DE3039838A1 - Verfahren und anlage zur reduktion von eisenoxid zu metallisiertem eisen - Google Patents
Verfahren und anlage zur reduktion von eisenoxid zu metallisiertem eisenInfo
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Description
80/0702
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Eisenoxid zu metallisiertem Eisen.
Die Direktreduktion von Eisenoxid, wie gesinterten Pellets oder Stückerz zu metallischem Eisen im festen Zustand hat
in den letzten Jahren in vielen Direktreduktionsanlagen der Welt eine große wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
Die Gesamtjahreskapazität dieser im Betrieb oder im Bauzustand befindlichen Anlagen überschreitet 15 Millionen
to an direktreduziertem Eisenprodukt, das in erster Linie als Einsatzmaterial für elektrische Lichtbogen-Stahlöfen
benutzt wird. Es wird angenommen, daß der Weltbedarf·an
zusätzlichem direktreduziertem Eisen mehrere Jahre lang in einem erheblichen Maße zunimmt, um den wachsenden Weltbedarf
an solchem Einsatzmaterial zu befriedigen·,· in gleichem Maße wie weitere Stahlwerke mit Elektrolichtbogenofen
gebaut werden.
Die Mehrzahl der kommerziellen Anlagen zur Erzeugung von
direktreduziertem Eisen benutzt Erdgas bzw. Naturgas als Reduktionsmittelquelle. Das Erdgas wird umgeformt, um die
Reduktionsmittel CO und H2 zu gewinnen. Die energiesparendsten
und produktivsten kommerziellen Direktreduktionsanlagen auf der Basis von Erdgas sind die Midrex-Anlagen, die eine
kontinuierliche katalytische Umformung von Erdgas enthalten, unter Verwendung von CO0 und Restwasserdampf im
gekühlten zurückgeführten Abgas des Reduktionsofens als Oxidationsmittel für den Reformer (U.S.-PS 3,748,120).
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Bei der katalytischen Reformierung (Umwandlung) von Erdgas
oder anderen Kohlenwasserstoff enthaltenden Gasen ist es
wesentlich in dem zu reformierenden Gasgemisch den Schwefel anteil sehr niedrig zu halten, um eine Schwefelvergiftung
des Katalysators zu verhindern, wie dies in der Technik des katalytischen Umformens seit langem bekannt ist. Der
maximale Schwefelanteil der zur Vermeidung einer Katalysator-Vergiftung
bei der Umformung zugelassen werden kann, liegt bei etwa 2 bis 3 ppmv (Volumenteile auf 1 Mio Volumenteile)
in dem umzuformenden Gemisch. Um diesen sehr niedrigen Pegel an Schwefel zu erzielen ist oft eine komplizierte und teure
Entschwefelung des Gases erforderlich, bevor es als Prozeßbrennstoff verwendet werden kann.
Koksofengas ist als Brennstoff in vielen Industriestaaten der Welt verfügbar. Koksofengas enthält jedoch bestimmte
schwefelhaltige Komponenten, wie COS und Thiophen.
Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen zum Entschwefeln von gasförmigem Prozeßbrennstoff für die Direktreduktion
von Eisenoxiden vorzusehen, in dem der im Brennstoff vorhandene Schwefel während des . Reduktionsprozesses mit
dem heißen, teilweise reduzierten Eisenoxid zur Reaktion gebracht wird.
Es soll ein Prozeß mit hohem Wirkungsgrad für die Direktreduktion von Eisenoxid geschaffen werden, bei dem ein
Kohlen v/asser stoff enthaltender gasförmiger Prozeßbrennstoff reformiert wird,· um Reduktionsgas zu erzeugen und bei dem
der Prozeßbrennstoff im Reduktionsprozeß entschwefelt wird, bevor er reformiert wird.
Es soll außerdem ein Direktreduktionsverfahren geschaffen
werden, das insbesondere für die Verwendung von gasförmigen Prozeßbrennytoffen geeignet ist, die organischen Schwefel
enthalten.
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Schließlich ist es ein Ziel dieser Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Ansprüche 2 bis 7
zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 8 gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung des in der US-PS 3,748,120 beschriebenen Direktreduktionsverfahrens,
wobei der Prozeßbrennstoff im Reduktionsofen durch Reaktion des im Prozeßbrennstoff vorhandenen Schwefels mit dem
heißen direktreduzierten Eisenschwamm auf neue und vorteilhafte
Welse entschwefelt wird, bevor er in den Reformer gelangt.
Im Effekt wird der im Prozeßbrennstoff enthaltene Schwefel während des Reduktionsprozesses auf das Eisen übertragen,
wobei Schwefelgehalte in einer Höhe von 4Q0 ppmv im Prozeßbrennstoff zulässig sind, ohne dem direktreduzierten
Eisenprodukt eine unerwünschte Menge an Schwefel zuzuführen. Diese in-situ-EntSchwefelung des Prozeßbrennstoffes erlaubt
bei der Direktreduktion von Eisenoxid die Verwendung von Prozeßbrennstoffen, die extern sehr schwer zu entschwefeln sind,
wie Koksofengas oder Erdgas, das organische Schwefelverbindungen enthält.
Die GB-PS 1,522,929 beschreibt einen Schachtofen, in den in
zwei vertikal verschiedenen Eintrittsebenen Reduktionsgas eingeleitet wird, wovon sich die eine Eintrittsebene an der
Peripherie des Ofens befindet und die andere etwas tiefer in der Mitte des Ofens. Bei vorliegender Erfindung wird
Reduktionsgas in zwei vertikal verschiedenen Ebenen eingeleitet. Das Reduktionsgas jeder Ebene hat jedoch eine verschiedene Zusammensetzung. Außerdem werden die beiden
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■ 9-
Gasströme mit unterschiedlichen Temperaturen eingeleitet und beide an der Peripherie des Schachtofens.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand einer Fig. näher erläutert. Die Fig. stellt schematisch
eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anlage dar. . ·■.:· :'. . ;
In der Fig. ist ein feuerfest ausgekleideter schachtförmiger
Reduktionsofen, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet mit 10 bezeichnet. Eisenoxid-Beschickungsmaterial 12 in Form
von Oxidpellets, natürlichem Stückerz oder einem Gemisch aus Pellets und Stückerz mit einer nominellen Teilchengröße
von 5 bis 30 mm wird einem Eingabetrichter 14 zugeführt
und gelangt durch ein Beschickungsrohr 16 in den Ofen, um hier eine Beschickung 17 zu bilden. Das teilchenförmige
direktreduzierte Eisenprodukt wird aus dem unteren Bereich des Ofens durch ein Austragrohr 18 mittels eines Austragförderers
20 ausgetragen. Durch die Austragsgeschwindigkeit wird die Absinkgeschwindigkeit der Beschickung 17 im Ofen
gesteuert.
Im mittleren Bereich des Ofens 10 ist ein Gaseinlaßrohr für heißes Reduktionsgas vorgesehen, das zu einer Vielzahl
von Gaseinlaßöffnungen 24 führt, die in der feuerfesten Wand des Ofens angeordnet sind. Außerdem ist ein Gaseinlaßrohr
26 für heißes Reduktionsgas vorgesehen, das zu einer Vielzahl von Gaseinlaßöffnungen 28 führt, die in der Ofenwandung
oberhalb der Einlaßöffnungen 24 vorhanden sind. Heißes vorreduzierendes Gas, das aus einem Gemisch aus
heißem reformierten Reduktionsgas und heißem Prozeßbrenngas besteht, wird durch die Einlaßöffnungen 28 eingeleitet,
strömt nach innen und dann im Gegenstrom zur herabsinkenden Beschickung nach oben. Auch das durch die Einlaßöffnungen
eingeleitete heiße Reduktionsgas strömt nach innen und im Gagenstrom zu der herabsinkenden Beschickung nach oben. Das
von den Einlaßöffnungen 24 kommende heiße Reduktionsgas
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/O-
füllt zunächst beim Aufwärtsströmen den gesamten Querschnitt
der Beschickung und wird dann etwa in der Höhe der Einlaßöffnungen 28 zufolge des durch diese öffnungen eingeführten
Stroms an heißem Reduktionsgas in den zentralen Bereich der Beschickung zusammengedrängt. Im oberen Bereich des Ofens
verschmelzen sich die beiden Gasströme und füllen den gesamten
Querschnitt der Beschickung aus. Sie treten aus der Beschickung am Beschickungsprofil 30 aus und verlassen den Ofen über das
Abgas-Auslaßrohr 32. Das den Ofen durch dieses Auslaßrohr verlassende Abgas ist ein Gemisch aus verbrauchtem Reduktionsgas
und Prozeßbrennstoffgas.
Im unteren Bereich des Ofens 10 ist ein Kühlgaskreislauf zum Kühlen des Eisenschwamms vor dem Austrag vorgesehen.
