Устройство для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд


 

B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2596253:

ПРАЙМЕТАЛЗ ТЕКНОЛОДЖИЗ АУСТРИА ГМБХ (AT)

Изобретение относится к устройству для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд. Устройство имеет восстановительный реактор, смонтированное выше по потоку относительно восстановительного реактора устройство для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством, установленное ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительное устройство, сконфигурированное для регулирования количества технологических газов, и устройство для регулирования давления, которое таким образом размещено перед местом присоединения подводящего трубопровода к перепускному трубопроводу для технологических газов, в частности так называемого отходящего газа, что уровень давления поддерживается постоянным в устройстве для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством. Изобретение обеспечивает сокращение капитальных затрат, а также эксплуатационных расходов, в частности на электроэнергию. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд. При этом установка для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, металлов, в частности, железа, имеет по меньшей мере один восстановительный реактор (например, реакторную систему с псевдоожиженным слоем, шахтный восстановительный реактор с неподвижным слоем или, например, шахтный восстановительный реактор для процесса MIDREX® и т.д.), смонтированное выше по потоку относительно восстановительного реактора устройство для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством и установленное ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительное устройство. При этом необходимые для получения металлов прямым восстановлением руд технологические газы частично получаются рециркуляцией из самого производственного процесса и частично подаются через подводящий трубопровод, который впадает в перепускной трубопровод для технологических газов, из установки для выплавки чугуна, например, такой как установка для восстановительной плавки.

Уровень техники

Так называемое прямое восстановление металлических руд и, соответственно, металлов, в частности, железной руды и, соответственно, оксида железа, может выполняться в одной отдельной установке, так называемой установке для прямого восстановления. Такого рода установка для получения металлов прямым восстановлением и, соответственно, губчатого железа, которое также называется железом прямого восстановления (DRI = Железо Прямого Восстановления), обычно включает по меньшей мере один восстановительный реактор, например, такой как шахтный восстановительный реактор с неподвижным слоем, реакторную систему с псевдоожиженным слоем и т.д., в зависимости от того, присутствует ли восстанавливаемый металл, например, в форме кусков или мелкозернистых частиц, или, соответственно, требуется для переработки в чугун, подобные чугуну продукты или для выплавки стали и т.д.

При прямом восстановлении металлических руд и, соответственно, железной руды восстанавливаемый материал (например, металлическая руда, железная руда, оксид железа и т.д.) в кусковой форме - например, в виде кусковой руды или окатышей - или в форме мелкозернистых частиц, вводится в содержащую по меньшей мере один восстановительный реактор установку. В этом случае материал поступает в восстановительный реактор по принципу противотока с технологическим газом - так называемым восстановительным газом. При этом материал, например, такой как оксид железа, например, полностью или частично восстанавливается до так называемого губчатого железа, и восстановительный газ при этом окисляется. Восстановленный материал, например, такой как губчатое железо, тогда имеет степень металлизации от около 45 до более 95%.

Необходимые для восстановления технологические газы, например, такие как восстановительный газ, получаются, например, в плавильном газификаторе, например, при проведении способа восстановительной плавки (например, COREX®, FINEX® и т.д.), или в установке газификации угля, и предпочтительно вводятся в восстановительный реактор в его четверти от средней до нижней, или, соответственно, в случае реакторов с псевдоожиженным слоем, предпочтительно в первый реактор с псевдоожиженным слоем. Полученный, например, в плавильном газификаторе восстановительный газ предпочтительно нагрет до температуры от 750 до 1000°С, содержит пыль, а также обогащен монооксидом углерода и водородом (например, с содержанием от около 70 до 90% СО и Н2). Восстановительный газ поднимается в восстановительном реакторе вверх или, соответственно, при реакторе с псевдоожиженным слоем пропускается из реактора в реактор и при этом восстанавливает материал (например, металлическую руду, железную руду, оксид железа и т.д.), преимущественно в режиме противотока. Затем восстановительный газ в качестве так называемого отходящего газа выводится из восстановительного реактора.

С помощью присоединенного ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительного устройства (например, газопромывателя) очищается и в качестве так называемого рециркуляционного газа, по меньшей мере частично, направляется для обработки в присоединенное выше по потоку относительно восстановительного реактора устройство для разделения газовых смесей, в частности, устройство для удаления СО2 (например, методом адсорбции при переменном давлении или вакуумной адсорбции при переменном давлении и т.д.), с использованием сопряженного нагнетательного устройства. После обработки в устройстве для разделения газовых смесей газ может быть опять введен в восстановительный реактор в качестве восстановительного газа, причем необходимое в устройстве для разделения газовых смесей давление, которое создается с помощью сопряженного нагнетательного устройства (например, компрессора), опять должно быть уменьшено или, соответственно, снижено.

