مقدمه از بین روشهای صنعتی احیای مستقیم کانه های آهن که از گاز طبیعی استفاده می کنند ، تولید اهن اسفنجی به روش میدرکس توسعه چشم گیری داشته است .
باردهی مداوم آهن اسفنجی به صورت سرد یکی از روش میدرکس می باشد .
واحدهای متعددی به این روش در دهه اخیر در کشورهای مختلف تاسیس و شروع به کار کرده اند .
ابداع روش میدرکس به وسیله D .Beggs w .t .marton و تحقیقات لازم برای توسعه آن از سال 1965 میلادی درشرکت میدلند- روس انجام گرفت .
در سال 1976 میلادی یک واحد احیای مستقیم آزمایشی با تولیدی برابر 5/1 تن آهن اسفنجی در ساعت در توله دو واقع در اوهیو و سپس واحد دیگری به ظرفیت سالیانه 150هزار تن در پرتلند ، آمریکا تاسیس شد که در سال 1969 میلادی شروع به تولید کرد .
متعاقباً ، واحدهای دیگری در چرجتاون آمریکا و در کارخانه فولادسازی هامبورگ، تاسیس شدند که در سال 1971 میلادی راه افتادند .
واحد بعدی سیدبک رد کانادا بود که در سال 1973 میلادی راه اندازی شد .
در ژانویه 1974 میلادی ، اجازه ساخت کارخانه های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس به گروهفولاد کورف واگذار شد.
در کشورهای پیشرفته صنعتی مانند آمریکا و آلمان فدرال، کانادا ، اتحاد جماهیر شوروی و نیز کشورهایی که دارای منابع غنی گاز طبیعی هستند ، در دهه گذشته از تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس استقبال کرده اند .
مضافاً به اینکه ابعاد و ظرفیت تولید آهن اسفنجی کوره های احیا در واحدهای میدرکس گسترش چشمگیری یافته است و مثلاً قطر کوره احیا در مدول 200 ، 6/3 متر ، قطر کوره احیا در مدول 400 ، 88/4 متر ، ظرفیت روزانه نسل اول آن مدول 1000 و ظرفیت روزانه نسل دوم آن 1250 تنبودهاست اما قطر کوره احیا در مدول 400 به 5/5 متر و ظرفیت روزانه آن به حدود 1700 تن اهن اسفنجی افزایش یافته است .
به عقیده سازندگان واحدهای میدرکس گسترش ظرفیت کوره های احیا به دلایل اقتصادی ممکن می باشد .
گرچه در این زمین دلایل کافی در دست نیست ولی این امر طبیعی به نظرمی رشد .
در اغلب روشهای صنعتی تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس ، گاز طبیعی به عنوان عامل احیا کننده و گرما زا مصرف می شود .
یک واحد میدرکس از دو قسمت اصلی تشکیل می شود : قسمت اول ، تجهیزات لازم برای تبدیل گاز طبیعی به گاز احیا کننده .
قسمت دوم ،تجهیزات لازم برای احیای کسیدهای آهن توسط گاز احیا کننده .
تولید آهن اسفنجی گاز احیا کننده به روش میدرکس مداوم است .
درزیر باختصار تجهیزات واحدهای میدرکس تشریح می شود .
ذکر این نکته ضروری است که چون تجهیزات واحدهای مختلف و نیز ویژگی احیا به این روش در دهه گذشته تغییرات زیادی داشته لذا خصوصیات ارائه شده در زیر مربوط به واحدهایی است که ویژگی آنها در منابع منتشر شده و برای کلیه واحدهای میدرکس عمومیت ندارد .
تجهیزات انتقال بار به کوره احیا و تخلیه آهن اسفنجی از کوره به روش میدرکس در سیستم میدرکس ، بار گندله یا سنگ آهن خرد شده پیش از ورود به سیلوهای روزانه سرند می شوند.
دانه بندی بار برای کوره از این قرار است : بار درشتر از 50 میلیمتر بار بیشتر از 6تا50 میلیمتر بار بین 3 تا 6 نیلیمتر و بار زیر 3 میلیمتر بار با دانه بندی 6 تا 50 میلیمتر و 3 تا 6 میلیمتر به نسبت معینی در کوره احیا تغذیه می شود .
برای دانه بندی گندله و یا سنگ آهن خرده شده و به روش میدرکس تجهیزاتی پیش بینی شده است .
همچنین آهن اسفنجی تولید شده در کوره احیا پیش از ورود به سیلوها و مصرف مستقیم سرند می شوند و نرمه آن در برخی از واحدها به خشته تبدیل شده و در برخی مستقیماً در کوره های قوس الکتریکی به مصرف می رسد .
