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收藏词条   编辑词条 普罗费尔法

创建时间:2008-08-02

一种气基直接还原炼铁方法。此法名称出于拉丁语purum  ferrum,其文字意为纯铁。它是联邦德国下莱茵•蒂森公司(ThyssenNieder•rhein)所属子公司蒂森•普罗费尔公司(Thyssen—Purofer)60年代研究的成果,并于1970年在奥伯豪森(Oberhausen)建立了半工业试验厂。该法使用气态还原剂和竖炉型反应器,其特点是采用蓄热式的催化重整炉造气,它具有转化温度高、转化的煤气质量好、转化触媒较便宜的优点。因此它可以适应多种燃料的转化,如天然气、焦炉煤气、低甲烷煤气、甲烷及采用煤制气等气体还原剂;当采用部分氧化法时,也可以用石脑油、重油制气。

普罗费尔法工艺流程如图所示。普罗费尔法是以天然气或其他燃料气为燃料,利用洗涤并经冷却后的炉顶气中的CO2或水蒸气为氧源,其转化反应式为:

            CH4+CO2—2CO+2H2

             CH4+H2O—,CO+3H2

                                                   

天然气、炉顶气或水蒸气的混合气是送入一个已经加热到1400℃的催化重整炉内,裂化夏应是在1250~1400℃的高温下进行的,裂化产物为含CO和H2及少量CO和H2O的还原气体。炉顶气中的饱和水蒸气含量可用洗涤水的温度控制,从而控制还原气中H2/CO的比例,一般此值稍高于1:1,这一比值是煤气温度也是还原气氧化度的参数,以此可以确定海绵铁中碳的含量。典型的还原气成分为:H2~49.2%;CO~43.3%;CO2~1.1%;H2O~1.2%;CH4~2.5%;N2~2.5%。由于裂化反应为吸热反应,所以当重整炉温度降到1200℃以下时要进行换炉,该炉则通过加热将温度再次升到1400℃时备用。普罗费尔法的制气系统是由两个卧式蓄热催化重整炉组成,一个用于转化还原气,另一个则在加热,其工作模式与高炉的热风炉相似,每个炉都有相应的换向阀门。重整炉内用普通黏土砖的7孔格砖砌成,催化段的砖表面浸有含镍10%~12%的催化剂,其催化层渗镍厚度为3~4Mm,每炉工作周期为40mm,两炉互换重叠并送的时间为5Min。

重整炉按轴向由预热段、催化裂化段、加热提温段、燃烧室、空气预热段和与之串联的煤气调温段组成,调温段用于使还原气的入竖炉温度波动在±10℃的范围。具体还原气的入炉温度要根据炉料软融性能来确定。由于裂化转化温度高,因此转化完全,产物气仅含少量的CO2和H2O。由于重整炉是间歇操作,所以沉积在催化剂表面的碳和对催化剂有毒害作用的硫都可以在加热期除掉,这样就可放宽对燃料气硫含量的要求,从而扩大了使用燃料气源的范围。其缺点是不连续操作,工作温度高给设备(阀门)和维护操作也带来了困难。

竖炉具有双钟密封加料装置,有利于布料和密封,适于高压操作,还原气从竖炉下部排料口上方的两侧总管各通过4个支管送入炉内,炉底两侧有集料仓,每个仓有双层密封阀,利用波纹管靠液压驱动保证可在密封下排料,热装海绵铁罐容量为40~50t,直接还原铁可热装送电炉,也可热压块存送。热海绵铁(~800℃)经对辊压块,然后再水冷至80~120℃,其金属化率>90%,尺寸(mm)为95×56×25,密度为5.8g/cm3,堆积密度为3t/m3,气孔率为20%,具有高强度,高密度和较好的抗氧化性。

1971年蒂森公司在奥伯豪森建厂,采用天然气和焦炉煤气,年产10万t。在此基础上该公司先后于1977年在伊朗阿瓦士(Ahwaz)钢厂设计建造了年产36万t海绵铁的普罗费尔直接还原铁厂,平均日产1100t,金属化率为91.7%,含碳量为1.4%,天然气单耗为12.8GJ/t,电耗为105kw•h/t。1976年在巴西瓜纳巴拉建厂,年设计能力为36万t海绵铁,用重油为还原剂,采用德士古(Texaco)部分氧化法制气,金属化率>90%,总能耗为14.65GJ/t。

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