Оптимизация геометрических и операционных характеристик реактора по восстановлению оксида железа в атмосфере синтез-газа

2 марта 2011

Численное исследование динамики агломерации, восстановления и осаждения глобул оксида железа в реакторе-восстановителе технологического цикла по производству синтез газа показало возможность и реализуемость данного процесса на практике.

На первом этапе работы определялись геометрические параметры реактора исходя из начальных условий поставленной задачи, а также с использованием реальных экспериментальных данных, из зарубежной литературы, по кинетике восстановления оксида железа угарным газом. 

Получив общие геометрические размеры для поставленных условий процесса, было проведено численное моделирование, с целью определения оптимальных как геометрических, так и операционных характеристик процесса. Например, путем моделирования, было определено, как реализовать формирование ‘поддерживающего’ селективного слоя в реакторе, то есть, как создать  коагулятивно-восстановительный отсек, попадая в который, мелкодисперсные (до 100 мкм) фракции должны сепарироваться через выходной патрубок в то время,  как агломераты должны осаждаться, образуя продукт работы реактора.

Финальные результаты моделирования показали, что попав в реактор, частицы оксида железа быстро, за время порядка 3 секунд, коагулируют до размера в 100 мкм и выходят на прецессию в нижней части восстановительно-коагулятивного отсека, в то время как частицы диаметром меньше 50 мкм вылетают через выходную трубу в верхней части реактора. Далее за 25-50 с. частицы, попавшие в прецессионную область, коагулируют там и осаждаются на дно реактора.

  

Как следует из краткого изложения поставленной проблемы и проведенной работы, задача является довольно актуальной, но в то же время достаточно тонкой с точки зрения реализации на практике. А без предварительного численного моделирования, которое дало ясную картину происходящих внутри реактора процессов с полной временной разверткой по всем необходимым физическим параметрам и величинам, пожалуй, невыполнимой.