طرح برخی از تجهیزات انتقال گندله و سنگ آهن خرد شده به کوره و نیز آهن اسفنجی به صورت گندله و یا کلوخه در می آید .
در یک میدرکس بار به وسیله نوار نقاله از سیلوهای روزانه به مخزن تغذیه قیف مانندی که در بالای کوره قرار گفته ،تخلیه میگردد .
این مخزن در واحدهای میدرکس مستقر در مجتمع فولاد اهواز 75 متر مکعب گنجایش دارد .
هنگامی که نوار نقاله کار نمی کند ، گندله این مخزن به عنوان ذخیره مورد استفاده قرار می گیرند .ضمناً گندله می تواند توسط یک اسکیپ بالا برنده (به جای نوار نقاله ) در این مخزن تخلیه گردد .
سطح مواد در مخزن بالای کوره از طریق میله ای رادیو اکتیو تعیین می گردد.
این میله از طرفی با سطح بار و از طرف دیگر با سیستم کنترل در تماس می باشد و سطح بار به طور اتوماتیک اندازه گیری می گردد .
در صورتی که گندله در این مخزن در چهار سطح زیر باشد .
سیستم کنترل علائم هشدار دهنده ذیل را مخابره می کند : 1-بالاترین سطح بار: اخطار داده می شود 2-پر : دستور توقف نوار نقاله تغذیه کننده بار به مخزن صادر می گردد.
3-خالی : دستور کارنوار نقاله تغذیه کننده باربه مخزن صادر میشود .
4-پایین ترین سطح: تخلیه کوره متوقف و اخطار لازم داده می شود .
مخزن بالای کوره توسط لوله نسبتاً طویلی به قسمت توزیع کننده بار (آپولو) ارتباط دارد.
چون مخزن تغذیه بار در بالای موره روباز است ، لذا برای جلوگیری از داخل کوره جریان دارد و فشارآن به طور اتوماتیک کنترل می گردد .
به این وسیله از نشت گاز احیا کننده کوره به خارج جلوگیری به عمل می آید .
گاز خنثی نیز به علت طویل بودن لوله های رابط بین مخزن تغذیه بار و 12 لوله توزیع کننده بار در کوره به خارج کوره نفوذ نمی کند .
مضافاً به اینکه زیر مخزن تجهیزاتی برای آب بندی گاز پیش بینی شده است که از این قرار می باشند : دریچه کشوئی هیدرولیکی که در هنگام خالی شدن مخزن به طور اتوماتیک بسته می شود و از خروج گاز به خارج جلوگیری به عمل می آورد .
فلانچها که برای جلوگیری از خروج گاز نصب شده و در مواقع اضطراری آنها به وسیله بازوی هیدرولیکی از هم باز و یک صفحه به وسیله دست بین آنها قرار داده می شود .
یک کمپنزاتور که برای تعدیل انبساط حرارتی کوره پیش بینی شده است .
توزیع یکنواخت گدله در کوره احیا برای جریان یکنواخت گاز احیا کننده در بین گندله ها از اهمیت خاصی برخوردار است .
با احیای بار گندلهدر کوره ، درجه فلزی آن بالا می رود ، درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده در کورههای میدرکس حدود 92 در صد و اکسید آهن احیا نشده در آهن اسفنجی به صورت وسیت می باشد .
در شروع راه اندازی کوره احیا ، بار به میزان کافی احیا نمی گردد .
لذا درجه فلزی آهن اسفنجی تولید شده کافی نیست به این علت بار مجدداً به کوره برگشت داده می شود .
مسیر جریان بار برگشتی به کوره نیز می شود .
گندله های آهن اسفنجی سرد پس از خروج از کوره سرند می گردند .
میزان نرمه آهن اسفنجی زیر 5 میلیمتر در روند احیا به روش میدرکس حدود 2/0 در صد است .
نرمه می تواند مستقیماً یا پس از خشته شدن در واحد فولاد سازی مصرف می گردد .
آهن اسفنجی درشتر از 50 میلیمتر خرد و همراه سایر گندله ها به مخزن ذخیره حمل ودر آنجا انبار می شوند .
طرح تجهیزات دانه بندی گندله های آهن اسفنجی داده شده است .
همچنین سیلوهای ذخیره آهن اسفنجی دیده می شود .
در این مخازن برای جلوگیری از اکسایش گندله ها ، گازی خنثی جاری است .
تجهیزات کوره احیا به روش میدرکس واحدهای صنعتی احیای مستقیم که به روش میدرکس آهن اسفنجی تولید می کنند در دهه گذشته به سرعت تکامل یافته اند .
