[發(fā)明專利]一種Lurgi氣化氣體經(jīng)雙重整轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107151721A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯慶;張沖;劉慶敬;范晉峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種Lurgi氣化氣體經(jīng)雙重整轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括依次連接的Lurgi氣化單元(1)、除塵洗滌單元(2)、脫硫脫碳單元(3)、重整轉(zhuǎn)化單元(5)和氣基還原單元(6)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵洗滌單元(2)為洗滌塔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫脫碳單元(3)包括脫硫裝置和脫碳裝置；

優(yōu)選地，所述脫硫脫碳單元(3)的含硫物料與硫磺回收單元(10)連接；

優(yōu)選地，所述脫硫脫碳單元(3)和所述重整轉(zhuǎn)化單元(5)之間設(shè)置調(diào)壓單元(4)；

優(yōu)選地，所述調(diào)壓單元(4)采用透平機(jī)；

優(yōu)選地，所述調(diào)壓單元(4)的出氣口與重整轉(zhuǎn)化單元(5)的原料氣入口以及重整轉(zhuǎn)化單元(5)的燃料入口相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述重整轉(zhuǎn)化單元(5)為雙重整轉(zhuǎn)化爐；

優(yōu)選地，所述重整轉(zhuǎn)化單元(5)包括水蒸汽注入裝置；

優(yōu)選地，所述氣基還原單元(6)為Midrex還原豎爐或PERED還原豎爐；

優(yōu)選地，所述氣基還原單元(6)設(shè)有球團(tuán)礦入口、合成氣注入口、爐頂氣出口和還原鐵出口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括爐頂氣洗滌裝置(7)和爐頂氣壓縮裝置(8)，所述氣基還原單元(6)的爐頂氣出口與爐頂氣洗滌裝置(7)的氣體入口相連，爐頂氣洗滌裝置(7)的氣體出口分別與爐頂氣壓縮裝置(8)的氣體入口和重整轉(zhuǎn)化單元(5)的燃料入口相連，爐頂氣壓縮裝置(8)的氣體出口與脫硫脫碳單元(3)的氣體入口相連；

優(yōu)選地，所述重整轉(zhuǎn)化單元(5)的燃燒煙氣出口與煙氣換熱系統(tǒng)(9)相連；

優(yōu)選地，所述煙氣換熱系統(tǒng)(9)包括廢熱鍋爐和燃燒空氣預(yù)熱器，所述煙氣換熱系統(tǒng)(9)的水蒸汽出口分別與重整轉(zhuǎn)化單元(5)的水蒸汽入口和Lurgi氣化單元(1)水蒸汽入口相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)原料煤在Lurgi氣化單元(1)中與氧氣和水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)生成粗煤氣；

(2)步驟(1)所述粗煤氣經(jīng)除塵和洗滌后，進(jìn)行脫硫脫碳，得到凈化后煤氣；

(3)步驟(2)所述凈化后煤氣進(jìn)行雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成合成氣；

(4)步驟(3)所述合成氣進(jìn)入氣基還原單元(6)中與加入的球團(tuán)礦逆流接觸，進(jìn)行還原反應(yīng)，生成還原鐵。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理方法，其特征在于，步驟(1)所述氣化反應(yīng)生成的粗煤氣中CO的摩爾含量為15％～25％，H₂的摩爾含量為38％～41％，CH₄的摩爾含量為7％～13％，CO₂的摩爾含量為25％～32％。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)所述脫硫脫碳包括脫硫過程和脫碳過程；

優(yōu)選地，所述脫硫過程使變換后煤氣中的總硫含量＜1mg/m³；

優(yōu)選地，所述脫碳過程使變換后煤氣中的CO₂摩爾含量降至1％～5％；

優(yōu)選地，步驟(3)所述凈化后的煤氣經(jīng)過調(diào)壓后，進(jìn)行雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)；

優(yōu)選地，所述調(diào)壓為調(diào)節(jié)壓力至0.2MPaG～0.5MPaG；

優(yōu)選地，所述經(jīng)調(diào)節(jié)壓力后的煤氣分為兩部分，一部分作為原料氣參與雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)，另一部分作為雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)的燃料；

優(yōu)選地，步驟(3)所述合成氣中H₂與CO的總摩爾含量＞90％；

優(yōu)選地，步驟(3)所述合成氣中H₂與CO的摩爾比為1.5～2.0；

優(yōu)選地，步驟(3)所述合成氣溫度為800℃～950℃；

優(yōu)選地，步驟(3)所述合成氣的壓力為0.2MPaG～0.5MPaG。

9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(3)所述雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生的燃燒煙氣作為熱源與煙氣換熱系統(tǒng)(9)中的廢熱鍋爐和燃燒空氣預(yù)熱器進(jìn)行換熱，廢熱鍋爐經(jīng)加熱產(chǎn)生的水蒸汽返回參與氣化反應(yīng)和雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)，燃燒空氣預(yù)熱器經(jīng)預(yù)熱產(chǎn)生的預(yù)熱空氣參與爐頂氣燃燒供熱；

優(yōu)選地，步驟(4)所述還原反應(yīng)產(chǎn)生的爐頂氣經(jīng)洗滌后分為兩部分，一部分經(jīng)壓縮后作為反應(yīng)原料返回進(jìn)行脫硫脫碳，另一部分作為雙重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)的燃料回收其熱量。