本申請(qǐng)是2012年8月27日提交的名稱為“含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置及其制造方法”的201280043420.7發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及一種合成氣體的制造裝置，更具體而言，涉及一種利用煉鐵工藝氣體制造含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的裝置。

背景技術(shù)：

目前，在綜合煉鐵廠制造鐵水的工藝主要依賴于高爐煉鐵工藝，而且大部分將從煤炭中產(chǎn)生的co氣體作為鐵礦石的還原劑使用。

另外，綜合煉鐵工藝中會(huì)產(chǎn)生包含ch4/co/h2的各種副產(chǎn)氣體，其中大部分使用在生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱器、生產(chǎn)電力的發(fā)電廠等，所使用的副產(chǎn)氣體以包含大量co2的廢氣形式從煉鐵廠排出。

因此，目前在綜合煉鐵廠的鐵水制造工藝、生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱工藝、和提供必要電力的煉鐵廠發(fā)電工藝中產(chǎn)生大量的co2。例如，在生產(chǎn)一噸鋼鐵產(chǎn)品過程中將產(chǎn)生大約2.18噸的二氧化碳(co2)。

目前，為了減少煉鐵工藝中產(chǎn)生的co2，盡管正在努力提高包括降低鐵水生產(chǎn)中的還原劑比例在內(nèi)的工藝效率，然而以高爐為主的綜合煉鐵工藝的工藝效率已達(dá)到極限值，因此很難進(jìn)一步降低co2。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明是為解決上述問題而提出，其目的是提供一種含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置，該制造裝置使在綜合煉鐵工藝中產(chǎn)生的二氧化碳與甲烷進(jìn)行反應(yīng)，從而制造含有一氧化碳(co)和氫氣(h2)的合成氣體。

解決課題的方法

為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置，包括：含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體的第一預(yù)處理裝置；與所述第一預(yù)處理裝置隔開而設(shè)置的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的第二預(yù)處理裝置；蒸汽發(fā)生裝置，其用于向經(jīng)所述第一預(yù)處理裝置處理的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體、和經(jīng)所述第二預(yù)處理裝置處理的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體混合而成的混合氣體中供給蒸汽；以及轉(zhuǎn)化(reforming)反應(yīng)裝置，其接收含有所被供給的所述蒸汽的混合氣體并使之轉(zhuǎn)化，從而將所述混合氣體轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳和氫氣的氣體。

本發(fā)明的特征在于，所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體為焦?fàn)t煤氣(cog，cokeovengas)。

本發(fā)明的特征在于，所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體為選自高爐廢氣、finex工藝的流化還原爐廢氣、煉鐵廠發(fā)電設(shè)備的廢氣、生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱爐廢氣、以及焦?fàn)t加熱爐廢氣中的至少一種。

本發(fā)明的特征在于，所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體進(jìn)一步包含從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置中排出的廢氣。

本發(fā)明的特征在于，所述蒸汽發(fā)生裝置從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置中排出的廢氣中得到熱源供給。

所述第一預(yù)處理裝置包括：第一儲(chǔ)存腔室，其用于儲(chǔ)存所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及精煉裝置，其用于精煉從所述第一儲(chǔ)存腔室排出的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體。

所述第一預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括：液化天然氣(lng)吹入管道，其用于進(jìn)一步向從所述第一儲(chǔ)存腔室中排出的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體中供給甲烷；以及脫硫裝置，其用于從所述液化天然氣中去除硫。

所述第二預(yù)處理裝置包括：第二儲(chǔ)存腔室，其用于儲(chǔ)存所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；精煉裝置，其用于精煉從所述第二儲(chǔ)存腔室排出的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體。

所述第二預(yù)處理裝置進(jìn)一步包括二氧化碳分離裝置，該二氧化碳分離裝置用于從經(jīng)過精煉的所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的一部分或者全部中分離二氧化碳。

本發(fā)明的特征在于，所述二氧化碳分離裝置從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置排出的廢氣中得到熱源供給。

本發(fā)明的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置進(jìn)一步包括升壓裝置，該升壓裝置用于使所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體、和所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體混合而成的混合氣體升壓至所述鐵礦石還原裝置的工作壓力。

本發(fā)明的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置進(jìn)一步包括升溫裝置，該升溫裝置用于使升壓后的所述混合氣體升溫以適合所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置內(nèi)的反應(yīng)溫度。

本發(fā)明的特征在于，所述升溫裝置從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置排出的廢氣中得到熱源供給。

所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置進(jìn)一步包括氫氣制造裝置，該氫氣制造裝置用于由在所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置中使混合氣體轉(zhuǎn)化而制造的含有一氧化碳的還原氣體的一部分或者全部制造氫氣。