در این بخش کوشش می شود باختصار تجهیزات کوره های تولید آهن اسفنجی به روش میدرکس که مشابه آنها در مجتمع فولاد اهواز مستقر هستند و یا در مبارکه مستقر خواهند شد بررسی شود .
کوره احیا به روش میدرکس کوره احیا در روش میدرکس از یک قسمت فوقانی و یک قسمت تحتانی تشکیل شده است .
قسمت فوقانی کوره که منطقه اصلی احیا می باشد، استوانه ای به قطر 8/4 تا 5 متر و ارتفاع 9 متر است که حجم مفید آن حدود 220 متر مکعب می باشد ، اما کل ارتفاع کوره 12 تا 14 متر می باشد .
بار به صورت سنگ آهن خزد شده یا گندله سنگ آهن از بالای کوره به طرف پایین جریان داشته و در مدتی حدود 5/6 ساعت در منطقه احیا به وسیله گاز احیا کننده به اهن اسفنجی تبدیل می شود .
گاز احیا کننده از بالای کلوخه شکنهای فوقانی ازطرق لوله کمربندی وارد کوره شده ودرخلاف جهت نزول بار ، جریان می یابد .
گاز کم کم سرد و پس از حذف رطوبت گندله ، آن را احیا و خود تا اندازه ای اکسید می شود .
طرح لوله کمربندی برای توزیع گاز احیا کننده در کوره آمده است .
درجه حرارت و فشار در کوره احیا احیای اکسیدهای آهن به روش میدرکس به طور کلی بر اساس واکنش زیر انجام می شود : Fe2o3 +3h2 = 2fe+3H2O Fe2o3+3co=2fe+3vo2 جداره داخلی کوره توسط نسوزهای مقاوم در برابر سایش و مواد عایق پوشانده شده است تا از تلفات حرارتی کوره تا اندازه ای کاسته شود، مع هذا دمای دیواره خارجی کوره حدود 100 درجه سانتیگراد می باشد .
تغییر دمادر طول کوره احیا به صورت شماتیک نشان داده شده است.ملاحظه می گردد که درجه حرارت در قسمت عمده طول کوره تا اندازه ای ثابت می باشد .
دمای احیا در کوره میدرکس به وسیله حرارت گاز احیا کننده تنظیم می گردد .درجه حرارت از طریق دما سنج هایی که در سه ناحیه کوره مستقر هستند ، اندازه گیری ودمای کوره به طور خودکار تنظیم می گردد که حدود 760 درجه سانتیگراد می باشد .
فقط در قسمت بالای کوره یعنی جایی که گندله های سرد وارد کوره می شوند ،درجه حرارت به شدت کاهش می یابد به طوری که دمای گاز خروجی از کوره حدود 450 درجه سانتیگراد است .
فشار گاز در داخل کوره در حین تولید بالاتر از فشار محیط و بالغ بر 8/1 بار است .
برای جلوگیری از مخلوط شدن گاز سرد کننده آهن اسفنجی و گاز احیا کننده ،فشار گاز سرد کننده در محل خروج توسط یک سیستم کنترل و برابر فشار گاز احیا کننده ورودی به کوره می گردد .
توزیع گاز سرد کننده آهن اسفنجی در کوره احیا درجه تخلخل آهن اسفنجی زیاد است لذا امکان اکسایش مجدد آهن اسفنجی گرم ، در هوا وجود دارد .
به این علت آهن اسفنجی در قسمت تحتانی کوره توسط گاز سرد کننده ای خنک می گردد تا از فعالیت آن کاسته شود .
در این قسمت امکان تولید دوده و تشکیل سمانتیت در سطح آهن اسفنجی وجود دارد : 3fe +co+H2=Fe3c +H2o برای تولید آهن اسفنجی با کربن پایین باید گاز احیا کننده فاقد متان بوده و ترکیب آن مناسب باشد .
قسمت تحتانی کوره در واحد میدرکس به شکل مخروطی ناقص ساخته شده است .
در این قسمت آهن اسفنجی به وسیله گاز سرد کننده ای که در مداری بسته جریان دارد ، خنک شده و با دمایی حدود 30 تا 50 درجه سانتیگراد از کوره خارج می گردد .
توزیع کننده گاز سرد در کوره از یک سری لوله هایی با قطرهای متفاوت که درون یکدیگر قرار گرفته اند ، تشکیل شده است .
برای سرد شدن یکنواخت گندله ها ، فشار گاز سرد کننده به نحوی تنظیم می گردد که گندله هلای میان کوره به طرف دیواره کوره هدایت گردند تا فرصت کافی برای خنک شدن داشته باشند .
گاز سرد کننده که توسط آهن اسفنجی تا حدود 400 درجه سانتیگراد سرد می شود پس از خروج از کوره با آب شسته می شود تا دمای آن به حدود 40 درجه سانتیگراد برسد .
