreislaufgasströme auf eine Temperatür von oberhalb 950⁰C erwärmt -werden können. Der erwärmte Kreislaufgasstrom verlässt den Erhitzer und fliesst durch die Leitung 246 und vereint sich mit frisch reformiertem Gas, welches durch.die Leitung 236 fliesst. Der kombinierte Gasstrom fliesst durch die Leitung 237 und in eine zweite oder zusätzliche Heizeinheit 250. Je nach der Temperatur des Kreislaufgasstroms und des Reformiergasstromes' und in

245 500 6

- 16

Abhängigkeit vom Zirkulationsverhältnis, wird der kombinierte Gasstrom auf die gewünschte Reduktionsgastemperatur, die so hoch wie 1.00O⁰C liegen kann, erhitzt. Das erhitzte Reduktionsgas verlässt die Heizvorrichtung 2 60 durch die Leitung 2 48 und wird dann in den-Reaktor eingegeben.

Die hier verwendeten Ausdrücke sollen die Erfindung beschreiben aber nicht begrenzen und. Äquivalente können selbstverständlich verwendet v/erden. Man kann zahlreiche Modifizierungen anwenden, ohne aus dem Bereich der Erfindung zu gelangen. So kann man anstelle des der Reformiereinheit in Fig. 1 zugeführten .Erdgases, irgendein geeignetes kohlenstoffhaltiges Gas verwenden. Ebenso kann man auch eine geeignete Leitungsanordnung vornehmen, um die zusätzliche Heizeinrichtung, die in der Ausführungsform gem'äss Fig. 2 gezeigt wird, zu umgehen, oder diese.Vorrichtung einzuschalten.

Claims

5 00 5

ERFINDUNGSANSPRUCH

1. Verfahren zum Reduzieren von teilchenförrnigem Metallerz zu Schwammmetall in einem vertikalen Schachtreaktor mit Bewegtbett, mit einer Reduktionszone, in weicher heisses Reduktionsgas aus hauptsächlich Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch einen Teil des Bettes unter Reduktion des Metallerzes zu Schwammetall fliessen gelassen-..wird , gekennzeichnet dadurch, dass man

einen ersten Strom des Reduktionsgases in die Reduktionszone ( 1 2) des Reaktors (10.) einleitet, wobei das Reduktionsgas eine. Temperatur im Bereich von 7 00 bis 1.000⁰C und einen maximalen kombinierten Wasser- und Kohlendioxidgehalt von 16 Vol.% hat,"

wenigstens einen Teil des ersten Stroms aus dem Reaktor als einen zweiten Gasstrom entfernt,

aus dem zweiten Gasstrom Wasser und Kohlendioxid 0 unter Bildung eines dritten Gasstroms entfernt,

4 5 5 0 0 6 - ie -

diesen dritten Gasstrom in eine Heizeinheit (56) einleitet,

den dritten Gasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1.000⁰C erhitzt,

einen Strom aus kohlenwasserstoffhaltigem Gas und Wasser in einer Reformiereinheit (30)..unter Bildung von Ausgleichsreduktionsgas reformiert, wobei der der Reformiereinheit zugeführte Gasstrom ein Wasser-zu-Kohlenstoff-Molverhältnis von wenigstens 1 ,8 hat,

den erhitzten dritten Gasstrom mit dem Ausgleichs- . reduktionsgas unter Ausbildung eines vierten Gasstroms kombiniert, und

den vierten. Gasstrom im Kreislauf in den Reaktor (10] ; als ersten Gasstrom zurückführt. 20
2. Verfahren gemäss Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, dass der erhitzte dritte Gasstrom mit dem Srgänzungsreduktionsgas in einem Fliessverhältnis von 1,5:1 bis 3,0:1 unter Ausbildung des vierten Stroms kombiniert wird.
3. Verfahren gemäss Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass der vierte Strom ' auf eine Temperatur im- Bereich von 700 bis 1.000⁰C vor der Kreislauf führung erhitzt, wird".

5 00 6-1,-
4. Verfahren gemäss Punkten 1, 2 oder 3', gekennzeichnetdadurch, dass die Maximaltemperatur des Ergänzungsreduktionsgases. 85O⁰C beträgt.
5. Verfahren gemäss Punkten 1,2, 3 oder 4 , gekennzeichnet dadurch, dass der Wassergehalt des ersten Reduktionsgasstromes im Bereich von 6 bis 12 Vol.%. liegt.
6. .Verfahren gemäss Punkten 1, 2, 3, 4 oder 5,

gekennzeichnet dadurch, dass der dritte Gasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 83 0 bis 910°C erhitzt wird. 15
7. Verfahren gemäss Punkten 1 bis β , gekennzeichnet dadurch, dass der kohlenwasserstoffhaltiges Gas und Wasser enthaltende Strom, der in die Reforiniereinheit eingeführt.wird, ein

20· Wasser-zu-Ko'hlenstoff-Verhältnis im Bereich von 1,8 bis 3,0 hat.
8. Verfahren gemäss Punkten 1 bis 7 , gekennzeichnet dadurch, dass das kohlenwasser-· stoffhaltige Gas Erdgas ist.
9. Verfahren gemäss Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass der vierte Gasstrom auf eine Temperatur im Bereich von 830 bis 1.000⁰C erhitzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen