專利名稱：焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化及氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化及直接還原鐵技術(shù)，尤其涉及一種焦?fàn)t煤氣用二氧化碳 轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫以及用此轉(zhuǎn)化氣制備還原氣用于氣基豎爐直接還原鐵的方法。
背景技術(shù)：
目前，氣基豎爐直接還原生產(chǎn)煉鋼用直接還原鐵的方法是生產(chǎn)直接還原鐵的主流技 術(shù)，國外多用天然氣制還原氣。我國天然氣緊缺，而且產(chǎn)地偏僻，價格高；焦炭產(chǎn)量世界 第一，焦?fàn)t煤氣資源量豐富，而且目前利用效率較低?，F(xiàn)有的焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)方法中 的焦?fàn)t煤氣水蒸汽轉(zhuǎn)化法中，H2/CO比高達(dá)4.6;生產(chǎn)甲醇中，甲醇弛放氣中氫氣含量高達(dá) 70 80%，每噸甲醇的煤氣單耗較高。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點
用天然氣制取還原氣生產(chǎn)直接還原鐵，能夠利用的天然氣資源極其有限；焦?fàn)t煤氣水 蒸氣轉(zhuǎn)化法得到的轉(zhuǎn)化氣H2/C0比較高，較難符合生產(chǎn)直接還原鐵的要求，導(dǎo)致生產(chǎn)成本 增高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用焦?fàn)t煤氣代替天然氣為氣源，且成本較低的焦?fàn)t煤氣二氧 化碳轉(zhuǎn)化及氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法，包括步驟
首先，將凈化脫硫處理后的焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑分別進(jìn)行預(yù)熱，所述轉(zhuǎn)化劑包括二氧化
碳?xì)?，每摩爾所述焦?fàn)t煤氣的二氧化碳?xì)馐褂昧啃∮诨虻扔贠. 3mol;
然后，將所述焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑進(jìn)轉(zhuǎn)化爐，進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，并對轉(zhuǎn)化后的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行 脫水、脫二氧化碳處理。
本發(fā)明的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，上述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn) 化氣用作該氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的還原氣；所述焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行加熱的燃
料氣包括所述氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的爐頂氣。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化及氣基 豎爐直接還原鐵方法，由于用二氧化碳?xì)鈱範(fàn)t煤氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣中CO含量提高， H2/CO比降低，轉(zhuǎn)化后的轉(zhuǎn)化氣用作氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的還原氣，能滿足豎爐 直接還原需要。


圖l為本發(fā)明的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化及氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化及氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其較佳的具體實施 方式如圖l所示
其中，焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法包括步驟
首先，將凈化脫硫處理后的焦?fàn)t煤氣(精脫C0G)與轉(zhuǎn)化劑分別進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)行轉(zhuǎn) 化處理，轉(zhuǎn)化劑包括二氧化碳?xì)?，每摩爾焦?fàn)t煤氣的二氧化碳?xì)馐褂昧繛椤?.3mol;
轉(zhuǎn)化劑還包括氧氣和水蒸氣，每摩爾所述焦?fàn)t煤氣的氧氣和水蒸氣使用量分別為氧
氣《0.25mol;水蒸汽《0. 3mo1。
具體可以根據(jù)不同化工或冶金需要，通過調(diào)整轉(zhuǎn)化劑中三種轉(zhuǎn)化氣體的比例，控制轉(zhuǎn) 化后的氣體(轉(zhuǎn)化氣)中氫氣/一氧化碳比值。
焦?fàn)t煤氣與所述轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行加熱后的溫度可以分別為氧氣10(TC以上；焦?fàn)t煤
氣、水蒸氣、二氧化碳均為50(TC以上。
高溫轉(zhuǎn)化氣須冷卻脫水，處理方法包括，將轉(zhuǎn)化后的氣體與焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行熱 交換， 一方面可以為轉(zhuǎn)化后的氣體降溫，另一方面可以為焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)化劑加熱。并繼續(xù)