Наряду, например, с частичным повторным применением использованных в установке технологических газов применяется так называемый утилизируемый газ, который, например, выводится из процесса выплавки чугуна или, соответственно, процесса восстановительной плавки, например, такого как способы COREX®, или FINEX®, поскольку там он больше не может быть использован, для процесса восстановления в восстановительном реакторе. Наименование «утилизируемый газ» служит, в частности, в качестве обозначения той части так называемого колошникового газа, которая выводится из процесса восстановительной плавки или, соответственно, процесса выплавки чугуна, как правило, охлаждается и также подвергается обеспыливанию, в частности, сухому удалению пыли и, по обстоятельствам, других технологических газов, например, таких как избыточный газ из плавильного газификатора. При этом колошниковым газом обычно обозначается использованный восстановительный газ из доменной печи, плавильного газификатора или шахтного восстановительного реактора/реактора с псевдоожиженным слоем.

Если утилизируемый газ выводится из одной или многих установок восстановительной плавки, например, на основе COREX®- и/или FINEX®-процесса, для получения металла прямым восстановлением, то подобная установка обозначается как так называемая комбинированная установка. При этом утилизируемый газ через подводящий трубопровод вводится в установку для получения металла прямым восстановлением и, соответственно, железа и используется в имеющемся в каждом случае восстановительном реакторе (например, реакторной системе с псевдоожиженным слоем, шахтной восстановительной печи, шахтном восстановительном MIDREX®-реакторе и т.д.), причем подводимый утилизируемый газ может быть смешан с рециркуляционным газом из установки для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа.

Правда, обычно между подводимым утилизируемым газом и технологическими газами установки для получения металла прямым восстановлением возникает разность давлений, и, соответственно, это может вести к величинам давления при введении утилизируемого газа, которые могут иметь значение от около 0,8 до около 2 бар (0,08-0,2 МПа) избыточного давления. В дополнение, количество подводимого из одной или многих установок для восстановительной плавки утилизируемого газа может колебаться, например, до 10%, вследствие чего могут возникать вариации величин расхода потока технологических газов в процессе восстановления.

Конечно, для оптимального режима функционирования процесса восстановления в установке для получения металла прямым восстановлением и, соответственно, железа необходимо приблизительно постоянное давление на входе устройства для разделения газовых смесей и, соответственно, в сопряженном нагнетательном устройстве. Обычно входное давление в нагнетательном устройстве должно быть постоянным, например, на уровне около 2 бар (0,2 МПа) избыточного давления, и, соответственно, давление на входе устройства для разделения газовых смесей должно быть постоянным на уровне, например, от около 3 до 8 бар (0,3-0,8 МПа) избыточного давления, чтобы обеспечивать эффективное и экономичное удаление СО2 из технологических газов.

В дополнение, в восстановительном реакторе предусматривается приблизительно постоянное количество восстановительного газа. Это приблизительно постоянное количество газа, и, соответственно, соотношение количества восстановительного газа и подвергаемого прямому восстановлению материала (металла, железа (DRI (железа прямого восстановления) и т.д.) при этом определяет, например, качество полученного прямым восстановлением металла или, соответственно, железа. Поэтому в зависимости от желательного качества продукта необходимо конкретно выбранное, приблизительно постоянное количество восстановительного газа в восстановительном реакторе.

Поэтому обычно в комбинированной установке для регулирования давления утилизируемого газа и, соответственно, для постоянного входного давления в сопряженном с устройством для разделения газовых смесей нагнетательном устройстве используются один или многие компрессоры. Этот компрессор или, соответственно, эти компрессоры, например, устанавливаются в перепускном трубопроводе для рециркуляционного газа и, соответственно, перед местом присоединения к подводящему трубопроводу для утилизируемого газа. В дополнение, регулирование величины расхода потока выполняется для регулировок конкретного желательного количества восстановительного газа в процессе восстановления с помощью сложного и дорогостоящего клапанного блока, который размещается между устройством для разделения газовых смесей и смонтированным выше по потоку относительно восстановительного реактора нагревательным устройством для восстановительного газа.

Этим обычно обусловливается высокий перепад давления - вследствие требуемого, относительно высокого рабочего давления в устройстве для разделения газовых смесей, в частности, при использовании вакуумной адсорбции при переменном давлении (VPSA), и относительно низкого рабочего давления в восстановительном реакторе. Так, например, при применении установки с переменным давлением и так называемого шахтного восстановительного MIDREX®-реактора в качестве восстановительного реактора вследствие необходимого в каждом случае рабочего давления теряются от около 1 до 5 бар (0,1-0,5 МПа). Наряду со значительной потерей давления вследствие регулирования величины расхода потока с помощью клапанного блока, применение одного или более компрессоров в трубопроводе для рециркуляционного газа имеет тот недостаток, что становятся относительно высокими как капиталовложения, так и расходы на техническое обслуживание установки.

Сущность изобретения

Поэтому в основу изобретения положена задача найти простое устройство для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа, с помощью которого простым путем сокращается или, соответственно, предотвращается потеря давления внутри установки, а также сокращаются затраты.

Решение этой задачи достигнуто с помощью устройства указанного вначале типа, причем для регулирования количества технологических газов приспособлено газоочистительное устройство, которое подключено ниже по потоку относительно по меньшей мере одного восстановительного реактора. В дополнение, устройство включает регулятор давления, который таким образом размещен перед местом присоединения подводящего трубопровода к перепускному трубопроводу для технологических газов, в частности, так называемого отходящего газа, что поддерживается постоянным уровень давления в устройстве для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством.

Основной аспект предлагаемого согласно изобретению технического решения состоит в том, что регулирование давления технологических газов, в частности, для смеси рециркуляционного газа (= отходящего газа в перепускном трубопроводе и, соответственно, трубопроводе для рециркуляционного газа установки) и подводимого утилизируемого газа из установки для выплавки чугуна, в частности, установки для восстановительной плавки, например, на основе COREX®- и/или FINEX®-процесса, производится посредством устройства для регулирования давления, например, такого как управляемый редукционный клапан, турбодетандер и т.д. Тем самым, несмотря на колебания давления, прежде всего в подводящем трубопроводе для утилизируемого газа, обеспечивается постоянство давления на уровне около 2 бар (0,2 МПа) избыточного давления на входе сопряженного с устройством для разделения газовых смесей нагнетательного устройства (например, компрессора) и, соответственно, постоянство уровня давления в устройстве для разделения газовых смесей (например, на адсорбционной основе (V)PSA и т.д.). Благодаря этому не требуются компрессоры в перепускном трубопроводе и, соответственно, трубопроводе для рециркуляционного газа, и снижаются как капитальные затраты, так и расходы на техническое обслуживание установки для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа. Также сокращаются текущие эксплуатационные затраты благодаря уменьшенному потреблению электроэнергии в установке.

Для управления и, соответственно, регулирования количества технологических газов, в частности, восстановительного газа, который в конечном итоге поступает в восстановительный реактор, используется присоединенное ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительное устройство (например, газопромыватель и т.д.). Для этого газоочистительное устройство имеет устройство для регулирования величины расхода потока, например, такое как проходной клапан, регулируемая трубка Вентури и т.д. С помощью этого устройства для регулирования величины расхода потока тогда определяется то количество технологических газов, которое очищается в газоочистительном устройстве и протекает через него. Тем самым может быть достигнута экономия на сложном и дорогостоящем клапанном блоке, который устанавливается для регулирования величины расхода потока между устройством для разделения газовых смесей и присоединенным выше по потоку относительно восстановительного реактора нагревательным устройством для восстановительного газа. Наряду с экономией затрат, благодаря регулированию количества и величины расхода потока посредством газоочистительного устройства, могут сокращены или, соответственно, предотвращены потери давления внутри установки для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа. В идеальном случае, соответствующее изобретению устройство также может быть использовано в разнообразных восстановительных реакторах, например, таких как реакторные системы с псевдоожиженным слоем, шахтный восстановительный реактор с неподвижным слоем или шахтный восстановительный MIDREX®-реактор.

Кроме того, также является предпочтительным, когда регулирование количества технологических газов в газоочистительном устройстве конфигурировано таким образом, что подводимое в восстановительный реактор количество технологических газов регулируется и поддерживается постоянным. С помощью устройства для регулирования величины расхода потока, предусмотренного в газоочистительном устройстве, может быть очень простым путем установлено количество восстановительного газа для применяемого в данной ситуации восстановительного реактора. В дополнение, регулирование количества и, соответственно, величины расхода потока в присоединенном ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительном устройстве имеет то преимущество, что может быть оптимизирована разность давлений (например, типично между 0,3 и 0,5 бар (0,03-0,05 МПа)) для газоочистительного устройства в отношении промывающей способности.

Одно предпочтительное усовершенствование соответствующего изобретению устройства дополнительно для регулирования давления имеет перед устройством для регулирования давления выпускной трубопровод, через который могут быть отведены избыточные количества технологического газа, в частности, в качестве утилизируемого газа из установки для получения металлов прямым восстановлением и, соответственно, железа. При этом предпочтительно, чтобы в выпускном трубопроводе для избыточных количеств технологического газа был предусмотрен регулировочный клапан. С помощью выпускного трубопровода, с одной стороны, может быть установлен оптимальный уровень давления в устройстве для разделения газовых смесей. В дополнение, могут быть отведены избыточные количества газа, в частности, избыточного рециркуляционного газа, в качестве так называемого утилизируемого газа установки для получения металлов прямым восстановлением руд. Тем самым может быть дополнительно отрегулировано еще более точное количество газа для восстановительного реактора, и могут быть простым путем компенсированы колебания количества утилизируемого газа, подводимого из установки для выплавки чугуна.

Является предпочтительным, когда устройство для разделения газовых смесей конфигурировано как устройство для адсорбции при переменном давлении (PSA) или как устройство для вакуумной адсорбции при переменном давлении (VPSA). Под адсорбцией при переменном давлении обычно понимается способ физического разделения газовых смесей под давлением с помощью так называемой адсорбции (= связывания, например, определенных газообразных компонентов газовой смеси, например, таких как Н2О, СО2 и т.д., веществом или так называемым адсорбентом). При получении металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа с помощью устройства для адсорбции при переменном давлении из технологических газов удаляется СО2, и тем самым они опять могут быть использованы для процесса восстановления в восстановительном реакторе и могут быть окислены.

В устройстве для адсорбции при переменном давления или «короткоциклового безнагревного адсорбционного разделения при переменном давлении» (PSA) разделяемая газовая смесь подается при повышенном давлении (например, от около 6 до 10 бар (0,6-1,0 МПа)) в устройство, которое заполнено адсорбентом, таким образом, что она протекает через него, и один или многие удаляемые компоненты (например, Н2О, СО2) адсорбируются. Оставшаяся газовая смесь покидает устройство через выпускной канал. Когда адсорбент насыщается, процесс, например, с помощью клапана или сбросом давления, переключается таким образом, что адсорбированный(-ные) компонент или, соответственно, компоненты опять десорбируются, и этот(эти) компонент или, соответственно, компоненты высвобождаются из адсорбента. Точная настройка момента переключения обычно зависит от желательной чистоты газа или, соответственно, компонента. Если действие происходит по меньшей мере при одном давлении ниже атмосферного давления, то метод называется также вакуумной адсорбцией при переменном давлении (VPSA), причем в этом методе, как правило, дополнительно требуются один или многие вакуумные насосы. При этом входное давление технологического газа для PSA- и, соответственно, VPSA-устройства создается с помощью по меньшей мере одного нагнетательного устройства, в частности компрессора, присоединенного выше по потоку относительно PSA- и, соответственно, VPSA-устройства.

Конечно, соответствующее изобретению устройство обеспечивает то преимущество, что посредством регулирования количества в газоочистительном устройстве и/или устройстве для регулирования давления может быть достигнуто более высокое так называемое давление сырьевого газа для сжатия перед разделением газовых смесей. Тем самым существует возможность использовать PSA-устройство, благодаря чему могут быть сэкономлены затраты на VPSA-устройство и, соответственно, на вакуумные насосы.

Одно целесообразное усовершенствование соответствующего изобретению устройства отличается тем, что устройство для регулирования давления состоит по меньшей мере из одного управляемого редукционного клапана, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода для так называемого утилизируемого газа из установки для выплавки чугуна, например, такой как установка для восстановительной плавки, или между первой и второй ступенями компрессора. С помощью управляемого редукционного клапана давление технологических газов, в частности, подводимого утилизируемого газа из установки для выплавки чугуна, может быть простым и экономичным путем отрегулировано на постоянный и желательный для устройства для разделения газовых смесей и, соответственно, удаления СО2 уровень давления. При этом к утилизируемому газу из подводящего трубопровода целенаправленно подводится отходящий газ или, соответственно, рециркуляционный газ из трубопровода для рециркуляционного газа, который имеет несколько более высокое давление, чтобы достигнуть желательного уровня давления на входе нагнетательного устройства, размещенного выше по потоку относительно устройства для разделения газовых смесей.

В зависимости от выбранного уровня давления в устройстве для разделения газовых смесей и используемого в данном случае восстановительного реактора (например, шахтного восстановительного реактора с неподвижным слоем, реакторной системы с псевдоожиженным слоем и т.д.), устройство для регулирования давления также может быть предпочтительно выполнено в виде турбодетандера, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода для утилизируемого газа. При этом с помощью турбодетандера может быть не только отрегулировано давление, но также может быть одновременно произведена электрическая энергия или, соответственно, компенсирована по меньшей мере часть механической энергии для сопряженного с устройством для разделения газовых смесей нагнетательного устройства (например, компрессора), например, посредством механического соединения. Этим путем может быть дополнительно сокращено потребление электроэнергии установкой для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа.

Краткое описание чертежа

Далее изобретение будет разъяснено в порядке примера с помощью сопроводительной Фигуры. Фигура 1 в качестве примера и схематически показывает конструкцию соответствующего изобретению устройства для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением, в частности, железа.

Варианты осуществления изобретения

В Фигуре 1 схематически и в качестве примера представлена конструкция так называемой комбинированной установки для получения металлов прямым восстановлением руд, в частности, железа, которая включает соответствующее изобретению устройство. В комбинированной установке утилизируемый газ 7 из установки 1 для выплавки чугуна, в частности, установки для восстановительной плавки, обычно используется в качестве восстановительного газа 9 для восстановления металлических руд, железной руды и т.д., в установке для получения металлов прямым восстановлением руд, железа и т.д.

Установка 1 для выплавки чугуна, например, такая, как представленная в Фигуре 1 установка 1 для восстановительной плавки на основе так называемого COREX®-процесса, включает по меньшей мере один шахтный восстановительный реактор 3, в котором носитель металлической руды, в частности, железной руды (кусковой руды, окатышей, агломерата), восстанавливается восстановительным газом 5 из установки 1 для восстановительной плавки. Восстановительный газ 5 из установки 1 для восстановительной плавки при этом получается в плавильном газификаторе 4 в результате газификации угля из бункера 2 с углем и рудной мелочью (и, при необходимости, с небольшим содержанием кокса) действием кислорода (90% или более).

Восстановительный газ 5 из плавильного газификатора 4 частично вводится в нижнюю часть восстановительного реактора 3 и опять выводится наверху в виде так называемого колошникового газа 6. Колошниковый газ 6 затем освобождается от грубой пыли в пылеуловителе или циклоне, охлаждается в охлаждающем устройстве и очищается в газоочистительном устройстве или газопромывателе. В трубопровод 6 для колошникового газа из установки для восстановительной плавки также впадает трубопровод, который отводит часть восстановительного газа 5 (так называемого избыточного газа). Восстановительный газ 5 также охлаждается и очищается в газопромывателе. Колошниковый газ 6 и подводимый восстановительный газ 5 затем выводятся в качестве так называемого утилизируемого газа 7 установки 1 для восстановительной плавки или, соответственно, COREX®-установки, и через подводящий трубопровод 16 подается в установку 8 для получения металлов прямым восстановлением руд.

Наряду с COREX®-процессом, в котором в ходе двухстадийного способа восстановительной плавки (= комбинации процесса прямого восстановления (предварительного восстановления, например, железной руды до губчатого железа) с плавильным процессом (основным восстановлением)) вводится металлическая руда (например, железная руда) в кусковой форме, например, такой как кусковая руда, окатыши и т.д., утилизируемый газ 7 также может быть выведен из установки 1 для восстановительной плавки на основе FINEX®-процесса или из установки для газификации угля. В FINEX®-процессе металлическая руда или, соответственно, железная руда вводится в форме рудной мелочи, и предварительное восстановление производится, например, в реакторной системе с псевдоожиженным слоем.

Утилизируемый газ 7 поступает в качестве технологического газа через подводящий трубопровод 16 в установку 8 для получения металлов прямым восстановлением руд или, соответственно, в DR-установку 8 (прямого восстановления). При этом подводящий трубопровод 16 впадает в перепускной трубопровод 14, в котором так называемый отходящий газ или рециркуляционный газ 11 из DR-установки 8 подготавливается и опять возвращается в процесс восстановления.

Утилизируемый газ 7 и рециркуляционный газ 11 вводятся в нагнетательное устройство 17, например компрессор. При этом следует отметить, что между утилизируемым газом 7 и рециркуляционным газом 11 имеется разность давлений. Утилизируемый газ при этом имеет, например, давление от 1 до 2 бар (0,1-0,2 МПа) избыточного давления. Рециркуляционный газ 11 имеет, например, давление около 2,5 бар (0,25 МПа) избыточного давления. К тому же варьирует также количество подводимого утилизируемого газа 7 (например, на 10%). Чтобы выдерживать постоянным давление на входе компрессора 17 и тем самым также в присоединенном ниже по потоку устройстве 18 для разделения газовых смесей, для которого требуется постоянное давление, например, 6 бар (0,6 МПа) избыточного давления, перед местом присоединения подводящего трубопровода 16 к перепускному трубопроводу 14 предусмотрено устройство 15 для регулирования давления. В качестве устройства 15 для регулирования давления может быть предусмотрен, например, управляемый редукционный клапан 15. Ненужный для регулирования давления и количественного выравнивания рециркуляционный газ 11 может быть, например, выведен через выпускной трубопровод 19 в качестве так называемого утилизируемого газа DR-установки 8. Этот выпускной трубопровод 19 также имеет вентиль для контроля давления.