سپس مجدداً توسط کمپرسوری متراکم می گردد و به توزیع کننده گاز برگردانده می شود .
توضیح اینکه زمان مکث آهن اسفنجی در قسمت سرد کننده کوره حدود 5 ساعت می باشد .
خوشه شکنهای کوره احیا به علت تماس و فشار مکانیکی گندله های آهن اسفنجی به یکدیگر در درون کوره احیا چسبیدن آنها به یکدیگر و تشکیل خوشه های آهن اسفنجی ممکن می باشد.
لذا برای خرد کردن خوشه های آهن اسفنجی احتمالاً تشکیل شده و نیز تنظیم یکنواخت جریان بار در کوره ، در قسمت تحتانی کوره در سه محل بترتیب زیر هفت خوشه شکن نصب شده است : سه خوشه شکن فوقانی سه خوشه شکن وسطی یک خوشه شکن پائینی کلوخه شکنهای بالایی به علت درجه حرارت زیاد در کوره توسط آب سرد می گردند در صورتی که خوشه شکنهای وسطی و پائینی نیازی به سرد شدن ندارند .
مکانیسم حرکت خوشه شکنها هیدرولیکی و زاوایه چرخش آنها به طور دوراه ای 5/22 درجه به راست و 5/22 درجه به چپ می باشد .
برای اینکه خوشه شکنها بیش از حد لازم آهن اسفنجی را خرد نکنند و سایش آنها و گندله ها حداقل باشد ، سرعت چرخش آنها با سرعت جریان مواد در کوره هماهنگ می گردد .
کلوخه شکنها نه تنها خوشه های آهن اسفنجی را خرد می کنند بلکه سرعت جریان بار در کوره را تنظیم می کنند.
پاروی تخلیه آهن اسفنجی در کوره میدرکس سرعت تخلیه آهن اسفنجی از کوره توسط پارویی که در پائین ترین قسمت کوره احیا نصب شده است و حرکت چرخشی رفت و برگشتی دارد، تنظیم می گردد .هرچه سرعت حرکت پارو بیشتر باشد ،سرعت تخلیه مواد از کوره سریعتر خواهد بود .
سرعت حرکت پارو با چرخش خوشه شکنهای وسطی و پائینی هماهنگی می باشد .
تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس اکسایش جزیی گاز طبیعی در روش میدرکس برای تولید گاز احیا کننده با قسمتی از گاز خروجی کوره احیا به طور مداوم به صورت رکوپراتیو در راکتور تولید گاز (رفورمر) انجام می شود .
به این وسیله گاز طبیعی که قسمت عمده آن متان است با عوامل اکسید کننده گاز خروجی کوره احیا که از هیدروژن اکسید کربن ، بخار آب ،گاز کربنیک و متان تشکیل شده به صورت جزیی اکسید شده و به طور عمده به هیدروژن و اکسید کربن تبدیل می شود .
واکنش کلی اکسایش جزیی متان چنین است : CH4+H2O =3H2+CO CH4+CO2=2H2 +2CO بدیهی است ترکیب گاز تولید شده بستگی به دما ، فشار، نسبت عوامل اکسید کننده و نیز بازده واکنشها دارد .
چون برای اکسایش جزیی گاز طبیعی به بهره مناسب به دمای بالا نیاز است ، لذا مقداری حرارت به طور دائم به راکتور تولید گاز احیا کننده داده می شود .
ساختمان راکتور تولید گاز احیا کننده به روش میدرکس راکتور تولید احیا کننده به روش میدرکس به شکل مکعب مستطیل طراحی شده است .
طول آن حدود 40 متر ، عرض آن 10 متر و ارتفاع آن 8 متر می باشد .
دیواره این راکتور با آجرهای مخصوص عایق بندی شده است ، مع هذا دمای بدنه خارجی آن حدود 100 درجه سانتیگراد می باشد .
در این راکتور 288 لوله فولادی در چهار ردیف 72 تایی قرار دارد که درون آنها با سفال و کاتالیزور پر شده است .
این لوله ها به طور عمودی و به فواصل معین در راکتور قرار دارند ظرفیت راکتورهای تولید گاز احیا کننده به تعداد ، ابعاد و ویژگی کاتالیزورها درون آن بستگی دارد .
چون تولید گاز احیای کننده از مخلوط گاز طبیعی وگاز خروجی کوره احیا ،گرما گیر و دمای 750مناسب درجه سانتیگراد می باشد .لذا باید به طور مداوم حرارت به راکتور داده شود .