降低轉(zhuǎn)化后的氣體的溫度至4(TC以下。
本發(fā)明的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其較佳的具體實施方式
，包括步驟
上述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化氣用作氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法生產(chǎn)
的還原氣；焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行加熱的燃料氣可以用氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的爐 頂氣。
氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的另一部分爐頂氣作為工藝氣，與已經(jīng)冷卻的轉(zhuǎn)化氣集
中進(jìn)行脫硫化氫和脫二氧化碳處理，然后進(jìn)一步冷卻到30'C以下，以降低氣體中飽和水蒸 汽含量，此混合氣體即為還原氣，再將還原氣加熱到800。C以上，進(jìn)豎爐還原鐵氧化礦物，
生產(chǎn)直接還原鐵。
轉(zhuǎn)化氣和工藝氣脫硫脫碳副產(chǎn)的二氧化碳用于轉(zhuǎn)化劑。 還原氣加熱爐的燃料氣用豎爐直接還原鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的爐頂氣。
爐頂氣在應(yīng)用之前，可以首先通過余熱鍋爐回收余熱，然后進(jìn)行冷卻脫水除塵處理， 產(chǎn)生的水蒸汽部分用于轉(zhuǎn)化劑。
具體實施例一，再參見圖l:
首先將作為原料氣的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深度凈化處理，包括除油、凈化脫硫處理，處 理后硫含量〈5PPM;
然后，用氧氣、二氧化碳?xì)狻⑺羝麨檗D(zhuǎn)化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
每mol凈化后焦?fàn)t煤氣的轉(zhuǎn)化劑使用量為氧氣《0.25mol; 二氧化碳《0.3mol; 水蒸氣《0. 3mo1。
將按上述比例的焦?fàn)t煤氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽四種原料氣體加熱。氧氣加熱到
10(TC以上，其它氣體均加熱到50(TC以上。
然后，將加熱的氣體進(jìn)轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化氣用作氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法 的還原氣。
為保證還原豎爐高效穩(wěn)定運行，用作還原氣的轉(zhuǎn)化氣須進(jìn)行脫水和脫二氧化碳處理。
脫水處理過程中，將出轉(zhuǎn)化爐的高溫轉(zhuǎn)化氣在熱交換器中與入轉(zhuǎn)化爐的原料氣進(jìn)行熱 交換，然后用冷水冷卻到4(TC以下，再進(jìn)行脫二氧化碳處理。最后再冷卻到3(TC以下，以 控制入豎爐的還原氣中的飽和水含量。
脫水、脫二氧化碳后的轉(zhuǎn)化氣須加熱到80(TC以上，以提供豎爐反應(yīng)所需熱量。 加熱原料氣用的1 #加熱爐和加熱入豎爐還原氣用的2 #加熱爐，可采用常規(guī)高溫管式加熱 爐，也可采用蓄熱式加熱爐，采用蓄熱式加熱爐，傳熱效果好，可使用熱值750 9000kcal/n^的低熱值燃料氣；使用9000kcal/ri^的高熱值燃料氣，也能提高熱效率、降低煙 氣溫度，起到節(jié)能的目的。
豎爐爐頂氣的處理先通過余熱鍋爐回收溫度為40(TC左右的爐頂氣余熱，產(chǎn)生的蒸 汽一部分廠內(nèi)自用，另一部分用于轉(zhuǎn)化劑；然后進(jìn)行冷卻脫水除塵，在這里分出一部分燃 料氣用做1#加熱爐和2#加熱爐燃料，剩余部分作為工藝氣，與已經(jīng)冷卻脫水的新制轉(zhuǎn)化 氣集中進(jìn)行脫硫(硫化氫)脫碳(二氧化碳)處理，脫硫脫碳處理后，進(jìn)一步冷卻脫水， 然后進(jìn)2#加熱爐加熱，作為還原氣進(jìn)豎爐使用。產(chǎn)生的二氧化碳副產(chǎn)品用作轉(zhuǎn)化劑，多余 部分可作為商品銷售。
本發(fā)明將焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化的還原氣可完全滿足直接還原豎爐的要求，H2+C0可達(dá)88X以
上；H2/C0可在4.6 1.5之間調(diào)節(jié)；氧化度可達(dá)<5%。如果礦物全鐵品位達(dá)到67. 5%以 上，產(chǎn)品海綿鐵金屬化率和全鐵均可達(dá)到92%以上。
本發(fā)明采用蓄熱式管式爐加熱原料氣和入爐氣，熱效率高，噸海綿鐵煤氣消耗可在 2.5Gcal以下，氧氣消耗也相應(yīng)降低。
本發(fā)明將在焦化廠已經(jīng)初步凈化處理的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深度凈化脫硫處理作為原料氣， 氧氣、二氧化碳、水蒸汽為氣體轉(zhuǎn)化劑，原料氣和轉(zhuǎn)化劑先與出轉(zhuǎn)化爐的高溫轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行 熱交換，然后加熱到50(TC以上，進(jìn)轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化氣的H2/CO比可在4.6 1.5之間調(diào) 節(jié)。本發(fā)明轉(zhuǎn)化法若用于焦?fàn)t煤氣制甲醇，與現(xiàn)行水蒸氣轉(zhuǎn)化法相比，焦?fàn)t煤氣利用率提 高，生產(chǎn)成本降低。
經(jīng)熱交換冷卻后的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)冷卻器冷卻到4(TC以下脫水，然后脫去二氧化碳；脫碳后 轉(zhuǎn)化氣進(jìn)一步冷卻到30'C以下。再加熱到80(TC以上，供還原豎爐使用。
