SU19238A1 - Способ восстановлени железных руд и одновременного фракционировани углеводородов - Google Patents

Description

По предлагаемому способу восстано лени  железных руд и одновременного фракционировани  углеводородов руда, с целью восстановлени  ее в губчатое хблезо, пропускаетс  непрерывным потоком через печь при относительно низкой температуре, достаточной дл  производства восстановлени  руды без изменени  структуры сопровождающей ее пустой породы. ,Что же касаетс  углеводородов (например минеральные масла и смолы), то они прибавл |ютс  к непрерывно движущейс  в замкнутом пространстве руде в заранее назначенном в одном или нескольких местах, в зависимости от зоны восстановлени , благодар  чему могут фракционироватьс  и преобразовыватьс  . или иным путем обращатьс  в газы и расщепл тьс  или раздробл тьс  в присутствии руды, имеющей катализирующее вли ние, при относительно низкой температуре , без порчи путем отравлени  или угольного отложени . Дл  предупрежде и  отравл ющего вли ни  катализаторов они (руды в восстановленном или не восстановленном состо нии, либо другой каталитический материал),посто нно продвигаютс  из зоны фракционировани  или преобразовани  углеводородов и направл ютс  в восстановительную зону и через нее, где угольное отложение, остающеес  после фракционировани  или преобразовани  масла, соедин етс  с кислородом в руде дл  того, чтобы вызвать восстановление ее в губчатое железо, Печь дл  производства этого процесса может заключать в себе одну или несколько реторт, снабженных серией электрических нагревателей в виде сопротивлений, имеющих преимущественно длинное, j3Koe поперечное сечение, с целью поглощени  всего излучаемого нагревател ми тепла загрузкой дл  производства фракционировани  или преобразовани  углеводородов и восстановлени  руды при возможно малых потер х тепла п}тем излучени ; при этом потребное нагревание при восстановительном процессе получаетс  постепенно от единиц сопротивлени  до тех пор, пока не будет получено необходимого количества тепла, вместо того, чтобы нагревать печь до высокой температуры

н понпйчать се до предела необход1;мого иосстановительного процесса. Железна  руда, проход  через печь, слу; ит всегда свежим катализатором, другие же каталитические де тели могут посто нно нл  временно располагатьс  в печи пли составл ть часть ее, дл  достигксги  фракцнонировапи  или преобразовани  т желых углеводородов или выработки газа с высоким содержанием водорода или метана, или обоих вместе. В этих цел х стенки реторты могут быть выложены каталитическигл де телем, или же последний может быть пропущен через реторты вместе с железной рудой; при этом легкие углеводороды, образовавшиес  путем обработки углеводородов, введенных в реторту при наличии низкой восстанавливающей температуры и катализаторов , отход т в виде посто нных гааов, а восстановленна  руда выбрасываетс  из печи после прохождени  восстановительной зоны и охлаждени  ее у разгрузочных концов реторты.

На чертеже фиг. 1 изображает вид спереди ( астично в разрезе) предлагаемой печи; фиг. 2-частичный поперечный разрез печи по линии 2-2 на фиг. 1; фиг. 3- поперечный разрез печи в другой форме выполнени ; фиг. 4-частичный поперечный разрез одной из реторт конструкции печи, показанной, на фиг. 3; фиг. 5-схему способа подводки в реторту углеводородов; фиг. б-схему способа подводки углеводородов , пропускаемых в направлении, противоположном движению руды; фиг. 7- схему способа подводки углеводородов в реторте с двум  нагревательными зонами , при чем углеводороды привод тс  в соприкосновение с рудой только через одну из нагревательных зон; фиг. 8-схеиу реторты с отдельными .зонамипредварительного нагревани  и восстановлени ; фиг. 9 - вид печи сбоку (частично в рав-, резе), снабженной особыми средствами дл  подачи смолистого сланца или подобного ему глатериала.

Предлагаема  печь (фиг. 1) заключает в себе реторту 1, котора  простираетс  по длине печи и откръ1та в верхней своей части дл  прин ти  непрерывной массы руды. Эта реторта предпочтительно имеет пр моугольную форму и подразделена на р д меньших реторт посредством электрических нагревателей 2, расположенных поперек реторты 1 и заостренных кверху, с целью разделени  нассы руди на отдельные относительно длнинью и узкие столбы. Нагреватели 2 могут быть любой ;келательной величины и устроены любым способом при том, однако, условии , чтобы главна  масса руды расщепл лась и излучаемое нагревател ми тепло использовалось в промежутках между ними, поглоща сь окружаюги ей массой руды. В верхней своей части нагрсвателн сделаны полыми дл  помещени  в них сопротивлений 3. Стенка печи снабжена надлежащими крышками, открыва  которые , можно удал ть н устанавливать обратно элементы сопротивлени . Руда, предназначаема  дл  восстановлени , загружаетс  в печь через загрузочные ковши 5 и удал етс  через ковши 7 внизу реторты. Загрузочные и разгрузочные ковши снабжены газонепроницаемыми колпаками (клапаны б дл  ковшей 5), с целью восстановлени  руды и фракционировани  или преобразовави  углеводородов под заранее определенным желательным давлением . Поворачиванием питающего клапана 6 с различной скоростью может регулироватьс  расход руды. Углеводороды подвод тс  в реторту через серию снабженных клапанами труб 8 и 9, расположенных непосредственно выше и ниже электрических нагревателей, при чем. может быть предусмотрено любое число мест подвода углеводородов и реторты, и в действительной практике, где примен ютс  различные сорта углеводородов, заключающие в себе различные масла, и где требуютс  различные фракционировани , или преобразовани , или перегонки , кажда  часть реторты должна иметь большое число снабженных клапанами подвод щих отверстий, расположенных в различных точках по отошению к восстановительной 301ie. Трубы 9 могут быть расположены в нагревател х 2, как показано на фиг. 1, и углеводороды могут подаватьс  в донную часть нагревателей-подогреватели 10, а затем направл тьс  к клапанам 9; при этом будет происходить охлаждение восстановленной руды и нагревание углеводородов, которые после этого направл ютс  к клапанам 9 и выпускаютс  в нагретом состо нии в перепускные между ретортами каналы предпочтительно непосредственно

ПОД восстановительной зоной. Когда углеводороды введены внутрь нагревателей 2 дл  производства охлаждени  восетановлек ной руды, они будут «астью очищены, а более легкие жидкости к газы поднимутс  кверху и уйдут наружу в реторты через клапаны труб 9. Оставшиес  на месте более т желые углеводороды и смолы или иные более т желые вещества могут быть затем выпущены. Более же легкие углеводороды и газы могут быть введены в реторты или в потоки руды в точке нижке восстановительной зоны и, поднима сь кверху, вступ т в реакцию с рудой в восстановительной зоне дл  производства восстановлени  рудь. Если ввести углеводороды или иные восстановительные вещества в точке выше восстановительной зоны, полученный кокс или уголь вступит в реакцию с водородом в руде, вызыва  восстановление ее. Таким образом, из углеводородов или иных восстанавливающих веществ, прибавл емых выше восстановительной зоны, предпочтительны те, которые содержат в себе коксующиес  смолы . Снабженные клапанами трубы 8 и 9 предназначаютс  дл  пользовани  ими, если углеводороды представл ют собой жидкости; в случае а:е, если примен ютс  другие углеводороды, как напр, уголь, содержащий в себе углеводороды, смолистые сланцы, дерево, растительные продукты , свекловичный сахар, тростникова  м коть или иной подобный материал ,-углеводороды могут быть поданы в peTopTjf смешанными с рудой, при чем в этом случае трубы 8 и 9 могут быть использованы, если это желательно, дл  впедоии  дополнительных угленодородов II гсидком .

ixoiiiiiii 5 ;i;iKAr()i(4tiii ii Ko;i;yxJi IJ, блпсодлр  чему поступающа  руда при желании может быть предварительно подогрета.

На фиг.. 2 показана несколько видоизмененна  печь, в которой нижние части нагревателей 2 подразделены на серию расположенных в шахматном пор дке  кранов .12. В этогл случае углеводороды иредпочительно подвод тс  непосредственно в реторты через любую из р да труб 8 и 9 без предварительного подогрева , а воздух вводитс  в пространство с установленными экранами 12, составл ющими ;Часть нагревателей 2, и направл етс  экранами взад и вперед, что служит дл  охлаждени  восстановленкоЯ руды и в то же врем  дл  нагревани  самого воздуха. Нагретый воздух зателг направл етс  по воздухопроводам 13 дл  обтекани  ковшей 5 и, таким образо л , дл  предварительного нагревани  поступающей руды. Так как реторта I полностью закрыта, а руда и углеводороды нагреты посредством воздухипроводов , то при зтом процессе должны образоватьс  ценные газы, которые будут отводитьс  по выпускным канала; 14 наружу в какой-либо резервуар сконденсированными или использованными длп образовани  побочных продуктов.

Температура нагревателей может регулироватьс  при посредстве сопротивлений 3. Температура в |5ентральной или наиболее жаркой зоне каждой реторты может, по утверждению изобретател г, поддерживатьс  около 1800-2СОО по Ф, при чей она может значительно измен тьс  в желательных пределах, обуславливаемых потребной продукцией и качеством восстанавливаемой руды и фракционируемого углеводорода. Отдельные столбы руды относительно длинны и узки, благодар  чему они дол.жны пронизыватьс  теплом от нагревателей равномерно и насквозь. Руда, выведенна  из печи через ковши 7, будет сравнительно холодной, благодар  охлаждающему воздействию воздуха или поступающих углеводородов , и может быть подаваема без возможности окислени .

