[发明专利]用于直接还原工艺的密封气体优化系统和方法在审
| 申请号： | 202080102311.2 | 申请日： | 2020-06-23 |
| 公开（公告）号： | CN115916355A | 公开（公告）日： | 2023-04-04 |
| 发明（设计）人： | 法伊察尔·芬努切;大卫·奥斯瓦尔德 | 申请（专利权）人： | 米德雷克斯技术公司 |
| 主分类号： | A62D3/36 | 分类号： | A62D3/36;B01J10/00;C02F1/66;C21B13/00 |
| 代理公司： | 中科专利商标代理有限责任公司 11021 | 代理人： | 吴胜周;柳春琦 |
| 地址： | 美国北卡*** | 国省代码： | 暂无信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 用于 直接 还原 工艺 密封 气体 优化 系统 方法 | ||
一种用于操作在直接还原工艺中利用的密封气体压缩机的方法和系统，其包括：监测在密封气体压缩机中使用的水流的pH水平，其中所述水流的pH水平受到与所述水流接触的重整炉烟道气流的影响，其中监测步骤在所述密封气体压缩机的上游和所述压缩机的下游中的一个或多个处进行；以及基于来自所述监测步骤的反馈对所述水流的pH水平进行调节以将所述水流的pH水平保持在预定范围内。所述方法包括将所述密封气体压缩机上游的水流的pH水平保持在7.5至10的范围内并且将所述密封气体压缩机下游的水流的pH水平保持在7.8至9.5的范围内。
技术领域
本公开内容总体上涉及用于生产直接还原铁(DRI)等的系统和方法。更特别地，本公开内容涉及用于直接还原(DR)工艺的密封气体优化系统和方法。
背景技术
DR工艺如米德雷克斯(MIDREX)DRI工艺的一个重要组件是密封气体系统，以及作为该密封气体系统的一部分的密封气体压缩机。密封气体-来源于废重整炉烟道气(转化炉烟气，reformer flue gas)-用于保护工厂免受爆炸性气体的影响，并且能够使得DR工艺有效地运行，因为大气空气被排除在还原工艺之外。优化密封气体压缩机的操作并且使相关问题最小化能够实现最佳生产率和产品质量。
对于密封气体压缩机管理的一般问题是进入的进料水流受到重整炉烟道气的组成的影响。通常，在密封气体压缩机中使用的给水是软化的洁净工业用水或反渗透(RO)水。下表1中提供了对于这样的水的简化组成分析。
表1-简化水化学
无论水源如何，重整炉烟道气中的CO2与补给水流混合并且如下形成碳酸：
CO2 (aq) + H2O ←→ H2CO3 (aq) (1)
这是一种弱酸，所以其一部分解离而产生H+离子(参见以下)，因此进入到压缩机的水流是酸性的。pH可低至4.5。
H2CO3 (aq) → H+ (aq) + HCO3- (aq) (2)
HCO3- (aq) → H+(aq) + CO3–2 (aq) (3)
在这种低的水pH下，对于碳钢和铸铁组件的腐蚀速率变得很大。在没有对水进行化学调节的情况下，设备的寿命会大大缩短。
如果使用洁净的工业用水(并且在较低程度上，如果使用软化水)的第二个问题是由于以下反应而出现的潜在结垢：
CaO + H2O → Ca(OH)2 (4)
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O (5)
在这个反应中，随着压缩的热出现，碳酸钙的沉淀增加，因为碳酸钙的溶解度与温度成反比。基于水化学(即钙离子)和pH调节化学品，结垢潜力可能有所不同，但可能是显著的。
这两个问题都是使用叶式压缩机(凸轮压缩机，lobe compressor)的DRI工厂内持续关注的问题，因为现有的处理和监测系统尚未完全消除这些问题。在常规DRI工厂的设计中，尚未开发出针对这些问题的全面解决方案。典型地，被许可人和水处理供应商已提供了一定程度的问题避免，如下所讨论的，但是在设备和工艺控制的当前状态下还没有全面解决以上反应。由于这些限制，腐蚀和结垢可能导致以下结果：
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