從豎爐出來的反應(yīng)后爐頂氣經(jīng)除塵、余熱鍋爐回收顯熱，部分作為燃料氣供加熱爐作 燃料，部分經(jīng)脫二氧化碳、脫硫化氫、冷水，與從轉(zhuǎn)化爐出來的已經(jīng)脫碳冷卻的新制轉(zhuǎn)化 氣混合加熱后，進(jìn)豎爐作為還原氣使用。
產(chǎn)品直接還原鐵如需滲碳，可采用經(jīng)過深度凈化脫硫處理的精制焦?fàn)t煤氣為直接還原 鐵冷卻系統(tǒng)補充氣，可以滿足滲碳要求。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法，其特征在于，包括步驟首先，將凈化脫硫處理后的焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑分別進(jìn)行預(yù)熱，所述轉(zhuǎn)化劑包括二氧化碳?xì)猓磕査鼋範(fàn)t煤氣的二氧化碳?xì)馐褂昧啃∮诨虻扔?.3mol；然后，將所述焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑進(jìn)轉(zhuǎn)化爐，進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，并對轉(zhuǎn)化后的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)行脫水、脫二氧化碳處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化劑還包括氧氣和水蒸氣，每摩爾所述焦?fàn)t煤氣的氧氣和水蒸氣的使用量分別為氧氣≤0.25mol;水蒸氣≤0. 3mo1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法，其特征在于，所述焦?fàn)t煤氣與所述轉(zhuǎn)化劑經(jīng)加熱爐加熱后的溫度分別為氧氣大于100℃;焦?fàn)t煤氣、水蒸氣、二氧化碳分別大于500℃ 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法，其特征在于，所述脫水處理包括，將所述轉(zhuǎn)化氣與所述焦?fàn)t煤氣和所述轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行熱交換，并降低所述轉(zhuǎn)化氣的溫度至40℃以下。
5、 一種氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，權(quán)利要求1至4任一項所述的焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化氣用作該氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的還原氣；所述焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)化劑進(jìn)行加熱的燃料氣包括所述氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的爐頂氣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，所述爐頂氣部分作為工藝氣與所述轉(zhuǎn)化氣混合后，再經(jīng)脫硫化氫、脫二氧化碳處理用作所述還原氣。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化氣和所述工藝氣混合后，首先冷卻到30℃以下；然后進(jìn)行脫硫脫碳處理；之后經(jīng)加熱爐加熱到 800℃以上，作為所述還原氣進(jìn)豎爐應(yīng)用；所述脫硫脫碳處理中副產(chǎn)的二氧化碳用于所述轉(zhuǎn)化劑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，所述加熱爐進(jìn) 行加熱的燃料氣包括所述爐頂氣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的加熱爐 為蓄熱式加熱爐，適用的氣體燃料的熱值為750 卯00kcal/m3。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，其特征在于，所述爐頂氣 在用作工藝氣之前，首先通過余熱鍋爐回收余熱，產(chǎn)生的水蒸汽部分用于所述轉(zhuǎn)化劑；然 后進(jìn)行洗滌冷卻處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦?fàn)t煤氣二氧化碳轉(zhuǎn)化及氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法，將焦化廠已經(jīng)初步凈化處理的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行深度凈化脫硫處理作為原料氣，氧氣、二氧化碳、水蒸汽為氣體轉(zhuǎn)化劑，進(jìn)轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣用作氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)方法的還原氣。從豎爐出來的爐頂氣部分作為燃料氣供加熱爐作燃料；部分作為工藝氣，處理后返回豎爐作還原氣。為氣基豎爐直接還原解決了一種新的氣源，屬焦?fàn)t煤氣一種新的高效利用途經(jīng)。與現(xiàn)行的水蒸汽轉(zhuǎn)化氣相比，轉(zhuǎn)化氣的H₂/CO比值從水蒸氣轉(zhuǎn)化氣的4.6降低到1.5，并在4.6～1.5之間可調(diào)。
文檔編號C10K1/00GK101392192SQ20081022607
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者吳道洪 申請人:吳道洪