После компрессора 17 технологический газ 7 поступает в устройство 18 для разделения газовых смесей, чтобы удалить СО2. Это устройство 18, например, при достаточно высоком уровне давления может быть конфигурировано как устройство 18 для адсорбции при переменном давлении (Адсорбция при переменном давлении (PSA)). Если, например, с учетом используемого восстановительного реактора 10 выбирается более низкое давление в устройстве 18 для разделения газовых смесей, то также может быть применено устройство 18 для так называемой вакуумной адсорбции при переменном давлении (VPSA). Затем очищенный от СО2 технологический газ нагревается в нагревательном устройстве 20 для процесса восстановления и в качестве восстановительного газа 9 направляется в восстановительный реактор 10. Часть технологического газа используется термически в печи для нагревания восстановительного газа, чтобы нагревать в значительной мере очищенный от СО2 технологический газ, и в качестве отходящего газа выдувается наружу через устройство 21 для утилизации отходящего газа.

К восстановительному газу 9 также может быть примешан еще и кислород О2 с целью частичного сгорания и связанного с этим повышения температуры. Затем восстановительный газ 9 вводится в восстановительный реактор 10, в котором находится поступающий через устройство для введения материала восстанавливаемый материал, например металлическая руда, железная руда и т.д., чтобы восстанавливать этот материал в режиме противотока. В качестве восстановительного реактора 10, в зависимости от имеющегося восстанавливаемого материала (руды в кусковой форме, окатышей, рудной мелочи и т.д.), могут быть применены шахтный восстановительный реактор с неподвижным слоем, шахтный восстановительный MIDREX®-реактор, или реакторная система с псевдоожиженным слоем.

Затем восстановительный газ 9 выводится из верхней части восстановительного реактора 10 как отходящий газ, колошниковый газ или рециркуляционный газ 11 и охлаждается в охлаждающем устройстве 12. Для очистки рециркуляционного газа 11 предусмотрено газоочистительное устройство 13, смонтированное ниже по потоку относительно восстановительного реактора 10. Газоочистительное устройство 13 имеет устройство для регулирования величины расхода потока, например, такое как проходной клапан или, соответственно, кольцевой скруббер и т.д. С помощью этого клапана в газоочистительном устройстве 13 тогда устанавливается то количество технологических газов 7, 11, которое необходимо или, соответственно, желательно для регулирования величины расхода потока или, соответственно, количества для восстановительного реактора 10. Очищенный рециркуляционный газ 11 затем через перепускной трубопровод 14 и через устройство 15 для регулирования давления опять направляется в процесс восстановления.

В зависимости от выбранного уровня давления в устройстве 18 для разделения газовых смесей и, соответственно, для удаления СО2, и в восстановительном реакторе 10 вместо управляемого редукционного клапана 15 также возможно применение турбодетандера в качестве устройства 15 для регулирования давления в перепускном трубопроводе 14. При этом с помощью турбодетандера одновременно регулируется давление и, например, производится электрическая энергия, которая может быть использована в DR-установке 8, например, для компрессора 17. Дополнительно, при более высоком выбранном давлении (например, от 3 до 6 бар (0,3-0,6 МПа) для восстановительного реактора 10 он, к примеру, может иметь меньшие габаритные размеры, и, например, выбираются меньшими габаритные размеры также устройства 18 для разделения газовых смесей, поскольку гидравлическое ограничение, в значительной мере представляющее собой обычно рабочий объемный расход потока, имеет решающее значение для пределов пропускной способности.

Список условных обозначений

1 Установка для выплавки чугуна, в частности, установка для восстановительной плавки

2 Бункер для угля и рудной мелочи

3 Шахтный восстановительный реактор

4 Плавильный газификатор

5 Восстановительный газ установки для восстановительной плавки

6 Колошниковый газ установки для восстановительной плавки

7 Утилизируемый газ установки для восстановительной плавки

8 Установка для получения металлов прямым восстановлением руд и, соответственно, железа (DR-установка)

9 Восстановительный газ

10 Восстановительный реактор с подачей материала

11 Отходящий газ, колошниковый газ или рециркуляционный газ

12 Охлаждающее устройство

13 Газоочистительное устройство с регулятором количества (например, кольцевым скруббером)

14 Перепускной трубопровод

15 Устройство для регулирования давления

16 Подводящий трубопровод для утилизируемого газа установки для восстановительной плавки

17 Нагнетательное устройство (например, компрессор)

18 Устройство для разделения газовых смесей - удаления СО2

19 Выпускной трубопровод для утилизируемого газа из DR-установки

20 Нагревательное устройство для восстановительного газа (например, печь для нагревания восстановительного газа)