При осуществлении степеней преобразовани  углеводородов в присутствии восстанавливающей руды, такие углсподородьг , КПК мпнерг-ьное , могут (u.rrii |1од,11 гимг) U()f;( ciia(i;nriiiii.ic i;,.:i iiait.-iMH иодчодчщко трубы У пли 9 г, любол1 месте. Окислы или руда, проход щие через реторту в цел х восстаковлени , представл ют собой один каталитический материал, а хром, никель и т. п.- другой, которым MorjT быть снабжены стенки реторты, или же он может быть введен вместе с подачей железной руды в виде никелевой или хромовой дроби, проволочной сетки или иных подобных видов, которые могут быть обратно выбраны после того, как. они прошли через реторту. В некоторых случа х предпочтительно прибавл ть известное количе

стао восстановленного губчатого железа вместе с подле:кащсй восстановлению хчслс.зной рудой, в цел х подкреплени  этим путем каталитического действи  преобра:шпаии  или дроблени  углеводородов . Стенг.и реторты могут быть сделаны целиком из каталитического или же осиопного материала с добавлением катализаторов , частью прикрепленных к стенлпм в виде выкладки или обивки листами. При общем осуществлении насто щего процесса л елезнал руда вместе с другими каталитическими веществами, как напр, никель, хром, или восстановленное губчатое железо, загружаетс  в реторту. охлаждени , восстановлени  и предварительного нагревани  поддерживаютс  вокруг каждого вертикального столба руды, котора  последовател)НО проходит через зоны предварительного нагревани , восстановлени  и охлаждени . Температура нагревателей может поддерживатьс  на относительно низком уровне при посредстве электрических единиц сопротивлени , при чем наивысша  температура восстановительной зоны относительно низка по сравнению с практикой обычных доменных печей. При посредстве этих сопротивлений температура печи может постепенно подниматьс  до желаемой точки и затем с точностью может быть управл ема и поддерживаема на этой высоте, в отличие от средств нагрева, примен емых другими восстановительными рудными печами, где обычно достигаетс  относительно высока  температура в точках сжигани , котора  после этого должна быть понижена перед тем, как могут быть достигнуты сколько-нибудь хорошие результаты . Углеводороды ввод тс  в соответствующие реторты в заранее назначенных точках, и, благодар  наличию каталитических йеществ, расщепление углеводородов производитс  при относительно низких температурах, и осажденный уголь при таких дробных обработках углеводородов перейдет вместе с подлежащим восстановлению материалом в область более высоких температур (но все еще относительно низких, приблизительно до 1800 по Ф.) и будет реагировать с кислотами , имеющимис  налицо дл  восстановлени  руды и образовани  газо65разиой окиси углерода (СО). Скорость, с которой руда продвигаетс , должна быть

такова, чтобы достигалось полное восстановление ее. Руда после прохода черев восстановительную зону, расположенну близ нагревателей, подвергаетс  охлаждению , достигаемому путем пропускани  охлаждающей среды через нижнюю часть нагревателей дл  поглоп ени  при этом тепла из восстановленной руды, которое гложет быть ипаче поглощено путем прохождени  восстанавливающих газов вверх через полую нижнюю часта нагревателей. После выпуска из ковшеР 7 руда будет сравнительно холодной, при чем она может быть прин та в соответствующие резервуары в виде восстановленного губчатого жзлеза при достаточно низких температурах дл  предупреждени  окислени . При общем введении углеводородов в реторты, более т желые углеводороды будут дробно обработаны или преобразо ваны и очищены путем обращени  в пары и расщеплены и превращены в более легкие жидкости или в газы, образующие более легкие жидкости в присутствии катализаторов , которые предохран ют их от соединени  с кислородом при более низких температурах восстановлени  руды дл  образовани  вод ных паров. Таким образом, более легкие углеводороды образуютс  тогда при относительно более низких температурах в так называемых дробильных процессах рафинирозани  углеводородов, так как в непрерывно проход щей руде будет находитьс  в наличии более сильный активный каталитический материал, смешанный с рудой илк образованный в стенках реторты. Железный окисел, проход  через восстановительную зону, отдаст свой кислород наличным углю или водороду и будет восстановлен в губчатое железо, при чем кислород соедин етс  с излишками угольных отложений из углеводородов дл  образовани  окиси углерода. Как следствие этого устройства и каталитической реакции, углеводороды, если они будут введены в надлежащей точке, будут фракционированы или раздроблены; в то же врем  будет освобождено некотоэое количество водорода, соедин ющегос  с углем, который может быть освобожден путем процесса дроблени  дл  образовани  посто нного газа, напр, метана (CHi), благодар  присутствию катализатора. Таким образом,-путем посто нного про