[發(fā)明專利]利用高氮含量干餾煤氣制合成氣生產(chǎn)還原鐵的方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103805728A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周紅軍;余長春;李然家;周廣林;吳全貴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(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;C10K1/00;C10K1/02;C10K3/02
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

1.一種利用高氮含量干餾煤氣制合成氣生產(chǎn)還原鐵的方法，其包括以下步驟：

對高氮含量干餾煤氣進(jìn)行除塵、脫重?zé)N的凈化處理，并脫硫后使其含硫量≤10ppm；

凈化脫硫后的高氮含量干餾煤氣升溫至300～650℃作為待轉(zhuǎn)化氣體，或者根據(jù)干餾煤氣組成在其中添加部分過熱蒸汽作為待轉(zhuǎn)化氣體；

將待轉(zhuǎn)化氣體引入置有催化劑的重整轉(zhuǎn)化爐中，使待轉(zhuǎn)化氣體在催化劑上進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到含H₂、CO和N₂的合成氣；

使轉(zhuǎn)化后得到的合成氣作為全部或部分還原氣直接進(jìn)入氣基豎爐還原氧化鐵生產(chǎn)還原鐵。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對高氮含量干餾煤氣進(jìn)行凈化處理后的脫硫過程中，采用氧化鋅、NiO-ZnO或氧化鐵脫硫劑進(jìn)行脫硫。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)入豎爐的合成氣的組成滿足(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)的摩爾比不小于0.90。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，待轉(zhuǎn)化氣體中(CO₂+H₂O)/烴碳摩爾比為1.1～1.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制轉(zhuǎn)化爐出口處的合成氣的壓力為0.1～1MPa，并控制轉(zhuǎn)化爐的出口處合成氣的溫度為900～1100℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)化爐中的催化劑為載體擔(dān)載活性組分組成，其中的活性組分為鎳，載體為氧化鋁、鋁酸鈣、鎂鋁尖晶石和硅鋁酸鉀中的一種或兩種以上的組合；優(yōu)選以催化劑的總重量計，活性組分鎳的含量為10～30%，載體為70～90%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，氣基豎爐內(nèi)產(chǎn)生爐頂氣，該爐頂氣引出氣基豎爐后經(jīng)除塵、脫硫、脫N₂及CO₂后得到凈化尾氣，該凈化尾氣加熱至900～1100℃后作為還原氣一部分與轉(zhuǎn)化爐出口氣混合調(diào)變后進(jìn)氣基豎爐用于生產(chǎn)直接還原鐵，

優(yōu)選地，進(jìn)氣基豎爐還原氣溫度為900-950℃；

優(yōu)選地，是將凈化尾氣中的一部分用作燃料以加熱用于返回氣基豎爐的凈化尾氣；

優(yōu)選地，采用變壓吸附法脫除爐頂氣中的N₂、CO₂和硫化物。

8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的利用高氮含量干餾煤氣制合成氣生產(chǎn)還原鐵的方法的裝置，該裝置包括通過管路依序串接的干餾煤氣凈化器、第一脫硫塔、第一換熱器、重整轉(zhuǎn)化爐與氣基豎爐，其中：

所述干餾煤氣凈化器設(shè)有干餾煤氣進(jìn)口和凈化氣體出口；該干餾煤氣凈化器是用于對干餾煤氣進(jìn)行凈化處理，以除塵、脫重?zé)N，得到凈化氣體；

所述第一脫硫塔設(shè)有凈化氣體進(jìn)口和脫硫氣體出口，凈化氣體進(jìn)口與干餾煤氣凈化器的凈化氣體出口連接；該第一脫硫塔是用于對凈化氣體進(jìn)行精脫硫以使所得脫硫氣體含硫量在10ppm以下；

所述第一換熱器設(shè)置有脫硫氣體進(jìn)口和加熱氣體出口，脫硫氣體進(jìn)口與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；該第一換熱器是用于加熱脫硫氣體至300～650℃；

所述重整轉(zhuǎn)化爐設(shè)有待轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)口以及轉(zhuǎn)化后得到的還原氣出口，待轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)口通過管路與第一換熱器的加熱氣體出口連接；該重整轉(zhuǎn)化爐是用于將待轉(zhuǎn)化氣體轉(zhuǎn)化為滿足氣基直接還原鐵要求的合成氣，該合成氣作為生產(chǎn)還原鐵的還原氣；優(yōu)選地，所述重整轉(zhuǎn)化爐為外部加熱的固定床高溫轉(zhuǎn)化爐，其內(nèi)容置有催化劑，待轉(zhuǎn)化的氣體在催化劑上進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到含H₂、CO和N₂的合成氣，重整轉(zhuǎn)化爐的出口處合成氣的溫度控制為900～1100℃；

所述氣基豎爐設(shè)有還原氣進(jìn)口、球團(tuán)礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，合成氣進(jìn)口與重整轉(zhuǎn)化爐的還原氣出口連接；該氣基豎爐是用于利用還原氣及球團(tuán)礦生產(chǎn)直接還原鐵，并產(chǎn)生爐頂氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，在所述第一換熱器與重整轉(zhuǎn)化爐之間的管路上，還設(shè)有氣體混合器，用于將蒸汽與來自第一加熱器的凈化脫硫并加熱后的干餾煤氣混合，所得混合氣作為待轉(zhuǎn)化氣體引入重整轉(zhuǎn)化爐。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，該裝置進(jìn)一步包括氣基豎爐的爐頂氣凈化循環(huán)系統(tǒng)，該爐頂氣凈化循環(huán)系統(tǒng)包括通過管路依序串接的洗滌塔、第二脫硫塔以及變壓吸附塔；其中：

所述洗滌塔設(shè)有爐頂氣進(jìn)口以及洗滌后尾氣出口，爐頂氣進(jìn)口與氣基豎爐的爐頂氣出口連接；該洗滌塔是用于對來自氣基豎爐的爐頂氣進(jìn)行洗滌得到洗滌后尾氣；

所述第二脫硫塔設(shè)有洗滌后尾氣進(jìn)口以及脫硫尾氣出口，洗滌后尾氣進(jìn)口與洗滌塔的洗滌后尾氣出口連接；該第二脫硫塔主要是用于脫除洗滌后尾氣中的硫得到脫硫尾氣；

所述變壓吸附塔設(shè)有脫硫尾氣進(jìn)口以及凈化尾氣出口，脫硫尾氣進(jìn)口與第二脫硫塔的脫硫尾氣出口連接；該變壓吸附塔主要是用于通過變壓吸附脫除脫硫尾氣中的氮?dú)夂投趸嫉玫絻艋矚猓?/p>

優(yōu)選地，所述爐頂氣凈化循環(huán)系統(tǒng)還包括第二換熱器，第二換熱器設(shè)有凈化尾氣進(jìn)口以及還原氣出口，凈化尾氣進(jìn)口與變壓吸附塔的凈化尾氣出口連接；該第二換熱器是用于將凈化尾氣加熱至900～1100℃后作為還原氣返回氣基豎爐用于生產(chǎn)直接還原鐵；更優(yōu)選地，是將凈化尾氣中的一部分用作燃料以加熱用于返回氣基豎爐的凈化尾氣。