专利名称:高级烃类的重整的制作方法
本申请涉及的是将戊烷和高级烃重整为作为还原气体使用的还原剂一氧化碳和氢气。一般用这类气体借助还原气体将金属氧化物直接还原成金属形式。本发明特别适用于将颗粒状的铁或氧化物直接还原成铁。目前，直接还原铁的各种工艺所用的气体如天然气主要由甲烷，同时还带有一部分乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)所组成。天然气还含某些高级烃、戊烷(C5H12)己烷(C6H8)、庚烷(C6H18)等。
目前世界上很多地方都可得到天然气，其中高级烃(这里指C5或碳原子数更多的烃)的浓度有所增加。要将这些高级烃按理配比进行重整往往是困难的，在重整催化剂上不沉积碳即使这类高级烃浓度变低，要按理想配比进行重整也是困难的。
为研制合适的催化剂以及从气体燃料中提取高级烃类所用的工业设备继续进行了研究。然而理想的情况是利用含有高级烃类的天然气而不必进行特殊的处理或用特殊的催化剂来进行这种处理。
本发明是直接还原金属氧化物的一种方法，即在鼓风炉中利用含高级烃类的气体来直接进行还原的方法。
本发明的主要目的是提供一种无需任何特殊处理和任何特殊的重整催化剂把庚烷和高级烃类用于直接还原工艺中的一种方法。
本发明中，在直接还原鼓风炉内，含高级烃的天然气通过部分热的炉料，然后排出并重整。由于用作催化剂的炉料表面积大。所以高级烃类在鼓风炉内被裂解而且部分被重整。高级烃的裂解使之部分重整为一氧化碳和氢气，与此同时碳沉积在炉料上，由于在成品中常常希望含有碳，所以这是一个优点。然而，主要优点还在于碳的沉积发生在还原炉内而不是在重整炉内。
请参看下面的详细说明及附图对本发明则会更好地了解图1是本发明的方法中用的鼓风炉直接还原工艺流程的略图，此流程是热排料。
图2是类似图1的流程图，图中表明利用本发明方法的另一种方案将流程是冷排料。
参看图1，鼓风炉10带有供料装置，如图示，炉顶部有供料管12，在底部有放料或排料管14。呈块状或丸状的氧化物颗粒经供料管12加入鼓风炉内，以形成填充床炉料16，经处理的炉料的排出来控制。
通过许多布置在炉壁上的进(气)口向炉内输入热还原气的热环气管20位于炉中端。第二个环气管24位于热还原气管20的上方，它通过带有控制阀29的管通28与含高级烃的工艺气源和/或天然(煤)气源26相连。优选的情况是安装4个28这样的管通，每个管通向环气管的供气范围为四之一。气体入口24安装在炉壁四周这样，每一个管道28与环气管24的四分之一(90°扇形)相通。按顺序启动阀门29以向环气管24的90°扇形区或多个90°扇形区送气。热气出口30位于鼓风炉顶部。气管32连接在30和冷却一涤气器34之间，其上带有排气管36。下面的第二个气体出口38位于炉料料线40的顶部和上部出口30的高度之间。它与和涤气器44相连的管道42相通。从涤气器44出来的气体经管道46、压缩器48和管子50后进入含有许多耐热合金重整管56的重整炉54，图上仅示出了一个重整管，每个重整管56都装填有如氧化铝这样的陶瓷重整催化剂，一般说来至少部分浸渍以镍。这些重整管都是封闭的，它们在有耐热材料衬的重整炉左5内，重整炉内设有加热器60，图中仅示出了一个加热器，这些加热器加热重整管和其中的重整催化剂。
经重整的气体管线64把重整炉54的重整气体的出口和环气管20连接起来形成了一个完整的气体循环。顶部的气体燃料经管道67从体系中排出，最好用这部分气体燃料作加热重整炉的主要燃料。
由于鼓风炉10在排料前没设有冷却炉料的设施，所以图1的实施方案中经排料管14排出的是热排的金属化颗粒。
气源26含高级烃类的气体和/或天然气经管线38送到环气管24。由于重整气体向上流动，而炉料向下降落，经下面的环气管20送入的重整气体有较多的部分是通过炉料的中心而移动，所以含高级烃类的气体混合物往往会沿炉壁流动。按顺序启动阀门29，当关闭一个29时鼓风炉内90°扇形内的上升的热还原气体使炉料的上部分预热；当该阀门29再开启时，含高级烃的气体混合物通过上述预热的炉料，于是该高级烃裂解，同时开始热重整为氢和一氧化碳，生成一些水、二氧化碳和游离碳，游离碳沉积在炉料中的颗粒上。部分重整气体从炉顶下面的出气口38和管道42排出，然后在涤气器44中冷却和洗涤，通过管道50送到重整器54。热的，废高级烃(劣质炉顶气)从出气口30排出，再经管道32到冷却一涤气器34，然后经管道36排出，再与来自管道46的，经冷却的、洗涤的、部分重整的工艺气体混合。由于在体系中膨胀，所以有一定量的炉顶气体燃料形成，该气体燃料经管道67排走并送到重整炉燃烧器60。如有需要，可将天然气源70的添加的天然气燃料送到管线67。
另一变更后的实施方案示于图2，在鼓风炉110内，它用冷却系统的气体把金属化的产物冷却后再经管路114排放。这时，来自气源126的工艺气体和/或天然气通过环气管道120下的一点向鼓风炉内送气，热炉料使高级烃类部分重整和裂解，然后使这些气体因废的冷却气一道从炉内排出。