Dieser Kühlgaskreislauf enthält ein Kühlgaseinlaßrohr 34 das zu einer Kühlgasverteilereinrichtung 36 innerhalb des
Ofens 10 führt. Eine Kühlgas-Sammeleinrichtung 38 ist oberhalb der Verteilereinrichtung innerhalb des Ofens angeordnet,
ferner ein Kühlgasauslaßrohr 40 und ein äußeres Gasumlaufsystem mit einer Kühl- und Wascheinrichtung 42 sowie einem
Umlaufgebläse 44 vorgesehen.
Das den Ofen 10 durch das Auslaßrohr 32 verlassende Abgas wird in der Kühl-Wascheinrichtung 46 gekühlt und vom Staub
befreit und dann in die Leitung 48 geleitet. Der wesentliche Anteil des in die Leitung 48 eingeleiteten gekühlten Abgases
wird in einem Kompressor 50 verdichtet und dann mehreren Reformerrohren 52 aus einer hitzebeständigen Legierung
zugeführt/ von denen eine in der Zeichnung dargestellt ist. Jedesder Reformerrohre 52 ist im Rohrexntrittsbereich mit
feuerfesten Stücken gefüllt, der restliche Hauptteil ist mit einem Nickel- oder Kobaltkatalysator zum Umformen des
Gases,der im allgemeinen mit 54 bezeichnet ist, gefüllt. Die Reformerrohre sind in einen mit feuerfestem Material
ausgekleideten Reformerofen 56 eingeschlossen, der eine Vielzahl von Brennern 58 aufweist, von denen einer dargestellt
ist, sowie ein- Abgasrohr 60 zum Abführen der verbrauchten
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ORSGiNAL INSPECTED
-vT- '■
Verbrennungsgase des Brenners aus dem Reformerofen. Ein
kleinerer Anteil des gekühlten Abgases der Leitung 48 wird zusammen mit Brennstoff aus einer äußeren Brennstoffquelle
durch die Leitung 64 zu dem jeweiligen Brenner geleitet. Das verbrauchte Verbrennungsgas im Abgasrohr 60 wird in
einem nicht dargestellten Wärmetauscher dazu benutzt, die von einer Quelle 66 für jeden Brenner zugeführte Luft zur
Verbrennung vorzuheizen.
Ein Erhitzer 70 für das Prozeßbrennstoffgas, der mit einer
Vielzahl von Heizrohren 72 aus hitzebeständiger Legierung ausgerüstet ist, von denen eine dargestellt ist, dient
dazu, das von einer Quelle 74 stammende Prozeßbrennstoffgas auf zuzuheizen. Die Hitze wird dem Erhitzer mittels mehrerer
Brenner 76 zugeführt, von denen einer dargestellt 1st und die mit Brennstoff aus einer Quelle 77 und Verbrennungsluft
aus einer Quelle 78 gespeist werden. Die verbrauchten Verbrennungsgase des Brenners verlassen den Erhitzer über ein
Abgasrohr 80. Erhitztes Prozeßbrennstoffgas wird dem Reduktionsofen 10 über Leitungen 82 und 84 sowie über das Einlaßrohr 2f>
für das Vorreduktionsgas zugeführt.
Der erste, üblicherweise größere Anteil an die Reformerroh.ro
verlassendem heißen Gas wird über Leitungen 90 und 92 dem Einlaßrohr 22 für heißes Reduktionsgas als heißes reformiertes
Reduktionsgas zugeleitet. Ein zweiter überlicherweise kleinerer
Anteil an die Reformerrohre 52 verlassendem Heißgas durchströmt die Leitung 94 und das Ventil 96 und wird dann mit erhitztem
Prozeßbrennstoffgas der Leitung 84 gemischt. Das Gemisch wird
dem Ofen 10 über das Einlaßrohr 26 als heißes vorreduzierendes Gas zugeführt.
Die Temperatur des Prozeßgases muß wenigstens 600" C betragen,
vorzugsweise jedoch oberhalb 650° C liegen. Das Prozeßgas
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muß auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden, so daß das Gemisch aus Prozeßgas und erhitztem entfernten
Abgas eine ausreichend hohe Temperatur haben, um die
Direktreduktion des Eisenoxides auszuführen.