所述氫氣制造裝置進(jìn)一步包括：水煤氣變換反應(yīng)器，其用于增加所述含有一氧化碳的還原氣體的氫氣含量；以及氫氣分離裝置，其用于從增加了氫氣的所述含有一氧化碳的還原氣體中分離氫氣。

所述氫氣制造裝置進(jìn)一步包括熱回收裝置，該熱回收裝置用于冷卻經(jīng)過轉(zhuǎn)化的所述含有一氧化碳的還原氣體。

本發(fā)明的特征在于，所述水煤氣變換反應(yīng)器從所述蒸汽發(fā)生裝置得到蒸汽供給。

本發(fā)明的特征在于，通過所述氫氣分離裝置分離的一部分氫氣與通過所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置轉(zhuǎn)化的含有一氧化碳和氫氣的還原氣體混合。

本發(fā)明的特征在于，從所述氫氣分離裝置中排出的含有二氧化碳的廢氣與所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體混合。

在所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置中，向所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置供給的所述混合氣體中的甲烷、二氧化碳和蒸汽的摩爾比滿足0≤h2o/co2≤5、0.1≤(h2o+co2)/ch4≤5。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的鐵礦石還原系統(tǒng)能夠?qū)⑼ㄟ^所述合成氣體制造裝置制造的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體供給到鐵礦石還原裝置以還原鐵礦石。

所述鐵礦石還原裝置為高爐(blastfurnace)或者finex(熔融還原)工藝的流化還原爐。

為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法，包括以下步驟：預(yù)處理含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；預(yù)處理含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；混合經(jīng)過預(yù)處理的所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體和含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體以形成混合氣體后，使所述混合氣體升壓至預(yù)定的壓力；使升壓后的所述混合氣體升溫至預(yù)定的溫度；以及將升溫后的所述混合氣體供給到轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置并將所述混合氣體轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳和氫氣的還原氣體。

所述預(yù)處理含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體的步驟包括以下步驟：精煉含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及向經(jīng)過精煉的所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體中混合液化天然氣(lng)。

本發(fā)明的特征在于，所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體為焦?fàn)t煤氣(cog,cokeovengas)。

預(yù)處理所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的步驟包括以下步驟：精煉含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及從經(jīng)過精煉的所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的一部分或者全部中分離二氧化碳。

本發(fā)明的特征在于，所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體為選自高爐廢氣、finex工藝的流化還原爐廢氣、煉鐵廠發(fā)電設(shè)備的廢氣、生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱爐廢氣、以及焦?fàn)t加熱爐廢氣中的至少一種。

本發(fā)明的特征在于，所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體進(jìn)一步包含從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置中排出的廢氣。

所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法進(jìn)一步包括向升溫后的所述混合氣體供給蒸汽的步驟。

所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法進(jìn)一步包括由轉(zhuǎn)化后的所述含有一氧化碳的還原氣體的一部分或全部制造氫氣的步驟。

而且，所述氫氣制造的步驟包括以下步驟：冷卻所述含有一氧化碳的還原氣體；對(duì)冷卻后的所述含有一氧化碳的還原氣體進(jìn)行水煤氣變換；以及從經(jīng)過水煤氣變換的所述還原氣體中分離氫氣。

本發(fā)明的特征在于，將制造出的所述氫氣與轉(zhuǎn)化后的所述氣體混合。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的鐵礦石還原方法可將通過所述制造方法制造的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體向鐵礦石還原裝置供給以還原鐵礦石。

本發(fā)明的特征在于，所述鐵礦石還原裝置為高爐或者finex工藝的流化還原爐。

發(fā)明的效果

通過本發(fā)明，使在綜合煉鐵工藝中產(chǎn)生的二氧化碳與甲烷進(jìn)行反應(yīng)而制造含有一氧化碳(co)和氫氣(h2)的合成氣體，并在鐵礦石的還原中再使用該合成氣體、或者在二甲基醚(dme)等的制造中使用該合成氣體，從而能夠大幅減少在煉鐵廠產(chǎn)生的二氧化碳的量。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體制造裝置的流程圖。

圖2是本發(fā)明的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造工藝圖。

圖3是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體制造裝置的流程圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖及詳細(xì)描述的實(shí)施例能夠清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)該優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)的方法。但本發(fā)明并不局限于下面公開的實(shí)施例，可通過多種不同的形式實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例只是為了完整地公開本發(fā)明，并向本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完整地告知本發(fā)明范圍而提出的，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)由權(quán)利要求的范圍來定義。在通篇說明書中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)要素。