21 Устройство для утилизации отходящего газа

1. Устройство для регулирования технологических газов в установке (8) для получения металлов прямым восстановлением руд по меньшей мере с одним восстановительным реактором (10), смонтированным выше по потоку относительно восстановительного реактора (10) устройством (18) для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством (17), и установленным ниже по потоку относительно восстановительного реактора (10) газоочистительным устройством (13), причем по меньшей мере часть технологических газов (7) подается через подводящий трубопровод (16) из установки (1) для выплавки чугуна, в частности, установки для восстановительной плавки, отличающееся тем, что газоочистительное устройство (13) конфигурировано для регулирования количества технологических газов (11) и что устройство имеет устройство (15) для регулирования давления, которое таким образом размещено перед местом присоединения подводящего трубопровода (16) к перепускному трубопроводу (14) для технологических газов (11), в частности, так называемого отходящего газа (11), что уровень давления поддерживается постоянным в устройстве (18) для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством (17).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулирование количества технологических газов (11) газоочистительным устройством (13) выполняется таким образом, что устанавливается и поддерживается постоянным подаваемое в восстановительный реактор (10) количество технологических газов (7, 9, 11).

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно для регулирования давления перед устройством (15) для регулирования давления предусмотрен выпускной трубопровод (19), через который могут выводиться избыточные количества технологических газов (11).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что выпускной трубопровод (19) для избыточных количеств технологических газов (11) имеет регулировочный вентиль.

5. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что устройство (18) для разделения газовых смесей выполнено как устройство для адсорбции при переменном давлении или как устройство для вакуумной адсорбции при переменном давлении.

6. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что устройство (15) для регулирования давления состоит по меньшей мере из одного управляемого редукционного клапана, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода (16).

7. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что устройство (15) для регулирования давления выполнено в виде турбодетандера, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода (16).

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство (18) для разделения газовых смесей выполнено как устройство для адсорбции при переменном давлении или как устройство для вакуумной адсорбции при переменном давлении.

9. Устройство по п. 4 или 8, отличающееся тем, что устройство (15) для регулирования давления состоит по меньшей мере из одного управляемого редукционного клапана, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода (16).

10. Устройство по п. 4 или 8, отличающееся тем, что устройство (15) для регулирования давления выполнено в виде турбодетандера, который установлен перед местом присоединения подводящего трубопровода (16).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу загрузки материала, содержащего кусковой углесодержащий материал и предпочтительно горячий железосодержащий материал, в плавильный газогенератор восстановительно-плавильной установки с обеспечением контролируемого распределения материала.

Изобретение относится к способу прямой плавки металлсодержащего материала с получением расплава металла. Расплав металла получают в емкости для прямой плавки, которая содержит ванну расплава со слоем металла, глубина которого составляет не менее 900 мм.

Изобретение относится к способу прямой плавки. Способ включает подачу (а) железосодержащего материала, (b) твердого углеродсодержащего загружаемого материала и (с) кислородсодержащего газа в резервуар для прямой плавки, содержащий ванну из расплавленного металла и шлака.

Изобретение относится к металлургии и к области переработки твердых промышленных и бытовых отходов, может быть использовано в энергетике для сжигания или газификации углей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки чугуна в агрегате для выплавки чугуна. Способ включает подачу кислородной струи технически чистого кислорода посредством кислородной фурмы в засыпку агрегата для выплавки чугуна для газификации углеродных носителей на глубину проникновения кислородной струи, обеспечивающую образование зоны циркуляции.

Изобретение относится к способу прямой плавки, который включает регулирование условий процесса в емкости для прямой плавки таким образом, что расплавленный шлак в расплавленной ванне металла и шлака имеет вязкость в диапазоне 0,5-5 Пуаз, когда температура шлака в расплавленной ванне в емкости составляет в диапазоне 1400-1550°С.
Изобретение относится к экстракции металлов из красного шлама. Красный шлам измельчают до размера частиц 5-500 мкм.

Изобретение относится к установке для производства железа прямого восстановления. Установка содержит восстановительную печь 13, устройство 16 удаления кислых газов, устройство 17 для удаления продуктов разложения, обводной контур L11 для байпасирования части бедного растворителя, подлежащего возврату из регенератора в абсорбер и фильтр 41, размещенный в обводном контуре.

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления прессованных изделий, содержащих прямо восстановленное тонкодисперсное железо (DRI) из установки (1) для восстановления в кипящем слое для прямого восстановления тонкодисперсной железной руды (2).

Изобретение относится к устройству для производства синтез-газа из биомассы путем газификации во взвешенном потоке. Устройство включает в себя топливоприготовительную установку, в которой биомассу подают в устройство грубого помола, которая ниже по течению соединена через первый шлюз с установкой для карбонизации, находящейся под давлением, для получения гидротермальным способом карбонизированного угля из биомассы.

Изобретение относится к системам и способам фракционного отделения газовой смеси, содержащей диоксид углерода. Система отделения включает в себя источник газовой смеси, содержащей по меньшей мере первый компонент и второй компонент, и сепарационную установку в гидравлической связи с источником для приема газовой смеси и по меньшей мере частичного отделения первого компонента от второго компонента, причем сепарационная установка содержит по меньшей мере одно из устройств: вихревой сепаратор и емкость высокого давления.

Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Установка для переработки ЖРО содержит узел их нейтрализации, соединенный со сборной емкостью, парогенератор, цилиндрический роторно-пленочный испаритель с рубашкой и со штуцерами ввода ЖРО, отвода концентрата и вторичного пара, ротор с закрепленными по всей его длине лопатками, распределяющими ЖРО по обогреваемой поверхности испарителя в виде тонкой пленки, линию слива конденсата первичного пара, сепаратор и конденсатор.

Изобретение относится к газонефтяной промышленности, в частности к сбору и обработке природного углеводородного газа по технологии абсорбционной осушки, и может применяться в процессах промысловой подготовки к транспорту продукции газовых и газоконденсатных месторождений.

Настоящее изобретение относится к области газохимии и касается очистки газовых потоков от кислых примесей, в частности углекислого газа. Изобретение касается способа очистки газового потока, содержащего углекислый газ.

Изобретение относится к газонефтяной промышленности, в частности к сбору и обработке природного углеводородного газа по технологии абсорбционной осушки, и может применяться в процессах промысловой подготовки к транспорту продукции газовых месторождений.

Описан способ термического дожигания отходящих газов, образующихся при получении акролеина в газофазном процессе, и термического дожигания отходящих газов, образующихся при получении синильной кислоты в газофазном процессе, отличающийся тем, что отходящие газы из процесса получения акролеина и отходящие газы из процесса получения синильной кислоты подают на совместное термическое дожигание.

Изобретение относится к устройству очистки промышленных газов. Устройство включает последовательно установленные электрофильтр, фильтрующий аппарат и аппарат химической очистки газов, далее в параллель включены камеры низкотемпературного катализа и установка искусственного гидравлического сопротивления, при этом в камере низкотемпературного катализа создается область с высокочастотным, импульсным или пульсирующим электрическим разрядом, в которую поступает первоначально очищенный газ, который затем идет в область с катализатором.

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом. Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенным в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, причем выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса, который закреплен в, по меньшей мере, трех установочных лапах, а штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: K=0,5…0,9; отношение высоты H цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты H цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли за счет увеличения площади контакта адсорбента с целевым компонентом.

Изобретение относится к химической промышленности. Смесь концентрированного раствора серной кислоты и первого раствора серной кислоты прокачивают циркуляционным насосом (3) через систему трубопровода (4) к нагревателям (2).

Изобретение относится к технологии дополнительного извлечения ценных компонентов из природного углеводородного газа и может быть использовано на предприятиях газоперерабатывающей промышленности. Способ комплексного извлечения ценных примесей из природного гелийсодержащего углеводородного газа с повышенным содержанием азота включает стадии: первого уровня очистки сырьевого потока природного углеводородного газа от механических примесей и капельной жидкости, второго уровня очистки первого потока очищенного углеводородного газа от примесей сероводорода, диоксида углерода и метанола, регенерации потока насыщенного абсорбента, отпарки кислой воды от метанола, сероводорода и диоксида углерода, компримирования и осушки низконапорных кислых газов, третьего уровня осушки, очистки от соединений ртути второго потока очищенного углеводородного газа, низкотемпературного разделения третьего потока осушенного и очищенного углеводородного газа, расширения и охлаждения деэтанизированного газа с частичной его конденсацией в «холодном боксе», криогенного деазотирования, удаления водорода из азотно-гелиевой смеси, криогенной доочистки полупродукта жидкого гелия от примесей азота, кислорода, аргона и неона, криогенного выделения гелия, адсорбционной очистки ШФЛУ, газофракционирования очищенной ШФЛУ, подготовки товарного топливного газа, хранения жидких азота и гелия в сосудах Дьюара в товарном парке. Изобретение позволяет обеспечить предварительную глубокую осушку и очистку исходного природного углеводородного газа от диоксида углерода, сероводорода, меркаптана и соединений ртути, минимизировать выбросы в окружающую среду кислых стоков и компонентов исходного природного углеводородного газа. 1 н.з., 38 з. п. ф-лы, 1 ил. 3 табл.
Наверх