In seinem weitesten Konzept umfaßt der erfindungsgemäße
Prozeß das vollständige Mischen des Schwefel enthaltenden Prozeßgases,wie eines Koksofengases, Erdgases oder Hochofengases
mit dem heißen reformierten Reduktionsgas, um ein Reduktionsgemisch zu bilden. Dieses Gemisch wird dann durch
ein einziges Ringleitungs- und Düsensystem in die Reduktionszone des
Ofens eingeleitet. Der Prozeß kann mit der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ausgeführt werden, injdem das
Ventil 100 in der Leitung 84 geschlossen wird.
Zum Entschwefeln von Brennstoffgasen, wie Erdgas, Hochofengas
oder Koksofengas, sind zahlreiche kommerzielle Verfahren bekannt geworden, bei denen H3S {Schwefelsulfid) aus solchen
Gasen in einem einzigen Entschwefelungsschritt entfernt wird. Die Entfernung von COS (Karbonilsulfid) und organischen
Schwefelverbindungen wie Thiophen (C.H-S) machen jedoch
komplizierte und teuere mehrstufige Entschwefelungsprozesse erforderlich, um die Schwefelverbindungen zu hydrieren und
in HpS umzuwandeln bevor diese Formen von Schwefel entfernt
werden können.
Durch labormäßige Versuche wurde festgestellt, daß COS und organische Schwefelverbindungen aus den Gasen durch Reaktion
mit heißen direktreduzierten Eisenpellets in Anwesenheit von Wasserstoff entfernt werden können. Das direktreduzierte
Eisen ist bei niedrigen Temperaturen nicht wirksam zur Entfernung dieser Schwefelverbindungen, ist jedoch bei
Temperaturen um 700° C und darüber wirksam. Der exakte Mechanismus dieser Schwefelentfernung ist bisher nicht bekannt,
es ist jedoch anzunehmen, daß das heiße direktreduzierte Eisen zu einem wirksamen Katalysator zur umwandlung dieser
Schwefelverbindungen in Anwesenheit von Wasserstoff zu H3S
wird, das dann chemisch mit dem Eisen reagiert. Jedenfalls wird der Schwefel aus ,dem Gas iii das, durch Direktreduktion
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gewonnene Eisen (Eisenschwamm) übertragen.
Das in das Einlaßrohr 26 eingeleitete Gasgemisch muß zur Schwefelentfernung deshalb über 700° C liegen. Es
werden jedoch gewöhnlich höhere Temperaturen bevorzugt, da für die Direktreduktion des Eisenoxids wenigstens 8000C
benötigt werden. Einige Pellets backen bei 800° C zusammen, so daß sie bei niedrigeren Temperaturen reduziert werden
müssen. Die praktisch untere Grenze für die Temperatur des in das Einlaßrohr 22 eingeleiteten Gases ist somit 750° C.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erläutert, bei dem ein schwefelhaltiges Koksofengas als
Prozeßbrennstoffgas, sowie als Brennstoff für den Brenner des Reformerofens und des Erhitzers für das Prozeßbrennstoffgas
verwendet wird. Der Schwefelgehalt des ausgewählen Koksofengases beträgt bei diesem Beispiel 200 ppmv. Dieser Schwefelgehalt
wird im allgemeinen erhalten durch einen einfachen einzigen Schritt eines Entschwefelungsprozesses. Gas mit einem
so hohen Schwefelgehalt ist als Brennstoff für einen Brenner geeignet, obwohl es nicht als Prozeßbrennstoff zum Reformieren
geeignet ist.
