[實用新型]一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置

有效

• 申請號: 201420081575.6
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN203794927U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 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: 韓蕾

技術領域

本實用新型是關于一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置。

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的生產工藝分煤基和氣基兩類。其中目前氣基法占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。

氣基法所用還原劑主要是天然氣，經蒸汽轉化或部分氧化生產合成氣CO+H₂，而中國天然氣價格昂貴，在東部沿海一些地區天然氣價格已達5元/m³，而采用大型煤氣化生產的精制合成氣價格也在0.8元/m³以上，因此尋找一條價格便宜的還原氣原料渠道是大力發展中國DRI生產所必須面對的問題。

煤層氣是儲存在煤層中的一種非常規天然氣（主要成分是甲烷），也稱煤層吸附氣，是經地殼運動被埋入地下億萬年前的古代植物在地熱和厭氧細菌的作用下與煤同時生成的，煤在開采過程中煤層氣與空氣混合形成瓦斯氣。瓦斯氣的瓦斯濃度即指CH₄濃度，如某煤礦井下抽采的瓦斯氣組成為CH₄約50%、O₂約10%、N₂約35%、CO約2%、CO₂約3%。

瓦斯氣是一種易燃危險氣體，極易爆炸，因為甲烷的爆炸極限為5%～15%，因而限制了其的綜合利用。目前瓦斯氣主要用于發電，但由于受多種因素影響，發電的經濟效益受到限制。大量的瓦斯氣仍然沒有充分利用而排放，造成溫室氣體的增加及資源的浪費。

CN1420077A公開了一種利用瓦斯氣生產合成氣的方法，其中通過向煤礦瓦斯氣中添加含氫的合成弛放氣，并經過加氫脫氧過程，降低煤礦瓦斯氣中的氧含量；通過吸附過程排出煤礦瓦斯氣中的氮氣，制得富甲烷氣；再通過蒸汽轉化過程，制得合成氣。該方法主要是用于甲醇和二甲醚的合成。

經查，未見有關將瓦斯氣用于還原鐵生產的工藝及流程的技術報道。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，利用其高效且環保地利用瓦斯氣制備合成氣將鐵礦石還原成DRI。

為達到上述目的，本實用新型提供了一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征在于，該裝置包括通過管路依序串接的瓦斯氣除塵器、第一脫硫塔、轉化爐與氣基豎爐，還包括設置在瓦斯氣除塵器與第一脫硫塔之間管路上的第一氣體混合器和/或設置在第一脫硫塔與轉化爐之間管路上的第二氣體混合器；其中：

所述瓦斯氣除塵器設有瓦斯氣進口和除塵后瓦斯氣出口；該瓦斯氣除塵器是用于對瓦斯氣進行除塵等凈化處理，得到除塵后瓦斯氣；

所述第一氣體混合器設有除塵后瓦斯氣進口、天然氣進口和氣體出口，除塵后瓦斯氣進口與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；該第一氣體混合器是用于將除塵后瓦斯氣與天然氣混合，得到瓦斯氣與天然氣的混合氣；

所述第一脫硫塔設有待脫硫氣體進口和脫硫后氣體出口，待脫硫氣體進口與第一氣體混合器的混合氣體出口，或直接與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；該第一脫硫塔是用于對待脫硫氣體進行精脫硫以使所得脫硫氣體含硫量在1ppm以下；

所述第二氣體混合器脫硫氣體進口、蒸汽進口和混合氣體出口，脫硫氣體進口與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；該第二氣體混合器是用于將上述脫硫氣體與蒸汽混合，得到脫硫氣體與蒸汽的混合氣；

所述轉化爐設有第一氣體進口、第二氣體進口以及轉化后得到的還原氣出口，第一氣體進口與第二混合氣的混合氣體出口連接，或直接與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；該轉化爐是用于將來自第一脫硫塔的混合氣或第二混合器的混合氣與含氧氣體或CO₂轉化為滿足氣基直接還原鐵要求的合成氣；

所述氣基豎爐設有還原氣進口、球團礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，還原氣進口與轉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礦生產直接還原鐵，并產生爐頂氣。

根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置中，所述轉化爐為非催化轉化爐或容置有催化劑的催化轉化爐。