炉顶气在直接还原工艺中的使用制造技术

一方面，本发明专利技术涉及用于产生直接还原铁的系统，其中将来自用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块的炉顶气的一部分在用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块的热设备中用作燃料，其中所述第二模块包括工艺气体加热单元。在各个方面，所述第二模块的所述热设备是还原气体加热器和/或蒸汽锅炉。另一方面，可以将来自所述第一模块的多个情形的炉顶气在所述第二模块的所述热设备中共同用作燃料。本摘要旨在作为用于对特定技术进行检索的扫描工具并且并不旨在限制本发明专利技术。

【技术实现步骤摘要】
炉顶气在直接还原工艺中的使用本申请是2014年7月22日提交的专利技术名称为“炉顶气在直接还原工艺中的使用”的第201480047131.3号专利技术专利申请的分案申请，第201480047131.3号专利技术专利申请对应于国际申请PCT/IB2014/002508，所述国际申请于2016年2月25日进入中国国家阶段。相关申请的交叉引用本申请要求2013年7月22日提交的美国临时申请No.61/857,182的权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。背景可以通过多种系统和方法来实现从铁矿石或氧化铁生产金属铁。通过在称为直接还原铁的工艺中使氧化铁与还原剂直接接触而进行直接还原氧化铁广泛应用于工业。直接还原(“DR”)工艺通过在低于这些工艺中所涉及的任何材料的熔融温度的温度下从矿石中除去相关氧气来从金属矿石或金属氧化物产生金属。由于直接还原工艺而获得的产物被称为直接还原铁(“DRI”)并且是高度金属化铁产物。虽然使用DR工艺产生金属化铁具有许多优点，但这些工艺消耗大量燃料例如煤、天然气、甲烷或合成气，这些燃料既用作还原气体的来源，又用作热设备的燃料源。此外，所利用的大量燃料最终燃烧，其中所燃烧燃料的相对量取决于若干因素，包括：部分为了控制DR系统中的还原气体的操作压力、生产率和输入天然气的质量。燃料燃烧不仅仅经济效率低下，而且对环境有害，因为这表示温室气体的来源。尽管DR生产系统和工艺取得了进步，但当前可用技术中燃料的使用依然存在相当大的效率低下。这些需求和其它需求通过本专利技术得到满足。概述根据本专利技术的目的，如在本文所体现和概括地描述，本专利技术一方面涉及用于产生直接还原铁的系统，其中将来自用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块的炉顶气的一部分在用于通过直接还原方法还原氧化铁的第二模块的热设备中用作燃料，其中第二模块包括工艺气体加热单元。一方面，公开了氧化铁还原系统，该氧化铁还原系统包括：(a)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，该第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；其中第一模块在操作期间产生金属铁并且经由炉顶气出口排出炉顶气流；以及(b)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块，该第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉；其中第二模块在操作期间产生金属铁；其中第二模块在操作期间产生金属铁；其中第二模块包括工艺气体加热单元；并且其中第二模块被配置来从第一模块接收炉顶气作为第二模块的热设备的生热气体。另一方面，本专利技术涉及氧化铁还原系统，该氧化铁还原系统包括：(a)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，该第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口，其中第一模块在操作期间产生金属铁并且经由炉顶气出口排出炉顶气流；(b)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块，该第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉；其中第二模块在操作期间产生金属铁；其中第二模块包括工艺气体加热单元；并且其中第二模块被配置来从炉顶气容纳模块接收炉顶气流作为第二模块的热设备的生热气体；以及(c)用于储存来自第一模块的炉顶气的炉顶气容纳模块，该炉顶气容纳模块包括接纳炉顶气流动路径的气体容纳槽、来自气体容纳槽的炉顶气流动路径、在来自气体容纳槽的炉顶气流动路径上操作的压缩器和从炉顶气容纳槽到燃烧烟道的炉顶气流；其中炉顶气容纳模块被配置来从第一模块接收炉顶气流。另一方面，本专利技术涉及还原氧化铁的工艺，该工艺包括以下步骤：(a)利用用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块产生炉顶气，该第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；其中第一模块在操作期间产生金属铁并且经由炉顶气出口排出炉顶气；(b)传送来自用于还原氧化铁的第一模块的炉顶气；c)将炉顶气接收到用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块中，该第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉；其中第二模块在操作期间产生金属铁；并且其中第二模块包括工艺气体加热单元；以及(d)使炉顶气燃烧以在第二模块的热设备中生成热量。另一方面，本专利技术涉及用于还原氧化铁的工艺，该工艺包括以下步骤：(a)利用用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块产生炉顶气，该第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；其中第一模块在操作期间产生金属铁并且经由炉顶气出口排出炉顶气；(b)将炉顶气从炉顶气出口传送到炉顶气洗涤器；(c)将离开炉顶气洗涤器的炉顶气分到多个炉顶气流动路径中；(d)将多个炉顶气流动路径中的一个传送到气体容纳槽；(e)将来自炉顶气容纳槽的炉顶气传送到分液罐；(f)将来自分液罐的炉顶气传送到至少一个微粒过滤器；(g)将炉顶气分到再循环流动路径和第二模块炉顶气流动路径中；(h)将再循环流动路径传送到气体冷却器，并且随后将所冷却的气体传送到气体容纳槽；(i)将第二模块炉顶气流动路径传送到用于还原氧化铁的第二模块；(j)将炉顶气接收到用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块中，该第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉；其中第二模块在操作期间产生金属铁；并且其中第二模块包括工艺气体加热单元；以及(k)使炉顶气燃烧以在第二模块的热设备中生成热量。虽然可以在特定法定类别诸如系统法定类别描述和要求本专利技术各方面，但这仅仅是为了方便起见并且本领域技术人员应理解，可以在任何法定类别描述和要求本专利技术的每一方面。除非另外明确说明，否则绝不意味着将本文阐述的任何方法或方面视为要求其步骤按照特定顺序执行。因此，当方法权利要求没有在权利要求或说明书中具体陈述这些步骤受限于特定顺序时，决不意旨在任何方面可推测出顺序。这同样适用于对任何可能的未表述过的基础的解释，包括：关于步骤的安排或操作流程的逻辑实质；从语法组织或标点符号导出的清晰含义；以及在本说明书中描述的各方面的数量或类型。附图简述结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的多个方面，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1示出了具有第一铁还原模块1和第二铁还原模块2的氧化铁还原系统的流程图，其中第二铁还原模块被配置来从第一铁还原模块接收炉顶气100。图2示出了具有第一铁还原模块1、第二铁还原模块2和输出气体储存模块3的氧化铁还原系统的流程图，输出气体储存模块被配置来从第一铁还原模块接收炉顶气100并且第二铁还原模块被配置来从输出气体储存模块接收炉顶气。图3示出了具有多个第一模块(1a、1b、1c和1d)的氧化铁还原系统的流程图，这些第一模块被配置来将炉顶气(100a、100b、100c和100d)传送到输出气体储存模块3，该输出气体储存模块进而被配置来将炉顶气传送到第二铁储存模块2。图4示出了输出气体储存模块3a的过程图。图5示出了输出气体储存模块3b的过程图。图6示出了输出气体储存模块3c的过程图。图7示出了本专利技术的可以用于输出气体储存模块例如输出气体储存模块3a、3b或3c的输出气体储存槽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化铁还原系统，所述系统包括：/n用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，所述第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；/n其中在操作期间，所述第一模块产生金属铁并且经由所述炉顶气出口排出炉顶气流；/n被配置来从所述第一模块接收炉顶气的输出气体储存模块；以及/n用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块，所述第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉，其中所述第二模块在操作期间产生金属铁；/n其中所述第二氧化铁还原模块被配置来从所述输出气体储存模块接收炉顶气；/n其中所述第二模块包括工艺气体加热单元和热设备；以及。/n

【技术特征摘要】
20130722 US 61/857,1821.一种氧化铁还原系统，所述系统包括：
用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，所述第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；
其中在操作期间，所述第一模块产生金属铁并且经由所述炉顶气出口排出炉顶气流；
被配置来从所述第一模块接收炉顶气的输出气体储存模块；以及
用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块，所述第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉，其中所述第二模块在操作期间产生金属铁；
其中所述第二氧化铁还原模块被配置来从所述输出气体储存模块接收炉顶气；
其中所述第二模块包括工艺气体加热单元和热设备；以及。


2.如权利要求1所述的系统，其中将离开所述炉顶气洗涤器的所述炉顶气流分到多个炉顶气流动路径中。


3.如权利要求2所述的系统，其中所述多个炉顶气流动路径中的一个是输出炉顶气流，其中所述输出炉顶气流被引导到所述第二模块。


4.如权利要求3所述的系统，其中所述输出炉顶气流包括第一炉顶气流量控制阀；并且其中所述第一炉顶气流量控制阀与第二炉顶气流量控制阀并行操作，所述第二炉顶气流量控制阀在传送到第一模块燃烧烟道的炉顶气流动路径上操作。


5.如权利要求3所述的系统，其中将所述输出炉顶气流传送到炉顶气容纳模块。


6.一种氧化铁还原系统，其包括以下步骤：
(a)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，所述第一模块包括第一还原气体入口、第一还原反应器和炉顶气出口；
其中在操作期间，所述第一模块产生金属铁并且经由所述炉顶气出口排出炉顶气流；以及
(b)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第二模块，所述第二模块包括第二还原气体入口、第二还原反应器、还原气体加热器和蒸汽锅炉；其中所述第二模块在操作期间产生金属铁；
其中所述第二模块包括工艺气体加热单元和热设备；并且
其中所述第二模块被配置来从所述第一模块接收所述炉顶气流作为所述第二模块的热设备的生热气体；并且
其中所述第二模块的所述热设备包括还原气体加热器，其中热设备的燃烧器是双喷头燃烧器；并且其中所述双喷头燃烧器被配置来并行使用两个燃料源。


7.如权利要求6所述的系统，其中所述两个燃料源是来自所述第一模块的所述炉顶气和第二可燃气体的外部来源。


8.一种氧化铁还原系统，所述系统包括：
(a)用于通过直接还原工艺还原氧化铁的第一模块，所述第一模块包括第一还原气体入口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·H·阿尔耐泽，
申请(专利权)人：沙特基础工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA