Технология получения восстановительного газа в процессе хил III

Колошниковый газ, покидающий шахтную печь с температурой 300-400^îC и давлением 0,1, подвергается очистке от пыли и охлаждается в скруббере и делится на 2 потока:

1) основной поток технологического газа, который используется для конверсии природного газа в реформере, охлаждается до 60 C

2) топливный газ, который после смешивания с небольшим количеством природного газа 3%, идет на отопление горелок в реформере. Этот поток охлаждается до 42^оC, в них газ охлаждается меньше для сохранения в нем повышенного количества паров воды, которые используются в качестве конвертирующего агента при конверсии природного газа после последующих сжатий в компрессорах.

Этот газ нагревается в рекуператоре до 370Cпосле чего подвергается отчистки от соединений с помощью оксидов цинка и смешиваются с природным газом образуя питательный газ после нагрева в рекуператоре до 570C питательный газ поступает в трубы реформера где подвергается конверсии в присутствии цинкового катализатора происходит углекислотная конверсия природным газом и на выходе имеет температуру 950C и давление 0,4.

После добавления конвертируемого газа, необходимое количество газа в рекуператоре нагревается до 350^îC. Этот газ в качестве восстановительного при температуре 880-900C и давлением 0,35 вдувается в шахтную печь.

В печи газ, проходя через слой опускающихся окатышей, восстанавливает их с достижением гарантируемой степенью металлизации до 92-94 %.

Восстановительный газ, используемый в печи прямого восстановления Midrex образуется при рециркуляции части колошникового газа, отводимого из выходной трубы печи. Данный газ очищается в скруббере колошникового газа и затем сжимается, смешивается (с природным газом) и проходит через каталитические трубы. Данные трубы нагреваются в печи с огнеупорной футеровкой, называемой реформером. Процессы восстановления, которые используют природный газ, CO и H₂, необходимые для восстановления, происходят при взаимодействии реформирующего природного газа с водяным паром и/или CO₂ при повышенных температурах. Природным газом является, как правило, CH₄. Ниже приведены основные реакции конверсии, для каждой из которых требуется значительное количество тепла, и каждая оканчивается с увеличением объема:

CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂

Из соображений равновесия протекания в указанном направлении вышеуказанные реакции не должны быть завершены. Там всегда должен быть некоторый избыток H₂O в смеси для реформинга во избежание проблем с отложением углерода на трубах реформера. В результате чего в горячем реформированном газе остается H₂O и CO₂. Более эффективный реформинг может быть достигнут при содержании в горячем реформированном газе CO и H₂ около 95,0% плюс CO₂ и H₂O 5.0%.

Каталитический реформинг (конверсия) природного газа происходит при использовании никелевого катализатора при температуре в пределах от около 900 ° C - 1000 ° C. В то время как газ поднимается по трубе, он нагревается, и, таким образом, катализатор ускоряет реакции, в результате которых получается восстановительный газ. Реакции конверсии вызывают приблизительно 30% увеличения в объеме газа. После прохождения через зону восстановления, образовавшийся избыточный газ смешивается с природным газом и используется в качестве топлива в горелках реформера.

Реформер нагревается приблизительно до 1100 ° C с помощью горелок в поде реформера. Горелки, расположенные в поде реформера, обогревают трубы реформера, и газ нагревается, когда поднимается вверх по заполненным катализатором реакционным трубам. Горелки спроектированы так, чтобы сохранить относительно постоянные температуры реформера даже в режиме холостого хода, а также предотвратить повреждение оборудования, вызванное тепловыми нагрузками из-за циклического воздействия температуры. Кроме того, высокие температуры, поддерживаемые в реформере, предотвращают отложение углерода внутри реакционных труб.

Основные горелки обеспечивают тепло для питающего газа, когда тот проходит через реакционные трубы, благодаря этому могут происходить эндотермические реакции конверсии. Воздух к основным горелкам подается подогретым из системы рекуперации тепла.

Вспомогательные горелки используются для нагрева до температуры холостого хода и поддержания температуры реформера на холостом ходу. Воздух на вспомогательные горелки не подогревается.

Дымовой газ от горелок удаляется сквозь отводы дымового газа, расположенные наверху каждого отсека. Отводы соединяются с газоходами на каждой стороне реформера. Большая часть дымового газа используется в системе рекуперации тепла для подогрева воздуха для горения, питающего газа, технологического газа, природного газа и колошникового топливного газа. Часть дымового газа удаляется через отвод уплотнительного газа, расположенный на торцевой стенке реформера, и используется как инертный газ для всей установки.

Восстановительный газ на входе в шахтную печь имеет следующие параметры:

 

 

Таблица 1 - Состав восстановительного газа [%]

Химический состав, %	СО	СО2	Н2	Н2О	СН4	N2	С3Н8	С4Н10	SO2, ppmv
	33,29	2,29	53,28	5,52	4,28	1,24	0,09	0,02	2

 

- расход номинальный, 295705 нм³/час

- расход максимальный, 345294 нм³/час

- средний расход, 1600 нм³/т продукта

- температура номинальная, 881 ° C

- температура максимальная, 920 ° C

_- давление номинальное, 1,676 бар _изб.

_- давление максимальное, 2,050 бар _изб.

     

2 Расчетная часть