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在說明本發(fā)明過程中，當(dāng)認(rèn)為對(duì)相關(guān)公知功能或者結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明可能會(huì)不突出本發(fā)明的要旨時(shí)，省略其詳細(xì)說明。

圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體制造裝置的流程圖。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造裝置包括：含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體的第一預(yù)處理裝置10；含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的第二預(yù)處理裝置20；蒸汽發(fā)生裝置30，其向經(jīng)所述第一預(yù)處理裝置10處理的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體、和經(jīng)所述第二預(yù)處理裝置20處理的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的混合氣體供給蒸汽；轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40，對(duì)所述已供給蒸汽的混合氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化使之轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳的還原氣體；以及鐵礦石還原裝置50，其利用包含所述一氧化碳的還原氣體還原鐵礦石。

所述第一預(yù)處理裝置10包括：第一儲(chǔ)存腔室13，其用于儲(chǔ)存所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及精煉裝置15，其用于精煉從所述第一儲(chǔ)存腔室13排出的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體。所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體也可以無需所述第一儲(chǔ)存腔室13而直接通過輸氣管道供給。

而且，所述第一預(yù)處理裝置10可進(jìn)一步包括：液化天然氣(lng)吹入管道17，其用于進(jìn)一步向從所述第一儲(chǔ)存腔室13排出的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體中供給甲烷；以及脫硫裝置19，用于從所述液化天然氣中去除硫。

所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體包含在綜合煉鐵工藝中產(chǎn)生的含有大量甲烷(ch4)的副產(chǎn)氣體，如焦?fàn)t煤氣(cog；cokeovengas)。焦?fàn)t煤氣除了甲烷以外還包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)饧敖褂?tar)等。

在這種副產(chǎn)氣體中含有可使下述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40內(nèi)的催化劑中毒的焦油、硫、灰塵等，因此通過適當(dāng)?shù)木珶捬b置15去除所述物質(zhì)。

對(duì)于副產(chǎn)氣體的精煉，可使用干式集塵、濕式集塵、氣旋、h2s控制以及btx控制等方法。

另外，為了增加對(duì)含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化而制造的還原氣體的產(chǎn)生量和還原氣體中的還原性氣體(co、h2)的比例，可進(jìn)一步將從外部供給的含有甲烷的氣體(例如將液化天然氣)與經(jīng)過精煉的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體混合。

至于從外部供給的液化天然氣(lng)和含有甲烷的副產(chǎn)氣體的混合比例，可根據(jù)在煉鐵廠中產(chǎn)生的副產(chǎn)氣體的供需情況和液化天然氣的供需情況而確定。因此，也有可能存在煉鐵廠副產(chǎn)氣體的比例為100％的情況或者從外部供給的液化天然氣為100％的情況。

當(dāng)供給液化天然氣時(shí)，可進(jìn)一步增加脫硫裝置19以去除包含在液化天然氣中的硫。

所述第二預(yù)處理裝置20包括：第二儲(chǔ)存腔室23，其用于儲(chǔ)存所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；及精煉裝置25，其用于精煉從所述第二儲(chǔ)存腔室23排出的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體。所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體可以不在第二儲(chǔ)存腔室23中儲(chǔ)存而直接通過管道(pipe)供給。

所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體可包含在綜合煉鐵工藝中產(chǎn)生的高爐廢氣(blastfurnaceoffgas)、finex工藝的流化還原爐廢氣、煉鐵廠發(fā)電設(shè)備的廢氣、生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱爐廢氣和焦?fàn)t加熱爐廢氣，而且在這些廢氣中包含大量的二氧化碳。

所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體經(jīng)過適當(dāng)?shù)木珶捁に嚾コ罐D(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40的催化劑中毒的焦油、硫和灰塵等。

而且，當(dāng)經(jīng)過精煉的含有二氧化碳的副產(chǎn)氣體中存在大量的不參與鐵礦石還原反應(yīng)的氮?dú)獾榷栊詺怏w時(shí)，會(huì)降低通過下述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40轉(zhuǎn)化的還原氣體內(nèi)的還原性氣體(co、h2)的濃度，并且轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40會(huì)消耗過多的熱量，因此可通過基于吸收法、變壓吸附(psa；pressureswingadsorption)法或隔膜法等的二氧化碳分離裝置27從所述經(jīng)過精煉的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的一部分或者全部中分離二氧化碳之后，再與含有二氧化碳的副產(chǎn)氣體進(jìn)行混合，從而降低惰性氣體的濃度。

