X
   
 
    • هدر یاد داشت ها و مقالات

    • کاهش میزان H2S در گاز فرآیند احیای مستقیم میدرکس
      نویسنده: غلامعلی منصوریان، مدیر فن آوری تولید احیا، شرکت فولاد خوزستان، g.mansourian@ksc.ir - معصومه بندری میدانی، کارشناس ارشد فن آوری تولید احیا، شرکت فولاد خوزستان، m.bandari@ksc.ir
      تاریخ انتشار: ۱۳۹۱/۱۰/۰۴

      یکی از روش های مرسوم تولید بار فلزی مورد نیاز کوره های قوس الکتریک، احیای مستقیم به روش میدرکس است که در آن سنگ اکسید آهن، ابتدا به گندله با تخلخل مناسب تبدیل شده و سپس توسط گازهای احیا کننده CO و H2 ، که خود در محفظه ای به نام ریفرمر و در مجاورت کاتالیزورهای نیکل تولید می شوند، تحت عملیات احیا قرار می گیرد. وجود گاز H2S در گاز خوراک ریفرمر در حد بیش از 5ppm باعث مسموم شدن کاتالیست ها، کاهش ظرفیت ریفرمر و در نهایت، کاهش ظرفیت تولید آهن اسفنجی می شود. مقادیر نسبتأ بالای H2S در گاز خوراک واحد میدرکس فولاد خوزستان باعث شد راه های حذف H2S از گاز فرایند مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.
      سنگ آهن های مورد استفاده در صنعت تولید فولاد ، به طور معمول حاوی مقادیر متفاوتی از گوگرد در محدوده صفر تا یک درصد هستند. واحدهای مصرف کننده که از روش میدرکس برای احیای اکسید آهن استفاده می کنند، بر اساس نوع سنگ مورد استفاده به خصوص میزان گوگرد موجود در آن طراحی می شوند، تا در نهایت گندله با مقدار مناسبی از گوگرد در حدود 005/0 – 003/0 درصد تولید و به واحدهای احیا ارسال شود. در شرکت فولاد خوزستان که طراحی کارخانه گندله سازی آن براساس مصرف سنگ آهن با گوگرد بالا صورت نگرفته است، وجود گوگرد زیاد در سنگ و عدم حذف مناسب آن در مرحله گندله سازی، باعث بالابودن گوگرد باقیمانده در گندله های اکسید آهن می شود. گوگرد موجود در گندله در مرحله احیا توسط گاز H2 تبدیل به H2S شده و وارد گاز فرایند می شود. سپس با تبدیل نیکل موجود در کاتالیست های ریفرمر به سولفید نیکل، باعث بروز اشکال در فرایند احیا می شود.

      سنگ آهن های مورد استفاده در شرکت فولاد خوزستان:

      سنگ هایی که در حال حاضر در شرکت فولاد خوزستان مورد استفاده قرار می گیرند به همراه متوسط آنالیز شیمیایی آنها در سال90 در جدول ذیل آورده شده اند:

      MgO

      CaO

      Al2O3

      SiO2

      P

      MnO

      S

      Fe2O3

      FeO

      Fe(t)

      نوع سنگ

      1.83

      0.52

      0.4

      2.09

      0.04

      0.03

      0.76

      67.51

      25.45

      66.98

      گل گهر

      0.37

      0.51

      0.48

      2.41

      0.07

      0.03

      0.04

      76.35

      17.83

      67.27

      چادر ملو

      0.56

      0.77

      0.36

      2.22

      0.11

      0.02

      0.02

      74.46

      19.93

      67.57

      چغارت

      هم اکنون سنگ آهن گل گهر حدود 30 درصد از کل سنگ مورد استفاده در شرکت فولاد خوزستان را تشکیل می دهد. مقدار گوگرد این سنگ در سال های گذشته حدود 25/0 درصد و متناسب با طراحی شرکت فولاد خوزستان بود. ولی مقدار گوگرد این سنگ، طی سال های گذشته به تدریج افزایش یافته و همانگونه که در جدول فوق مشاهده می شود متوسط گوگرد آن در سال 90 حدود 76/0 درصد بوده است. در این بازه زمانی، مقدار گوگرد تا 26/1 درصد نیز گزارش شده است. بالا رفتن گوگرد در مخلوط سنگ مورد استفاده باعث افزایش گوگرد گندله های دریافتی در واحدهای احیا می شود، به طوری که این مقدار گاهی اوقات تا 02/0 درصد نیز رسیده است. افزایش گوگرد گندله دریافتی نیز موجب افزایش H2S در گاز فرایند احیا تا حدود 25 ppm و مسمومیت شدید کاتالیست های نیکل می شود. لازم به ذکر است که میزان مناسب H2S در گاز فرایند واحدهای میدرکس 0~5 ppm است.

      راه حل:

      برخی از اکسیدهای فلزی می توانند در دمای حدود C? 400- 350 با H2S واکنش جانشینی انجام داده و موجب حذف گوگرد از جریان گاز شوند. با توجه به کارایی بالا و هزینه نسبتاً کمتر، اکسید روی (ZnO) از بین اکسیدهای فلزی، به عنوان مناسب ترین جاذب برای حذف H2S از جریان گاز فرایند انتخاب، و در یک سیستم سولفورزدایی، در مسیر گاز خوراک ریفرمر که دارای دمای مناسبی است، قرار داده شد. در نتیجه این کار میزان H2S در خروجی مخازن حاوی ZnO به 0 ppm رسیده که با توجه به در نظر گرفتن ولوهای بای پاس قابل تنظیم برای مخازن، این مقدار در حدود 3 ppm نگه داشته می شود.

      نتیجه:

      افزایش طول عمر کاتالیست های ریفرمر، افزایش راندمان واحدهای احیا و افزایش تولید آهن اسفنجی تا بیش از 18 درصد با حفظ کیفیت تولید، از نتایج دست یافته پس از نصب و در مدار قرار گرفتن سیستم سولفور زدا است.