Bei dem Beispiel gemäß dieser Erfindung wird heißes Reduktionsgas aus den Reformerrohren 52 durch das Einlaßrohr 22 in den
Reduktionsofen mit einer Temperatur von etwa 900° C eingeleitet. Heißes vorreduzierendes Gas, welches ein Gemisch aus
dem 900° C heißen Gas der Reformerrohre und einem 750° C heißen Koksofengas aus den Erhitzerrohren 72 ist, wird mit
einer Temperatur von etwa 800° C durch das Einlaßrohr 26 in den Reduktionsofen eingeleitet. Der Reduktionsofen ist
so bemessen, daß die Aufenthaltszeit einer Ofenbeschickung etwa 4 Stunden von der Beschickungslinie 30 bis zu den Einlaßöffnungen
28 und 6 Stunden von der Beschickungslinie 30 bis zu den Einlaßöffnungen 24 beträgt. Hierdurch wird ein
hoher Grad an Direktreduktion des Eisenoxids zu metallischem
Eisen gewährleistet, das in der Vorreduktionszone oberhalb
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-U-
der Einlaßöffnungen 28 erhalten wird sowie einem endgültigen Grad an Direktreduktion in der Reduktionszone zwischen den
Einlaßöffnungen 24 und 28. ·
In der Vorreduktionszone strömen die Reduktionsmittel CO und H- des heißen vorreduzierenden Gases und des heißen Reduktionsgases von der Endreduktionszone nach oben und reduzieren das
Eisenoxid-Beschickungsmaterial bis zu einem Metallisierungsgrad von etwa 94%. Auf der Grundlage von labormäßigen Prüfungen
und großtechnischen Untersuchungen wurde festgestellt, daß das im Vorreduktionsgas enthaltene Methan aus dem Koksofengas
während des Durchströmens der Vorreduktionszone bei 800° C nur in einem unbedeutenden Maß gespaltet wird, da in dem Gas
bereits Wasserstoff vorhanden ist. Somit enthält das verbrauchte Reduktionsgas bzw. Abgas das an der Beschickungslinie
aus der Beschickung des Ofens austritt und dann aus dem Abgasrohr
32 des Ofens Reduktionsmittel CO und H-, die noch nicht reagiert haben, Oxidationsmittel CO» und Wasserdampf, die im
Reduktionsprozeß gebildet worden sind, sowie Methan. In der Abgas-Kühl-Wascheinrichtung 46 wird der wesentliche Anteil
an Wasserdampf aus dem Abgas auskondensiert, so daß ein Gasgemisch entsteht, das..zur Reformierung in den Reformerrohren
52 geeignet ist, um heißes, frisches Reduktionsgas, zu erzeugen. In den Reformerrohren, dienen das CO2 und
der Restwasserdampf im gekühlten und gereinigten Abgas als Oxidationsmittel für die Reformierung von Methan, wie dies
In der US-PS 3,748,120 beschrieben ist.
Die -folgenden Tabellen zeigen die Ergebnisse einer umfangreichen
Prozeßanalyse des erfindungsgemäßen Verfahrens in ihrer Beziehung auf die Zeichnung. Die Daten dienen zur
Erläuterung nicht jedoch zur Begrenzung der Erfindung. Alle in der Tabelle angegebenen Werte sind auf eine metrische
Tonne des durch Direktreduktion erzeugten Eisenproduktes bezogen, das einen Metallisationsgrad von 92% und einen
Kohlenstoffgehalt von 1,5% aufweist. Dies sind weithin gültige großtechnische Standardgrößen für Eisen, das in
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Direktreduktionsanlagen auf der Basis von Erdgas gewonnen wird.
Tabelle I gibt die für den Prozeß erforderliche Brennstoffzufuhr an. Koksofengas hat einen höheren Heizwert von
4618 kCal/Nm3.
Brennstoffzufuhr
Prozeßgas 2.82 Gcal
Reformerbrenner 0.07 u
Brenner des Erhitzers 0.032 //
Gesamtbrennstoffbedarf 3.21 Gcal
Tabelle II gibt die Gasdurchsätze in dem Prozeß in Normalkubikmetern
pro Stunde an den in der Zeichnung angegebenen Stellen an.
Gas Ort Durchsatz
Vom Reformer
Zu den unteren Einlassen
Reformiertes Gas zu den oberen Einlassen
Erhitztes Prozeßgas Gasgemisch zu den oberen Einlassen
Abgas
Rückführgas
Gaszufuhr zum Reformer Rückführgas zum Reformerbrenner
90 | 1320 |
92 | 922 |
94 | 398 |
82 | 609 |
84 | 1007 |
32 | 1901 |
48 | 1525 |
52 | 1085 |
64 | 440 |
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Tabelle III gibt die Gasanalysen in Prozenten an den angegebenen
Stellen an.
Gas
Reformiertes Gas Prozeßbrennstoff Zu den oberen Einlassen
Abgas
Gereinigtes Rückführgas
Tabelle III | CO | 1 | CO | 2 | H2 |
Stelle | 32,9 | 1 | 2, | 5 | 51,5 |
90 | 6,8 | 1, | 8 | 54,3 | |
82 | 17,1 | 2, | 1 | 53,2 | |
84 . | 13,4 | 2, | 4 | 34,3 | |
32 | 16,7 | 5, | 5 | 42,7 | |
48 | |||||
Gas
Reformiertes Gas
Pro2eßbrennstoff Zu den oberen Einlassen Abgas
Gereinigtes Rückführgas
H2O | CH4 | N2 Sc |
5,1 | 1,9 | 6,2 |
3,0 | 28,7 | 5,4 |
3,8 | 18,1 | 5,7 |
23,4 | 10,5 | 6,0 |
4,5 | 13,1 | 7,5 |
Schwefel (ppm)
200 121
Durch den Schwefelübergang aus dem Prozeßbrennstoffgas
werden dem metallisierten Eisenprodukt etwa 0,018 % Schwefel zugefügt. Dieser Anteil liegt unterhalb der zulässigen
Grenze von 0,03 % für die Verwendung von Eisenschwamm in elektrischen Lichtbogenofen zur Stahlherstellung.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Erdgas anstelle
von Koksofengas als Prozeßbrennstoffgas verwendet, dann ist die erforderliche Volumenmenge an Erdgas etwa halb
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ORIGINAL INSPECTED
so groß, wie die des Koksofengases infolge des nahezu zweifachen Heizwertes des Erdgases. Damit ist im Erdgas
ein Anteil von nahezu 400 ppmv an Schwefel zulässig, ohne daß dem Eisenerzeugnis eine zu große Menge an Schwefel
zugefügt wird.
Prozeßbrennstoffgase, wie Koksofengas und Erdöldämpfe enthalten
ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie beim katalytischen
Umformen Probleme wegen Kohlenstoffablagerung ergeben können.
Das vorliegende Verfahren dient neben der Entschwefelung des Prozeßbrennstoffgases auch dazu, solche ungesättigten
Kohlenwasserstoffe in Methan oder andere gesättigte Kohlenwasserstoffe
im Reduktionsofen vor dem Reformieren umzuwandeln und damit die Probleme der Kohlenstoffablagerung während des
Reformierens zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die unmittelbare
Anwendung von schwefelhaltigen Prozeßbrennstoffgasen bei
der Direktreduktion von Eisenoxiden.
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Leerseite
Claims (9)
1. Verfahren zur Reduktion von Eisenoxid zu metallischem
Eisen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Bilden einer durch Schwerkraft absinkenden Beschickung aus teilchenförmigem Eisenoxidmaterial in einem im
allgemeinen senkrechten Schachtofen durch Chargieren dieses Materials in den oberen Bereich des Schachtofens
und Entfernen des metallisierten Eisenproduktes aus dem unteren Bereich des Ofens;
b) Auswählen eines schwefelhaltigen Prozeßgases aus der Gruppe Koksofengas, Erdgas und Hochofengas;
c) Erhitzen des Prozeßgases auf eine Temperatur von wenigstens 600° C;
München: R. Kramer Dipl.-ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . E. Hollmann Dlpl.-Imj.
Wiesbaden: P. O. Blun-.bach Dlpl.-Ing. ■ P. Bergen Prof Dr, jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirncr Dipl.-lnQ. Dlpl.-W.rlny.
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d) Mischen des erhitzten Prozeßgases mit heißem reformierten Reduktionsgas zur Bildung eines heißen Reduktionsgasgemisches;
e) Einleiten des Reduktionsgasgemisches in die Beschickung
des Schachtofens zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Ofens;
f) Bilden einer Strömung des Reduktionsgasgemisches im Gegenstrom
zu dem durch Schwerkraft absinkenden Material der Beschickung;
g) Entfernen des aus dem Reduktionsgasgemisch entstandenen Abgases aus dem Ofen, Kühlen und Waschen des entfernten
Abgases; und
h) Erhitzen des entfernten Abgases in Gegenwart eines Katalysators
zur Bildung des heißen reformierten Reduktionsgases.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsgasgemisch in den Reduktionsofen mit einer Temperatur
mit wenigstens.700° C eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernte Abgas auf eine Temperatur von wenigstens 750° C
erhitzt wird.
4. Verfahren zur Reduktion von Eisenoxid zu metallischem Eisen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Bilden einer durch Schwerkraft absinkenden Beschickung aus teilchenförmigem Eisenoxidmaterial durch Chargieren
dieses Materials in den oberen Bereich eines im allgemeinen senkrechten Schachtofens mit einer oberen Vorreduktionszone,
einer mittleren Reduktionszone und einer unteren Kühlzone und Entfernen des metallisierten Eisenproduktes
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aus dem unteren Bereich des Ofens;
b) Einleiten eines ersten Reduktionsgases in die Beschickung am unteren Ende der Vorreduktionszone;
c) Einleiten eines zweiten Reduktionsgases in die Beschickung
am unteren Ende der Reduktionszone;
d) Bilden eines ersten und eines zweiten Reduktionsgasstrome:j
im Gegenstrom zu dem durch Schwerkraft absinkenden Materialstrom zur Reduzierung des Eisenoxids;
e) Entfernen des aus den Reduktionsgasströmen erhaltenen
Abgases aus dem Ofen, Kühlen und Reinigen dieses Abgases;
f) Reformieren des Abgases zu einem reformierten Reduktionsgas durch Erhitzen des gekühlten gereinigten Abgases in
Gegenwart eines Katalysators;
g) Einleiten eines ersten Teils des reformierten Gases in die Beschickung als zweites Reduktionsgas;
h) Erhitzen eines schwefelhaltigen Prozeßgases aus der Gruppe Koksofengas, Erdgas und Hochofengas; und
i) Mischen eines zweiten Teils des reformierten Gases mit dem Prozeßgas zur Bildung des ersten Reduktionsgas.
5- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Reduktionsgas in die Vorreduktionszone mit einer
Temperatur von wenigstens 700° C eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas auf eine Temperatur von wenigstens 600° C
erhitzt wird.
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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet/ daß das zweite Reduktionsgas in die
Reduktionszone mit einer Temperatur von wenigstens 750° C eingeleitet wird.
8. Anlage zur Direktreduktion von Eisenoxiden zu einem metallischen Eisenprodukt gekennzeichnet durch die.
folgenden Merkmale:
a) einen im allgemeinen senkrechten Schachtofen;
b) eine Einrichtung zum Chargieren von teilchenförmigen Eisenoxidmaterial in den oberen Bereich des Ofens
zur Bildung einer Beschickung und einer Einrichtung zum Entfernen des metallisierten Eisenproduktes aus
dem unteren Bereich des Ofens, wodurch ein kontinuierlicher durch Schwerkraft bewirkter Materialfluß der
Beschickung durch den Ofen erzeugt wird;
C) einen ersten Reduktionsgaseinlaß zwischen dem oberen
und dem unteren Ende des Ofens;
d) einen zweiten Reduktionsgaseinlaß zwischen dem ersten Reduktionsgaseinlaß und dem oberen Ende des Ofens;
e) einen Abgasauslaß am oberen Ende des Ofens;
f) eine mit dem Abgasauslaß verbundene Einrichtung zum
Kühlen und Reinigen des Abgases;
g) einen Reformerofen mit einem Katalysator, der Rohre
enthält zur Bildung von gasförmigen Gasreduktionsmitteln, einen mit der Einrichtung zum Kühlen und Reinigen verbundenen
Einlaß in den Reformer und einen Auslaß aus dem Reformer, der mit dem ersten und zweiten Reduktionsgaseinlaß
des Reduktionsofens in Verbindung steht;
130020/0681
GRlGiNAL INSPECTED
h) einen Prozeßgaserhitzer;
i) eine mit dem Erhitzer in Verbindung stehende Prozeßgasquelle; und
j) eine Leitung, die mit dem Erhitzer und dem zweiten
Reduktionsgaseinlaß verbunden ist.
Reduktionsgaseinlaß verbunden ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem ersten Reduktionsgaseirilaß und dem unteren
Ende des Ofens eine Einrichtung zum Kühlen des metalli sierten Eisenproduktes vorgesehen ist.
130020/0683
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4351513A (en) * | 1981-01-29 | 1982-09-28 | Midrex Corporation | Direct reduction of iron using coke oven gas |
US4608240A (en) * | 1983-11-04 | 1986-08-26 | Hylsa, S.A. | Method for the desulfurization of hydrocarbon gas |
US4536213A (en) * | 1984-09-10 | 1985-08-20 | Mildrex International, B.V. | Reforming of higher hydrocarbons for metal oxide reduction |
AT382166B (de) * | 1985-05-13 | 1987-01-26 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur direktreduktion von teilchenf¯rmigem eisenoxidhaeltigem material |
US4897113A (en) * | 1985-09-23 | 1990-01-30 | Hylsa, S.A. | Direct reduction process in reactor with hot discharge |
US4734128A (en) * | 1985-09-23 | 1988-03-29 | Hylsa, S.A. | Direct reduction reactor with hot discharge |
US4834792A (en) * | 1986-08-21 | 1989-05-30 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for producing hot sponge iron by introducing hydrocarbon for carburizing into reduction zone |
WO2000022175A1 (en) * | 1998-10-09 | 2000-04-20 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Direct reduced iron hot/cold discharge system |
IT1302815B1 (it) * | 1998-12-11 | 2000-09-29 | Danieli & C Ohg Sp | Procedimento ed apparato per la riduzione diretta di minerale diferro con iniezione ottimizzata del gas riducente |
IT1302814B1 (it) * | 1998-12-11 | 2000-09-29 | Danieli & C Ohg Sp | Procedimento e relativo impianto integrato per la produzionedi acciaio mediante riduzione diretta di ossidi di ferro |
IT1302811B1 (it) | 1998-12-11 | 2000-09-29 | Danieli & C Ohg Sp | Procedimento e relativo apparato per la riduzione direttadi ossidi di ferro |
