此法名稱出於拉丁語purum ferrum，其文字意為純鐵。它是聯邦德國下萊茵·蒂森公司(ThyssenNieder·rhein)所屬子公司蒂森·普羅費爾公司(Thyssen-Purofer)60年代研究的成果，並於1970年在奧伯豪森(Oberhausen)建立了半工業試驗廠。該法使用氣態還原劑和豎爐型反應器，其特點是採用蓄熱式的催化重整爐造氣，它具有轉化溫度高、轉化的煤氣質量好、轉化觸媒較便宜的優點。
基本介紹
- 中文名：普羅費爾法
- 外文名：PuIofer process
- 學科：冶金工程
- 領域：工程技術
簡介,轉化反應式,天然氣、爐頂氣或水蒸氣的混合氣,重整爐,豎爐,發展歷史,
簡介
普羅費爾法是一種氣基直接還原連續鑄鋼的煉鐵方法。此法名稱出於拉丁語purum ferrum，其文字意為純鐵。它是聯邦德國下萊茵·蒂森公司(ThyssenNieder·rhein)所屬子公司蒂森·普羅費爾公司(Thyssen-Purofer)60年代研究的成果，並於1970年在奧伯豪森(Oberhausen)建立了半工業試驗廠。該法使用氣態還原劑和豎爐型反應器，其特點是採用蓄熱式的催化重整爐造氣，它具有轉化溫度高、轉化的煤氣質量好、轉化觸媒較便宜的優點。因此它可以適應多種燃料的轉化，如天然氣、焦爐煤氣、低甲烷煤氣、甲烷及採用煤制氣等氣體還原劑;當採用部分氧化法時，也可以用石腦油、重油制氣。
轉化反應式
普羅費爾法是以天然氣或其他燃料氣為燃料，利用洗滌並經冷卻後的爐頂氣中的CO2或水蒸氣為氧源，其轉化反應式為：
CH4+CO2-2CO+2H2
CH4+H2O-CO+3H2
天然氣、爐頂氣或水蒸氣的混合氣
天然氣、爐頂氣或水蒸氣的混合氣是送入一個已經加熱到1400℃的催化重整爐內，裂化反應是在1250~1400℃的高溫下進行的，裂化產物為含CO和H2及少量CO和H2O的還原氣體。爐頂氣中的飽和水蒸氣含量可用洗滌水的溫度控制，從而控制還原氣中H2/CO的比例，一般此值稍高於1:1，這一比值是煤氣溫度也是還原氣氧化度的參數，以此可以確定海綿鐵中碳的含量。典型的還原氣成分為:H2~49.2%;CO~43.3%;CO2~1.1%;H2O~1.2%;CH4~2.5%;N2~2.5%。由於裂化反應為吸熱反應，所以當重整爐溫度降到1200℃以下時要進行換爐，該爐則通過加熱將溫度再次升到1400℃時備用。普羅費爾法的制氣系統是由兩個臥式蓄熱催化重整爐組成，一個用於轉化還原氣，另一個則在加熱，其工作模式與高爐的熱風爐相似，每個爐都有相應的換向閥門。重整爐內用普通黏土磚的7孔格磚砌成，催化段的磚表面浸有含鎳10%~12%的催化劑，其催化層滲鎳厚度為3~4Mm，每爐工作周期為40mm，兩爐互換重疊並送的時間為5Min。
重整爐
重整爐按軸向由預熱段、催化裂化段、加熱提溫段、燃燒室、空氣預熱段和與之串聯的煤氣調溫段組成，調溫段用於使還原氣的入豎爐溫度波動在±10℃的範圍。具體還原氣的入爐溫度要根據爐料軟融性能來確定。由於裂化轉化溫度高，因此轉化完全，產物氣僅含少量的CO2和H2O。由於重整爐是間歇操作，所以沉積在催化劑表面的碳和對催化劑有毒害作用的硫都可以在加熱期除掉，這樣就可放寬對燃料氣硫含量的要求，從而擴大了使用燃料氣源的範圍。其缺點是不連續操作，工作溫度高給設備(閥門)和維護操作也帶來了困難。
豎爐
豎爐具有雙鐘密封加料裝置，有利於布料和密封，適於高壓操作，還原氣從豎爐下部排料口上方的兩側總管各通過4個支管送入爐內，爐底兩側有集料倉，每個倉有雙層密封閥，利用波紋管靠液壓驅動保證可在密封下排料，熱裝海綿鐵罐容量為40~50t，直接還原鐵可熱裝送電爐，也可熱壓塊存送。熱海綿鐵(~800℃)經對輥壓塊，然後再水冷至80~120℃，其金屬化率>90%，尺寸(mm)為95×56×25，密度為5.8g/cm3，堆積密度為3t/m3，氣孔率為20%，具有高強度，高密度和較好的抗氧化性。
發展歷史
1971年蒂森公司在奧伯豪森建廠，採用天然氣和焦爐煤氣，年產10萬t。在此基礎上該公司先後於1977年在伊朗阿瓦士(Ahwaz)鋼廠設計建造了年產36萬t海綿鐵的普羅費爾直接還原鐵廠，平均日產1100t，金屬化率為91.7%，含碳量為1.4%，天然氣單耗為12.8GJ/t，電耗為105kw·h/t。1976年在巴西瓜納巴拉建廠，年設計能力為36萬t海綿鐵，用重油為還原劑，採用德士古(Texaco)部分氧化法制氣，金屬化率>90%，總能耗為14.65GJ/t。