另外，當(dāng)利用以胺、氨等用作吸收液的吸收法分離二氧化碳時(shí)，吸收液的再生需要熱量，而這些熱量可通過適當(dāng)?shù)臒峤粨Q從轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中產(chǎn)生的高溫廢氣中得到供給。

可在混合經(jīng)過精煉的所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體和含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體形成混合氣體后，利用壓縮機(jī)將其升壓至高爐(blastfurnace)或finex工藝的流化還原爐等鐵礦石還原裝置50的工作壓力3-10bar。

通過加熱器及熱交換器使升壓后的所述混合氣體升溫至下述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中的反應(yīng)溫度600-1000℃。此時(shí)，升溫過程所需的熱量的一部分或者全部可通過適當(dāng)?shù)臒峤粨Q從轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中產(chǎn)生的高溫廢氣中得到供給。

另外，可在使含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體和含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的混合氣體升壓及升溫后，混合通過蒸汽發(fā)生器來生成的部分蒸汽(steam)。若將蒸汽與含有甲烷和二氧化碳的混合氣體混合，則能夠降低轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中碳(carbon)被沉積在催化劑層的現(xiàn)象，而且能夠在轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)增加氫氣的生成量。

在蒸汽的生成中所需的熱量的一部分或者全部，可通過適當(dāng)?shù)臒峤粨Q從在轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中產(chǎn)生的高溫廢氣得到供給。

至于向轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40供給的甲烷、二氧化碳和蒸汽的摩爾比，當(dāng)為h2o/co2時(shí)優(yōu)選為0以上且5以下，當(dāng)為(h2o+co2)/ch4時(shí)優(yōu)選為0.1以上且5以下。

其中，之所以如上限定蒸汽和二氧化碳的比例(即h2o/co2)的理由如下：從二氧化碳(co2)的再使用方面考慮時(shí)，不供給蒸汽(h2o)而只用二氧化碳(co2)引發(fā)甲烷和二氧化碳的反應(yīng)最有利。即，優(yōu)選為h2o/co2＝0。

然而，若只用ch4/co2引發(fā)反應(yīng)，則在催化劑層上會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的碳沉積現(xiàn)象，從而會(huì)對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行帶來不良影響，因此為了防止碳沉積優(yōu)選添加水分。

而且，若將h2o/co2的比例提升到5以下，則能充分防止催化劑層的碳沉積，但若超過5，則會(huì)導(dǎo)致碳沉積防止效果達(dá)到飽和狀態(tài)。

另外，關(guān)于(h2o+co2)/ch4比例，一般來說與甲烷(ch4)反應(yīng)的蒸汽(h2o)及二氧化碳(co2)的比例越高，甲烷(ch4)的轉(zhuǎn)化率就越高。但是，若蒸汽(h2o)及二氧化碳(co2)相對(duì)于甲烷(ch4)的比例過高，則工藝效率及運(yùn)行費(fèi)用過度增加，因此(h2o+co2)/ch4的比例優(yōu)選為0.1以上且5以下。

在轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下式所示。

ch4+co2→2co+2h2····(1)

ch4+h2o→co+3h2····(2)

在煉鐵廠產(chǎn)生的二氧化碳通過上述反應(yīng)式(1)能夠再生為一氧化碳，并能夠作為還原氣體回收再使用，因此能夠大幅減少在煉鐵廠產(chǎn)生的二氧化碳。

上述反應(yīng)式(1)和(2)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此反應(yīng)所需的熱量可在反應(yīng)器的外部夾套通過燃料的燃燒得到供給。此時(shí)產(chǎn)生的高溫廢氣可排出到反應(yīng)器的外部并作為蒸汽發(fā)生器、混合氣體的升溫及二氧化碳的分離所需的熱量來使用。

所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40可使用固定床(fixedbed)或流化床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器以轉(zhuǎn)化催化劑填充于反應(yīng)器內(nèi)部的狀態(tài)配置，而至于流化床反應(yīng)器，催化劑在流化反應(yīng)器內(nèi)部流動(dòng)的過程中進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

在所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置內(nèi)的催化劑可使用鉑或鎳系列的材料。

在轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化的還原氣體保持3-10barg的壓力和600-1000℃的溫度，因此無需額外的裝置就能作為高爐及流化還原爐的還原氣體使用。

氫氣制造裝置80可進(jìn)一步包括：用于增加所述含有一氧化碳的還原氣體中的氫氣含量的水煤氣變換反應(yīng)器83；以及用于從增加了氫氣的所述含有一氧化碳的還原氣體中分離氫氣的氫氣分離裝置85。