WO2001014598A1 (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-01 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Direct reduced iron discharge system |
ITMI20050731A1 (it) * | 2005-04-22 | 2006-10-23 | Danieli Off Mecc | Forno di riduzione |
JP2009507134A (ja) * | 2005-08-30 | 2009-02-19 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 鉱石還元方法、ならびに酸化チタンおよび鉄金属化生成物 |
CN1995402B (zh) * | 2006-01-06 | 2011-11-16 | 伊尔技术有限公司 | 利用焦炉气等将氧化铁直接还原成金属铁的方法 |
CA2618411C (en) | 2007-01-16 | 2013-12-03 | U.S. Steel Canada Inc. | Apparatus and method for injection of fluid hydrocarbons into a blast furnace |
AT505490B1 (de) * | 2007-06-28 | 2009-12-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von eisenschwamm |
WO2009052066A1 (en) | 2007-10-15 | 2009-04-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Ore reduction process using carbon based materials having a low sulfur content and titanium oxide and iron metallization product therefrom |
CN101871031B (zh) * | 2010-06-01 | 2011-08-03 | 中国石油大学(北京) | 一种利用焦炉气制还原气生产海绵铁的方法及设备 |
KR20140054314A (ko) | 2011-08-20 | 2014-05-08 | 에이치와이엘 테크놀로지즈, 에스.에이. 데 씨.브이. | 석탄으로부터 유도된 가스를 이용하여 직접환원철을 제조하는 방법 |
EP2794932B1 (de) | 2011-12-21 | 2019-05-01 | HYL Technologies, S.A. de C.V. | Verfahren und anlage zur herstellung von direkt reduziertem eisen mithilfe eines koksofengases |
CN105505494A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-04-20 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种利用焦炉煤气制取富甲烷气用于冶金还原铁的工艺 |
FI3412780T3 (fi) * | 2016-02-05 | 2024-07-11 | Nippon Steel Corp | Menetelmä vetypitoisen pelkistyskaasun syöttämiseksi masuunin kuiluosaan |
DE102021112208A1 (de) | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz |
DE102021112922A1 (de) | 2021-06-02 | 2022-12-08 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz |
SE546071C2 (en) * | 2021-11-30 | 2024-05-07 | Hybrit Dev Ab | A system for direct reduction of iron ore to sponge iron |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2628447A1 (de) * | 1976-06-24 | 1978-01-05 | Krupp Gmbh | Schachtofen zur direktreduktion von eisenerzen |
DE2850053A1 (de) * | 1977-11-17 | 1979-07-05 | Hylsa Sa | Verfahren zum reduzieren von teilchenfoermigem metallerz |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3909446A (en) * | 1972-03-31 | 1975-09-30 | Nippon Kokan Kk | Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes |
US3844766A (en) * | 1973-12-26 | 1974-10-29 | Midland Ross Corp | Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels |
US4054444A (en) * | 1975-09-22 | 1977-10-18 | Midrex Corporation | Method for controlling the carbon content of directly reduced iron |
DE2810657C2 (de) * | 1978-03-11 | 1980-01-24 | Hamburger Stahlwerke Gmbh, 2103 Hamburg | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen |
GB2016124B (en) * | 1978-03-11 | 1982-06-09 | Hamburger Stahlwerke Gmbh | Rocess and apparatus for the direct reduction of iron ores |
JPS602362B2 (ja) * | 1980-08-25 | 1985-01-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化鉄の直接還元製鉄方法 |
-
1979
- 1979-10-22 US US06/086,980 patent/US4270739A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
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- 1980-10-22 DD DD80224694A patent/DD153701A5/de unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2628447A1 (de) * | 1976-06-24 | 1978-01-05 | Krupp Gmbh | Schachtofen zur direktreduktion von eisenerzen |
DE2850053A1 (de) * | 1977-11-17 | 1979-07-05 | Hylsa Sa | Verfahren zum reduzieren von teilchenfoermigem metallerz |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE885802A (fr) | 1981-02-16 |
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MX154673A (es) | 1987-11-18 |
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