СПОСОБ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ С УЛУЧШЕННЫМИ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКТА И ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ГАЗА

2
2
2
1. Способ производства железа прямого восстановления (DRI) из частиц оксида железа, восстанавливаемых при температуре около 750°С или выше с помощью восстановительного газа, главным образом содержащего Н и СО, который также содержит СО, НО и метан, в установке прямого восстановления, содержащей:
реактор восстановления, производящий отходящий газ;
первый контур рециркуляции отходящего газа, рециркулирующий первую часть указанного отходящего газа, содержащий
зону восстановления в указанном реакторе, образующую отходящий газ в качестве выходящего потока в результате восстановления в ней указанных частиц оксида железа,
газовый охладитель/скруббер, отделяющий воду от указанного отходящего газа, образующий в результате охлажденный и обезвоженный отходящий газ, и
2
каталитический риформер, осуществляющий риформинг первого потока углеводородсодержащего подпиточного газа с помощью окислителей, присутствующих в первой части указанного охлажденного и обезвоженного отходящего газа, подаваемого в него, для получения выходящего потока, главным образом содержащего Н и СО, при температуре порядка 750°С или выше;
второй контур рециркуляции отходящего газа, рециркулирующий вторую часть указанного отходящего газа, содержащий
указанную зону восстановления в реакторе, образующую отходящий газ в качестве выходящего потока восстановления в ней указанных частиц оксида железа,
указанный газовый охладитель/скруббер, отделяющий воду от указанного отходящего газа, образующий в результате указанный охлажденный и обезвоженный отходящий газ,
2
блок удаления диоксида углерода, осуществляющий десорбцию по меньшей мере части содержания диоксида углерода из указанной второй части указанного отходящего газа и, тем самым, образующий обедненный по СО газовый рециркулят,
2
устройство нагревания технологического газа, поднимающее температуру указанного обедненного по СО газового рециркулята с образованием выходящего потока с температурой порядка 750°С или выше, и
подачу выходящего потока из указанного риформера и выходящего потока из указанного нагревательного устройства в указанную зону восстановления в качестве указанного восстановительного газа;
отличающийся тем, что
второй поток углеводородсодержащего подпиточного газа подают в указанную вторую часть указанного охлажденного и обезвоженного отходящего газа; и
регулируют расход второго потока подпиточного газа, так что содержание углерода образованного DRI регулируется в пределах заранее заданных значений в ответ на концентрацию углеводородов в выходящем потоке горячего газа из указанного нагревательного устройства.
2. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что выходящий газовый поток из указанного риформера и выходящий газовый поток из указанного нагревательного устройства объединяют перед подачей указанного объединенного горячего газового потока в указанный реактор.
3. Способ по п. 2, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой природный газ.
4. Способ по п. 2, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой коксовый газ или газ, полученный из коксового газа.
5. Способ по п. 2, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой сингаз, полученный из угля.
6. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что регулируют расход первого потока подпиточного газа относительно расхода второго потока подпиточного газа для регулирования содержания углерода в DRI, регулируя расход второго подпиточного потока углеводородного газа таким образом, что концентрация углеводородного газа, измеренная в расчете на эквивалент метана в указанном третьем газовом потоке восстановительного газа, выходящем из указанного нагревательного устройства, находится в диапазоне 15-25 об.%.
7. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 % мас.
8. Способ по п. 6, дополнительно отличающийся тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 2 до примерно 3 % мас.
9. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что указанный второй контур рециркуляции отходящего газа обеспечивают в дополнение к существующей установке прямого восстановления, которая первоначально имела только указанный первый контур рециркуляции отходящего газа, таким образом повышая выработку DRI существующей установки восстановления без увеличения мощности существующего риформера и обеспечивая возможность улучшения регулирования и расширения диапазона содержания углерода в DRI.
10. Способ по п. 1, в котором указанный блок удаления диоксида углерода представляет собой блок химической абсорбции.
11. Способ по п. 1, в котором указанный блок удаления представляет собой блок адсорбции при переменном давлении (PSA) или вакуумной адсорбции при переменном давлении (VPSA).
2
12. Способ по п. 1, дополнительно включающий увлажнение указанного обедненного по СО газового рециркулята, в результате чего газообразные углеводороды, присутствующие в указанном восстановительном газе, подаваемом в зону восстановления, большей частью являются подвергнутыми риформингу в зоне восстановления, используя преимущество каталитического действия металлического железа в указанном реакторе восстановления.
13. Способ по п. 1, дополнительно включающий введение кислорода или обогащенного кислородом газа в указанный восстановительный газ перед его введением в зону восстановления, чтобы способствовать повышению температуры восстановительного газа при минимальном уменьшении его восстановительного потенциала.
14. Способ по п. 1, в котором указанный восстановительный газ нагревают до температуры в диапазоне от примерно 750°С до примерно 1120°С.
15. Способ по п. 8, в котором указанный восстановительный газ нагревается с помощью указанного нагревательного устройства до температуры свыше примерно 900°С и дополнительно нагревается с помощью введения кислорода или обогащенного кислородом газа в указанный восстановительный газ перед его введением в зону восстановления, чтобы способствовать повышению температуры восстановительного газа до диапазона от примерно 1000°С до примерно 1100°С при минимальном уменьшении его восстановительного потенциала.
16. Способ по п. 1, в котором указанное нагревательное устройство представляет собой огневой трубчатый нагреватель.
17. Способ по п. 1, в котором указанное нагревательное устройство представляет собой множество нагревательных трубок, расположенных в конвекционной зоне указанного риформера.
18. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой природный газ; и тем, что регулируют расход первого потока подпиточного газа относительно расхода второго потока подпиточного газа для регулирования содержания углерода в DRI, регулируя расход второго подпиточного потока углеводородного газа таким образом, что концентрация углеводородного газа, измеренная в расчете на эквивалент метана в указанном третьем газовом потоке восстановительного газа, выходящем из указанного нагревательного устройства, находится в диапазоне 15-25 об.%.
19. Способ по п. 18, дополнительно отличающийся тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 % мас.
20. Способ по п. 18, дополнительно отличающийся тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 2 до примерно 3 % мас.
21. Способ по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой природный газ; и тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 % мас.
22. Способ по п. 6, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой коксовый газ или газ, полученный из коксового газа; и тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 % мас.
23. Способ по п. 18, дополнительно отличающийся тем, что указанный углеводородсодержащий газ представляет собой сингаз; и тем, что расход указанного второго потока подпиточного углеводородного газа регулируют для производства DRI, имеющего содержание углерода в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 % мас.
2
24. Способ по п. 18, дополнительно включающий увлажнение указанного обедненного по СО газового рециркулята, в результате чего газообразные углеводороды, присутствующие в указанном восстановительном газе, подаваемом в зону восстановления, большей частью являются подвергнутыми риформингу в зоне восстановления, используя преимущество каталитического действия металлического железа в указанном реакторе восстановления.
2
25. Способ по п. 19, дополнительно включающий увлажнение указанного обедненного по СО газового рециркулята, в результате чего газообразные углеводороды, присутствующие в указанном восстановительном газе, подаваемом в зону восстановления, большей частью являются подвергнутыми риформингу в зоне восстановления, используя преимущество каталитического действия металлического железа в указанном реакторе восстановления.