更特別地，轉(zhuǎn)化后的還原氣體的一部分可通過熱回收裝置81冷卻到200-450℃后，利用水煤氣變換反應(yīng)器(wgsr；watergasshiftreactor)83增加還原氣體內(nèi)的氫氣含量，然后通過基于變壓吸附(psa)法或隔膜法等的氫氣分離裝置85分離出氫氣。

在所述蒸汽發(fā)生器生成的蒸汽可被供給到水煤氣變換反應(yīng)器83并且增加氫氣含量。

在水煤氣變換反應(yīng)器83中，如以下反應(yīng)式(3)，還原氣體內(nèi)的一氧化碳與蒸汽進(jìn)行反應(yīng)而生成氫氣和二氧化碳。

co+h2o→h2+co2····(3)

被分離的氫氣可供給到外部的氫氣市場或者與轉(zhuǎn)化后的還原氣體混合以增加還原氣體內(nèi)的氫氣含量。

當(dāng)在高爐或finex工藝的流化還原爐中使用大量含有氫氣的還原氣體時(shí)，由于通過氫氣可改善鐵礦石的還原速度，因此能夠提高鐵水及還原鐵的生產(chǎn)速度。

此時(shí)，在氫氣分離裝置85產(chǎn)生的含有二氧化碳的廢氣可與含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體混合而用于生成轉(zhuǎn)化的還原氣體。

圖2是本發(fā)明的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體制造工藝圖。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的利用煉鐵工藝氣體的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法包括以下步驟：預(yù)處理含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；預(yù)處理含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；混合經(jīng)過預(yù)處理的所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體和含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體而形成混合氣體后，使所述混合氣體升壓至預(yù)定的壓力；使升壓后的所述混合氣體升溫至預(yù)定的溫度；以及向轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置40供給升溫后的所述混合氣體并使所述混合氣體轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳和氫氣的氣體。

本發(fā)明的特征在于，所述預(yù)處理所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體的步驟包括以下步驟：精煉含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及在所述經(jīng)過精煉的含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體中混合液化天然氣(lng)。

此時(shí)，本發(fā)明的特征在于，所述含有甲烷的煉鐵副產(chǎn)氣體為焦?fàn)t煤氣(cog，cokeovengas)。

本發(fā)明的特征在于，所述預(yù)處理含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的步驟包括以下步驟：精煉含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體；以及從所述經(jīng)過精煉的含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體的一部分或者全部中分離二氧化碳。

本發(fā)明的特征在于，所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體為選自高爐廢氣、finex工藝的流化還原爐廢氣、煉鐵廠發(fā)電設(shè)備的廢氣、生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)品的加熱爐廢氣以及焦?fàn)t加熱爐廢氣中的至少一種。

所述含有二氧化碳的煉鐵副產(chǎn)氣體進(jìn)一步包含從所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置中排出的廢氣。

所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法進(jìn)一步包括向所述升溫后的混合氣體供給蒸汽的步驟。

而且，所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體的制造方法進(jìn)一步包括由轉(zhuǎn)化的所述含有一氧化碳的還原氣體的一部分或全部制造氫氣的步驟。

所述氫氣制造過程包括以下步驟：冷卻所述含有一氧化碳的還原氣體；將冷卻的所述含有一氧化碳的還原氣體通過水煤氣變換轉(zhuǎn)換為還原氣體；以及從通過水煤氣變換轉(zhuǎn)換的所述還原氣體中分離氫氣。

所述含有一氧化碳和氫氣的合成氣體(syngas)可用作還原氣體以用于還原鐵礦石或制造二甲基醚(dme)。

圖3是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方案的通過利用煉鐵工藝氣體所生產(chǎn)的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體來還原鐵礦石的鐵礦石還原系統(tǒng)的流程圖。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的鐵礦石的還原方法將通過所述合成氣體的制造方法來制造的含有一氧化碳和氫氣的合成氣體供給到鐵礦石還原裝置，從而可還原鐵礦石。

而且，本發(fā)明的特征在于，所述鐵礦石還原裝置為高爐或者finex工藝的流化還原爐。

參照上述附圖說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解在不改變本發(fā)明的技術(shù)思想及必要技術(shù)特征的情況下也能以其他具體方式實(shí)施本發(fā)明。

因此，上述實(shí)施例在各方面均為示意性的說明，而不應(yīng)理解為限定性的說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，而不能夠由上述詳細(xì)說明內(nèi)容確定。本發(fā)明的范圍應(yīng)解釋為包括由權(quán)利要求書的含義及范圍以及其等同概念所能導(dǎo)出的全部變更或變形形態(tài)。