به این منظور راکتور تولید گاز احیای کننده توسط مشعلهایی گرم می شود به راکتور گاز در راکتور به حدود 900 درجه سانتیگراد رسانده می شود .
مجموعاً 120 مشعل اصلی در ردیف 5 در کف راکتور بین لوله ها و مجموعاً 48 مشعل کمکی در سه ردیف و در بین مشعلهای اصلی قرار گرفته اند .
مشعلهای کمکی برای تنظیم دمای راکتور در نظر گرفته شده اند .
دود حاصل از احتراق سوخت مشعلها توسط دو کانال با دمای 1100 درجه سانتیگراد از راکتور خارج و با بازیاب حرارتی وارد می گردد .
گاز سوخت مشعلها ، هوای سوخت آنها و مخلوط گاز طبیعی و گاز خروجی کوره (پروسس گاز) هر یک توسط دو لوله اصلی یه مشعلها و لوله های راکتور وارد و گاز احیا کننده تولید شده توسط دو لوله اصلی جمع و به کوره احیا انتقال می یابد .
لوله های راکتور گاز احیا کننده به روش میدرکس لوله های فولادی درون راکتور تولید گاز احیای کننده در واحد میدرکس در مجتمع فولاد اهواز با قطر داخلی 200 میلیمتر و ضخامت 11 میلیمتر ، 9 متر طول دارد که 8 متر از طول آنها در معرض حرارت قرار دارند .
لوله ها توسط شیلنگهای انعطاف پذیر از پایین به یکی از دو لوله اصلی توزیع کننده مخلوط گاز طبیعی وگاز خروجی کوره و از بالا به یکی از دو لوله اصلی گاز احیا متصل می باشند .
از هر لوله اصلی توزیع کننده 144 شیلنگ منشعب می گردد .
برای جلوگیری از نشت گاز به خارج محل اتصال آنها به لوله های اصلی ، آب بندی می باشد .
یکی از لوله های راکتور تولید گاز احیا کننده و نیز شیلنگهای اتصال آن به لوله توزیع مخلوط گاز و لوله های راکتور تولید گاز احیا کننده و نیز شیلنگ های اتصال آن به لوله توزیع مخلوط گاز احیا کننده نشان داده شده است .
این لوله ها از فولاد فوق العاده مقاوم دربرابرحرارت با 35درصد نیکل ،25درصد کروم ، کربن بالا به علاوه نیوبیوم ریخته و سپس به یکدیگر جوش داده می شوند .برای جلوگیری از خووردگی درون آنها قسمت داخلیشان کاملاً ماشینکاری شده است .
کنترل راکتور تولید گاز احیا کننده (رفورمر) به روش میدرکس برای تامین گرمای لازم در راکتور مشعلهایی نصب شده که لوله های فولادی را احاطه کرده اند .
مشعلها دو نوع هستند .
یک نوع در بین دیواره راکتور و لوله ها قرار دارند که اصلی هستند و سوخت آنها مخلوط گاز طبیعی وگاز خروجی کوره احیاست .
با تغییر میزان در صد گاز طبیعی درسوخت این مشعلها می توان دمای راکتور را تنظیم کرد .
مشعلهای نوع دوم که کمکی هستند ، در سه ردیف و بین مشعلها می توان دمای اصلی قرار گرفته اند .
در موقع راه اندازی راکتور و نیزدر شرایط اضطراری مثلاً در موقع تعمیر برخی از لوله ها که گاز به طور موضعی در آنها جاری است و تنظیم موضعی درجه حرارت ضروری می باشد ، آنها کار می کنند و سوختشان گاز طبیعی است .
در داخل اتاق احتراق راکتور تولید گاز احیا کننده (رفورمر) ، فشار مکش حکم فرما می باشد و تحت این شرایط در صورت نشتی در راکتور هوا به داخل آن نفوذ می کند و عواقب نا مطلوبی ندارد .
اما برعکس در صورت وجود اضافه فشار نسبت به خارج آن ، دود اتاق احتراق می تواند به خارج نشت کرده و عواقب نا مطلوبی به همراه داشته باشد .
معمولاً برای سوختن گازها از هوای اضافی استفاده می گردد .
اگر هوای اضافی بیش از حد مطلوب باشد گاز های حاصل از احتراق دارای مقداری اکسیژن خواهند بود ، برعکس اگر هوای لازم کافی نباشد احتراق به طور کامل انجام نخواهد گشت ، در هر دو حالت سیستم با اشکالاتی همراه خواهد شد .
از عوامل دیگری که باید در راکتور تولید گاز احیا کننده کنترل گردد دما است .
برای کنترل دما در چند نقطه از راکتور دما سنجی هایی نصب شده است .
دمای راکتور تولید گاز نباید از 1150 درجه سانتیگراد تجاوز کند .