参看图2，鼓风炉110带有一输入热还原气的环气管道120。热的废炉顶气经位于炉料线140和炉顶部之间的废气出口130从炉顶部排出，管线132与冷却洗涤器134相连，从洗涤器出来的经净化的冷却气体通过压缩器148和管线150再通过冷却气体分配器152送入鼓风炉的冷却区。位于冷却气分配器152上方的气体收集器154从炉中去除部分的重整气和废的冷却气体，此气体混合物通过冷却气出口158、冷却器106、压缩器161然后进入具有理想比例的重整炉162。
工艺气体或天然气通过环气管道170送入鼓风炉110。
在运行中，由下降的热炉料加热工艺气体而冷却气体收集器154将其向下拉，在这里它与热的冷却气体相混合，该混合物经出口158从体系排出然后在洗涤器一冷却器160内净化、冷却、送到重整炉162。
由此可见在图2的实施方案中，会有高级烃类的工艺气体与废的冷却气体一道被重整。在本发明的两个实施方案中，含有高级烃类的工艺气体在送入按理想配比的重整炉前，鼓风炉中的热的炉料物质已将工艺气体部分重整和裂解。
从上所述显然本发明提供了在直接还原工艺中利用戊烷和高级烃类而无需任何特殊处理和任何特殊重整催化剂的方法。
采用本发明实施方案的变体也是可能的因此，根据本发明的范围对于本发明优选和更改的实施方案都作了详细说明，特别应当明白的是本发明并不因此而受到限制，它的范围仅仅由下面的权利要求
来限定。
权利要求
1.一种利用含戊烷或高级烃类的处理的燃料气体还原金属氧化物为金属化物质的方法，该方法包括a、在竖式鼓风炉上部装填粒状金属氧化物材料形成料线较高的粒状炉料，构成粒状金属氧化物材料流经一般竖式鼓风炉的重力流，而金属化产物从所说的炉底排出，b、从所说炉的中部向所说鼓风炉中的所说重力流材料送入还原气体混合物，c、使所说的还原气体混合物成逆流流经所说的重力流材料，还原氧化物材料为金属化产物，形成经反应的炉顶气体，d、从所说炉的顶部排走所说的经反应的炉顶气体，e、在大于输入还原气体高度的地方向所说的炉内送入含高级烃类的处理过的燃料气体，f、使含所说高级烃类的处理过的燃料气体向上流经所说的炉料，g、在高于炉料线和低于除去经反应的炉顶气体出口的高度处，排除大部分含所说高级烃类的所说处理过的气体，h、净化和洗涤所说的炉顶气体和所说的处理过的气体，i、合并所说的净化和洗涤的炉顶气和处理过的气体，使该合气体通过比例合理的重整炉以形成重整的气体，和j、通过环气管把所说的重整气体送入所说的鼓风炉。
2.根据权利要求
1的一种方法，其中用所说的经净化、冷却的劣质高级烃废炉顶气作燃料以加热所说的比例合理的重整灶。
3.根据权利要求
1的一种方法，其中把所说的含有高级烃类的处理过的燃料气体按顺序输入该炉的周围。
4.一种利用含戊烷和高级烃的处理过的燃料气体使金属氧化物还原为冷却的金属化物质的方法，所说的方法包括a、把粒状金属氧化物材料装填于所说的鼓风炉的上部构成一使颗粒状金属氧化物材料流经一般竖式鼓风炉的重力流，从所说的炉底排走金属化产品；b、在所说炉的中部，把热的还原气体输入所说鼓风炉中的所说的材料重力流中；c、使所说的还原气体混合物逆流流经所说的重力流材料中，还原氧化物材料为金属化产物，并形成炉顶气体，d、净化和冷却所说的排出的炉顶气体，e、在低于输入还原气体的高度处，向所说的炉内送入所说的经净化和冷却的炉顶气体作为冷却气体，使所说的冷却气体通过在所说炉中指定为冷却区的部分，f、在低于输入还原气体的高度，高于冷却区的高度处送入含有高级烃的天然气，g、使所说的含所说高级烃类的天然气向下流经所说的炉料，从而变热、部分重整和裂解，同所说的冷却气体一道除去含有所说高级烃类的所说的处理的气体，并形成气体混合物，h、使所说的气体混合物通过合理比例的重整炉以形成热的还原气体混合物，和i、通过环气管道向所说的鼓风炉内输入热的重整还原气体混合物。
5.根据权利要求
4的一个方法，其中用所说的部分经净化的、冷却的废炉顶气体作燃料以加热所说的混合比例合理的重整炉。
6.根据权利要求
4的一个方法，其中将所说的含高级烃类的处理过的燃料气体按顺序输入该炉的周围。
专利摘要
利用戊烷和高级烃类在鼓风炉中进行直接还原而无需任何特殊的处理和任何特殊的重整催化剂的一种方法，具体地说是在鼓风炉中使这含高级烃气体裂解和部分重整变成配比理想的气体以直接还原金属氧化物的方法。
文档编号C21B13/00GK85106482SQ85106482
公开日1987年3月18日 申请日期1985年8月20日
发明者查尔斯·沃尔特·桑森贝彻 申请人:米德雷克斯鹿特丹国际公司苏黎世分公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan