Способ получения восстановительного газа

 

Союз Советсиии

Социапистичеснии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 935474 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04, 11. 78 (21) 2698887/23-26 с присоединением заявки М— (23) Прнорнтет—

Опубликовано 15 ° 06 ° 82 Бктллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (51)М. Кл.

С 01 В 3/32

3Ьоударстмииый комитет ссср ао делим изебретеиий и открытий (53) УДЬ 661 961 .621 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. П. Верхивкер, В. Н. Лапшов, В. Крав чей и А. Я . Столяре вский

1

Г (, r

- :з

Одесский ордена Трудового Красного,.Знамени политехнический институт,„..»„, (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА

20

Изобретение относится к прямому получению железа из руды с использованием восстановительных газов, получаемых иэ органического топлива с помощью тепла высокотемпературного ядерного реактора.

Известен способ получения .восстановительного газа путем конверсии органического топлива с использованием тепла .высокотемпературного ядерного реактора jlj.

Недостатком предложенного способа является относительно высокая степень конверсии органического топлива и, как следствие, низкий коэффициент использования тепла и топлива.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения восстановительного газа с помощью тепла ядерного реактора путем конверсии природного газа. В результате получают газ, содержащий водород, окись углерода, уклекислый газ и водяной пар. Полученный газ очищается от водяных паров, углекислого газа и, после подогрева, направляется в восстановительную печь (2).

Недостатками этого способа являются большой удельный расход природного газа и отсутствие возможности поддерживания необходимого соотношеi ния компонентов в целевом продукте.

Цель изобретения — снижение удельного расхода природного газа и поддержание необходимого соотношения компонентов в целевом продукте.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения восстановительного газа для процесса прямого восстановления железа из руды путем паровой конверсии метана с последующей очисткой полученных при этом конвертированного и колошникового газов от двуокиси углерода, выделенную после очистки продуктов конверсии двуокись углерода подают я слой твердого топлива, которое

935474 4

S IQ

25 зо

Формула изобретения

SÎ

55 подвергают газификации, а полученную при этом окись углерода смешивают с потоком конвертированных и колошниковых газов.

При этом в слой твердого топлива подают двуокись углерода в количестве 1-3,5 кмоль СОд на 1 кмоль метана, подаваемого на конверсию.

Способ позволяет значительно (до 303) снизить удельный расход природного газа на единицу получаемого продукта, снизить на 3 удельного расхода тепла в процессе, на

5Ð-60 С необходимую температуру восстановительного газа, а также возможность регулирования состава восстановительного газа путем изменения количества углекислого газа, направляемого на газификацию твердого топлива.

Пример 1. В аппарате паровой конверсии метана проводят при подводе тепла от ядерного реактора конверсию метана при соотношении:пар 3:

1 кмоль. Полученный при 1123 К и давлении 0,8 ИПа конвертированный газ направляют в генератор, а затем с помощью, например, моноэтаноламиновой очистки из него выделяют двуокись углерода, после чего газ поступает в отделитель водяного пара.

Часть полученной двуокиси углерода в соотношении 1 кмоль С02 на 1 кмоль метана, подаваемого на конверсию, подают компрессором через регенератор в газификатор. Туда же подают твердое топливо. В газификаторе при

1123 К и давлении 0,1 ИПа проводят углекислотную газафикацию твердого топлива, а окись углерода, получаемую при этом, после отделения двуокиси углерода подают на смешение с основным потоком конвертированного и очищенного от двуокиси углерода и пара колошникового газа. Подогрев восстановительного газа, полученного при смешении окиси углерода, конвертированного и колошникового газов, осуществляют вначале колошниковым газом, а затем от постороннего источника в подогревателе.

Для проведения процессов конверсии в аппарате паровой конверсии и газификации в газификаторе в эти аппараты подают горячий теплоноситель, например гелий„ нагреваемый в высокотемпературном ядерном реакторе. При этом в расчете на 148,8 кг железа/с получаемое количество восстановительного газа равно

8, 195 кмоль/с с составом, 3:

СН 3, 63, Н201,,13, С о 37, 27, Н2 57,10; Nz 0,87.

Данный состав газа не является оптимальным с точки зрения минимизации расхода восстановительного газа и теплового баланса печи восстановления железа, хотя энергетически выгоден с точки зрения суммарного расхода энергии в процессе.

Пример 2. Проведение процесса восстановления по описанной схеме при соотношении СО,: СН, = 3,0 приводит к изменению состава восстановительного газа,3: СН, 2,31, Н О 1,13; СО 63,24, Н2 32,77, N2 0,55. При этом расход восстановительного газа уменьшается до

8,069 кмоль/с (на 148,8 кг железа/с), что благоприятно сказывается на суммарных потерях, связянных с восстановительной печью. В целом, как показывают термодинамические расчеты, расход тепла несколько увеличивается.

Таким образом, оптимальное по технико-экономическим критериям соотношение СО . СН в процессе должно лежать в диапазоне 1-3,5,.

Экономический эффект по расходам на топливо для ядерно-металлургического комплекса производительностью

1О млн.т. стали в год составляет от

4,2 до 11 млн.руб в год.

1. Способ получения восстановительного газа для процесса прямого восстановления железа из руды путем паровой конверсии метана с последующей очисткой полученных при этом конвертированного и колошникового газов от двуокиси углерода, отличающийся тем, что, с целью поддержания необходимого соотношения компонентов в целевом продукте и снижения расхода сырья, выделенную после очистки продуктов конверсии двуоксиь углерода подают в слой твердого топлива, которое подвергают газификации, а полученную при этом окись углерода смешивают с потоком конвертированного и колошникового газов.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в слой твердого топлива подают двуокись углерода в количестве 1-3,5 кмоль COg. на

935474

Составитель Е.Корниенко

Редактор А. Гулько Техред 3. фанта Корректор Г. Orap

Заказ 4145/28 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

1 кмоль метана, подаваемого на конверсию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент ФРГ Н 2459876,. кл. С 21 Ь 13/02, опублик. 1976.

2. Патент США и 3976442, кл. 48-197, опублик. 1976 (прототип) .