زیرا در این صورت آجر چینی راکتور لوله های فولادی صدمه خواهد دید .
دمای پائین تر نیز برای تولید گاز مناسب نیز نامطلوب است .
زیرا بازده پایین خواهد آمد .
گاز احیا کننده تولیدی از نسبت معینی گاز طبیعی و عوامل اکسایش جزئی است .
هرگاه مخلوط گاز وروی درصد بیشتری متان داشته باشد خطر تجزیه متان و تشکیل دوده در لوله ها بیشتر می گردد .
در صورتی که اگر مخلوط گاز ورودی درصد کمتری متان داشته باشد ، عوامل احیا کننده کمتر خوهد شد .
ترکیب شیمیایی گاز طبیعی و گاز برگشتی در راکتورتولید گاز به طور مداوم بوسیله دستگاههای نسبت سنج کنترل می گردد .
برای تنظیم دمای گاز احیا کننده ورودی به کوره احیا ، 20 درصد گاز تولید شده جدا و توسط برج شستشو سرد و مجدداً به لوله اصلی گاز برگردانده می شود .
کاتالیزور و مواد خنثی در لوله های راکتور تولید گاز احیای کننده به روش میدرکس در لوله های فولادی راکتور تولید گاز احیا کننده سه نوع مواد وجود دارد .
یک نوع خنثی هستند که در قسمت تحتانی لوله های قرار دارند و قابلیت انتقال حرارت زیادی دارند .
این مواد برای گرم گاز جاری در لوله ها تا دمای 800 درجه سانتیگراد مناسب هستند .
نوع دوم کاتالیزورهایی با فعالیت کم می باشند که پوششی بر مواد خنثی هستند .این کاتالیزورها برای تسریع مبادله مخلوط گاز طبیعی و گاز خروجی کوره احیا و تبدیل افزایش بازده مبادله و تولید افزونتر در صد هیدروژن و اکسید کربن در گاز تولیدی ضروری هستند .
این کاتالیزور ها باید در دمای 850تا 950 درجه سانتیگراد مقاومت کافی داشته باشند .
نوع سوم کاتالزورهای فعالی هستند که باید در دمایی حدود 1100 درجه سانتیگراد در برابر حرارت مقاومت کافی داشته باشند .
بدنه کاتالیزورها از اکسیدهای سیلسیوم ، آلومینیوم، کلسیوم و منیزیم تشکیل شده و سطح لانها با لایه نازکی از کاتالیزور نیکل و کبالت پوشیده شده است .
طول عمر مفید کاتالیزور در صورت مراقبت مطلوب حدود 5 سال می با شد.
گوکرد احتمالاً موجود در مخلوط گاز طبیعی و گاز خروجی کوره احیا (پروسس گاز) می تواند با نیکل و یا کبالت کاتالیزور ها ترکیب و سولفور نیکل و کبالت تولید کند .
دراین صورت کاتالیزور مسموم می شوند و قدرت و فعالیت خود را از دست می دهند .
نتیجه اینکه میزان گاز گربنیک و متان گاز احیا کننده بالا می رود .
افزایش گاز کربنیک در گاز احیا کننده به طور اتوماتیک باعث فزونی مقدار گاز ورودی به لوله های راکتور تولید گاز می شود .
این گاز پس از ورود به درون لوله ها تجزیه شده و کربن آزاد می گردد .
برای اجتناب از تجزیه گاز طبیعی در صورت مسمومیت کاتالیزور ها ، ظرفیت تولید گاز یعنی مقدار گاز داده شده به راکتور باید کاهش یابد .
میزان گاز طبیعی مطلوب به دو وسیله عامل کنترل می گردد : به وسیله نسبت سنج از طریق تنظیم میزان گاز خروجی کره احیا (پروسس گاز ).
به توسط سنجش درصد گاز کربنیک موجود در گاز احیا کننده تولیدی.
بازیاب حرارتی (رکوپراتور) واحد میدرکس در بازیاب حرارتی ، حرارت محسوس دود از طریق تشعشع و جابه جایی به گازهای زیر منتقل می شوند : به هوای سوخت مورد مصرف برای کار مشعلهای راکتور تولید گاز (رفورمر).
به مخلوط گاز طبیعی و گاز خروجی کوره احیا پیش از ورود به راکتور تولید گاز احیا کننده .
به گاز طبیعی سپس دود نسبتاً سرد ، بازیاب حرارتی را ترک می کند .
هر بازیاب حرارتی از دو قسمت قائم و دو قسمت افقی تشکیل شده است که کاملاً شبیه به یکدیگر هستند و مضافاً به اینکه قسمت قائم و قسمت افقی به یکدیگر مرتبط می باشند .
در قسمت قائم فقط هوای سوخت از طریق تشعشی پیشگرم می شود .
در این قسمت لوله های فولادی به طور عمودی قرار دارند و از بالا و پایین به رینگهایی جوش خورده اند .
هوا از طریق رینگها وارد لوله های بازیاب حرارتی می شوند و سپس از آن خارج می گردد.
این قسمت شامل 60 لوله فولادی با قطر خارجی 1/76 میلیمتر و ضخامت 65/3 میلیمتر می باشد که بازیاب حرارتی آویزان هستند .
رینگ بالایی روی قسمت آجر چینی بازیاب قرار دارد اما رینگ پایینی معلق است .
دمای لوله های بازیاب حرارتی در قسمت قائم 820 درجه سانتیگراد است .
آنها از جنس فولاد ضد زنگ اوستنیتی کروم دار و فوق العاده مقاوم در برابر حرارت می باشند .
وجود مقدار زیادی کروم در فولاد ، لوله ها را شکننده می کنند .
بنابراین باز کردن و بستن آنها باید با دقت انجام گرفته ونباید آنها مطلقاً تحت فشار و ضربه قرار گیرند .
در قسمت افقی بازیاب حرارتی نیز مجموعه لوله هایی برای گرم کردن هوا ، مخلوط گاز طبیعی و گاز خروجی کوره احیا و گاز طبیعی وجود دارد .
این هوا گازها از طریق جابجایی توسط حرارت محسوس دود گرم می شوند .در این قسمت برای گرم کردن هوا دورشته لوله وجود دارد .
قسمت بالای لوله ها به صفحاتی جوش خورده و قسمت پایین لوله ها به محفظه ای متصل می باشد .
بازیاب حرارتی به دلیل تنش حرارتی فوق العاده در آن محل می باشد ، زیرا دمای گازهای حاصل از احتراق در این منطقه بیش از 900 درجه سانتیگراد و هوای داخل لوه ها 300 تا 600 درجه سانتیگراد است .
در نتیجه .
این لوله ها نسبت به بقیه لوله ها تحت حرارت انبساط بیشتری قرار دارند .
لوله های خمیده در این قسمت حدود 5/26 در صد کروم دارند ، حال انکه لوله های بعدی کروم کمتری دارند ، به طوری که لوله آخری دارای 7/1 درصد کروم است .
سیستم شستشوی گاز خروجی کوره احیا و گاز سرد کننده آهن اسفنجی به روش میدرکس گاز خروجی کوره احیا حاوی گاز کربنیک ، بخار آب ، اکسید کربن ، هیدروژن ، نیترون و مقداری غبار می باشد .
در روش میدرکس این گاز پس از شستشو برای سوخت مشعلها و نیز برای اکسایش جزئی گاز طبیعی به عنوان پروسس گاز مصرف می شود .
شستشوی گاز در برج شستشو دهنده در سه مرحله انجام می گردد .
گاز نخست از یک غبار گیر و سپس از یک بستر گذشته و غبار حذف می شود .در مرحله سوم نم آن حذف می گردد به طوری که غبار گاز پس از شستشو 6000 میلی گرم در متر مکعب ودر گاز خروجی 5 میلی گرم در متر مکعب می باشد .
گاز خروجی از غبار گیر به دو قسمت تقسیم می شود .
قسمتی برای تامین سوخت مشعلها مستقیماً مورد استفاده می گیرد .
قسمت دیگر پس از تراکم در یک کمپرسور مجدداً شسته می شود و پس از مخلوط با گاز طبیعی پیشگرم شده در قسمت بازیاب حرارتی گرم و آنگاه به راکتور تولید گاز احیا کننده ارسال می گردد.
کمپرسور گاز خروجی و گاز سرد کننده به روش میدرکس گاز خروجی کوره احیا پس از شستشو و پیش ازگرم کردن در باز -یاب حرارتی در کمپرسوری در دو مرحله فشرده می شود .
به این منظور گاز تا دمایی حدود 400 درجه سانتیگراد تحت فشار 2/1 بار به کمپرسور وارد و با سرعت 100000 متر مکعب در ساعت تحت فشار 6/2 بار از آن خارج می شود .
همچنین گاز سرد کننده آهن اسفنجی پس از شستشو فشرده می شود .
گاز سرد کننده بادمای 40 درجه سانتیگراد تحت فشار 7/1 بار به کمپرسور مربوطه وارد و با سرعت 80000 متر مکعب در ساعت تحت فشار 1/2 بار با دمایی حدود 48 درجه سانتیگراد از آن خارج می گردد .
سیستم تولید و مصرف گاز خنثی به روش میدرکس گاز خنثی در اثر احتراق مخلوط گاز طبیعی و گاز احیا کننده با هوا تولید می گردد .
آنگاه با آب شسته شده سرد می شود و آنگاه توسط کمپرسوری تا 5/1 بار فشرده می گردد .
آنگاه گاز وارد دستگاه مخصوصی می شود که خروجی آن به عنوان گاز خنثی با 5/1 بارتر برای نشت بندی قسمت بالا و پایین کوره ، برای کمپرسور های خنک کننده و همچنین برای تمیز کردن مسیر سوخت مورد استفاده قرار می گیرد .
بخار آب انشعابی از این گاز توسط آب سرد شده در یک سیستم برودتی گرفته و به 5/1 بار خشک تبدیل می شود .
این گاز برای جلوگیری از نشت گاز در محل اتکای خوشه شکنهای پایین کوره و تامین شرایط خنثی در سیلوهای ذخیره آهن اسفنجی مورد استفاده قرار می گیرد .
انشعابی از گاز خنثای خشک با فشار 5/1 بار توسط کمپرسوری تا 10 بار فشرده شده و به مصارف زیر می رسد : قسمتی از آن در تانکهایی ذخیره می گردد تا در موقع اضطراری مورداستفاده قرار گیرد .
انشعابی از گاز وارد ایستگاه گاز می گردد تا مسیر آن شستشو دهد .
شاخه ای برای شستشو سریع مسیر گاز خنثی هنگام توقف سیستم در زیر کوره مورد استفاده قرار می گیرد .
انشعابی نیز برای شستشوی مسیر گاز پیش از ورود به بازیاب حرارتی مصرف می گردد .
بخشی برای شستشوی گاز در مسیر کمپرسور ها در نظر گرفته می شود .
قسمتی برای شستشوی مسیر گاز طبیعی مشعلهای فرعی بکار می رود .
سیستم آبرسانی واحد میدرکس در یک واحد میدرکس آب برای خنک کردن ماشین آلات وگازها و شستشوی گازها در موارد زیر لازم است : 1-برای سرد نگه داشتن کمپرسورها 2-برای سرد نگه داشتن خوشه شکنها 3-برای سرد کردن گاز احیایی جهت تنظیم درجه حرارت 4-برای سرد کردن نهایی گاز خنثی 5-برای سرد کردن اولیه گاز خنثی 6-برای سرد کردن قسمتی از گاز خروجی کوره 7-برای جمع آوری گرد و غبار 8-برای شستشوی گاز سرد کننده 9-برای شستشوی گاز خروجی کوره احیا در یک واحد احیای مستقیم آب با کیفیتهای متفاوت برای موارد فوق الذکر لازم است .
آب تصفیه شده فیزیکی آب نمک زدایی شده به دلیل هزینه زیاد تولید آن باید در مداری بسته جریان داشته باشند و فقط تلفات حرارتی آنها جبران گردد .
مدارهای آب در گردش در یک واحد میدرکس از این قرار هستند : 1-آب خنک کننده ماشین آلات که مخروطی از آب نمک زدایی شده و آب تصفیه شده فیزیکی است برای سرد کردن خوشه شکنها و کمپرسورهای گاز خروجی کوره احیا گاز خنثی و هوا استفاده می گردد .
2-مدار آب سرد کننده گازها که در آن از مخلوطی آب نمک زدایی شده آب تصفیه فیزیکی شده استفاده می گردد برای سرد کردن گاز احیای کننده گاز خنثی و گاز خروجی کوره در نظر گرفته شده است .
3-کدار آب شستشو دهنده از آب تصفیه شده فیزیکی برای نیازهای زیراستفاده می گردد .
شستشوی گاز خروجی کوره شستشوی گاز سرد کننده سیستم جمع آوری غبار آهن اسفنجی ویژگی گاز احیا کننده ، گاز خروجی و گاز سرد کننده یک واحد میدرکس دمای گاز احیا کننده تولیدی در راکتورتولید گاز حدود 1100 درجه سانتیگراد می باشد .بدیهی است هر چه دمای گاز بیشتر باشد ،سرعت احیای اکسیدهای آهن و در نتیجه سرعت تولید آهن اسفنجی بیشتر می گردد.
دمای گاز احیا کننده با توجه به قابلیت به هم چسبیدن و خوشه گندله ها انتخاب می گردد .
به این جهت مقداری از حرارت گاز احیا کننده پیش از تزریق در کوره احیا گرفته و دمای آن کاهش می یابد.
ضمناً مقداری از عوامل نامطلوب آن مانند بخار آب حذف می گردد .دمای گاز از طریق سرد کردن قسمتی از آن به وسیله آب تنظیم می گردد .