[實用新型]一種利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統

有效

• 申請號: 201320617474.1
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN203513712U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 周紅軍;余長春;李然家;周廣林;吳全貴
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京);北京中石大新能源研究院有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本實用新型涉及一種利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統，屬于直接還原鐵生產技術領域。

背景技術

直接還原鐵(DRI)又稱海綿鐵，是一種不用高爐冶煉而得到的金屬鐵，生產DRI的工藝叫非高爐煉鐵工藝。DRI的生產工藝分為煤基和氣基兩類。目前，氣基法占DRI產量的90%，典型工藝是罐式法(HYL法)和豎爐法(Midrex法)，豎爐法采用豎型移動床還原反應器，其主要分兩個部分：還原區，在高溫下還原氣體在該區中循環，800℃以上的氫氣和一氧化碳還原氧化鐵生成DRI，氫氣和一氧化碳生成水和二氧化碳；以及位于還原區下部的冷區，在DRI出料前，經過在一冷卻回路中循環的含氫氣和一氧化碳的冷卻氣體將冷卻區的DRI冷卻至環境溫度。

Midrex法以天然氣為原料氣，用爐頂氣中的CO₂作為轉化劑，利用CH₄+CO₂→2CO+2H₂反應來生產合成氣，轉化爐復雜，設備投資大。

HyL-Ⅲ法以天然氣和水蒸汽轉化制取合成氣，反應過程CH₄+H₂O→CO+3H₂，因水蒸汽參加反應且過量，合成氣必須冷卻脫除后再升溫進豎爐，這一降溫和升溫過程導致工藝過程復雜和能耗高。

中國專利申請CN103276133A公開了一種利用天然氣部分氧化生產直接還原鐵的方法，反應方程式為：

2H₂+O₂→2H₂O+Q

CH₄+H₂O→CO+3H₂-Q

CH₄+CO₂→2CO+2H₂-Q

部分氧化天然氣過程中添加氧氣和水蒸汽，水蒸汽的加入易使合成氣的還原性能受到影響，導致還原鐵質量不高，且申請中沒有記載硫化物的含量，硫化物易使設備腐蝕和還原鐵質量下降。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的在于提供一種利用生產氣基直接還原鐵的系統，具有結構簡單，易于操作的特點。

為達到上述目的，本實用新型提供了一種利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統，其是利用天然氣催化轉化生產氣基直接還原鐵的系統，其特征在于，該利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統包括：氫氣混合器、第一精脫硫塔、催化轉化爐、氣體混合器、豎爐、洗滌器、第二精脫硫塔、脫碳塔、加熱器，其中：

所述氫氣混合器設有天然氣輸入口，并且其出口與所述第一精脫硫塔連接；

所述第一精脫硫塔設有CO₂/H₂O入口，其出口與所述催化轉化爐連接，并且，在第一精脫硫塔和催化轉化爐的連接管道上設有其他氣體輸入管道；

所述氣體混合器分別設有含氧氣體入口和CO₂/H₂O入口，其出口與所述催化轉化爐連接；

所述催化轉化爐的出口與所述豎爐連接；

所述豎爐設有球團礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，其通過爐頂氣出口與所述洗滌器連接；

所述洗滌器與所述第二精脫硫塔連接；

所述第二精脫硫塔與所述脫碳塔連接；

所述脫碳塔設有還原氣出口和CO₂出口，并通過還原氣出口與所述加熱器連接；

所述加熱器與所述豎爐連接。

在上述利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統中，優選地，所述豎爐為Midrex高溫氣基還原鐵豎爐或HyL高溫氣基還原鐵豎爐。

在上述利用天然氣生產氣基直接還原鐵的系統中，氫氣混合器用于向天然氣中加入氫氣或含有氫氣的尾氣；

所述第一精脫硫塔設有CO₂/H₂O入口，其出口與所述催化轉化爐連接，并且，在第一精脫硫塔和催化轉化爐的連接管道上設有其他氣體輸入管道；第一精脫硫塔用于對天然氣進行精脫硫處理，CO₂/H₂O入口用于輸入CO₂和/或H₂O以用于控制催化轉化爐噴嘴處的火焰溫度，其他氣體輸入管道用于輸入凈化尾氣，以便使經過精脫硫處理的天然氣與凈化尾氣混合得到原料混合氣；