煤催化气化制备竖炉用还原气的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了煤催化气化制备竖炉用还原气的方法和系统，其中，煤催化气化制备竖炉用还原气的方法包括：将粉煤与催化剂混合后进行压球处理，以便得到粉煤颗粒；在蓄热式热解炉中使粉煤颗粒与水蒸气在催化剂的作用下发生催化气化反应，以便生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的粗还原气；对粗还原气进行余热回收，以便产生水蒸气；将经过余热回收的粗还原气进行提纯处理，以便获得精制还原气。利用上述方法可以降低气化温度，节省能耗，制备得到的还原气可以达到气基竖炉炼制海绵铁对还原气的要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了煤催化气化制备竖炉用还原气的方法和系统，其中，煤催化气化制备竖炉用还原气的方法包括：将粉煤与催化剂混合后进行压球处理，以便得到粉煤颗粒；在蓄热式热解炉中使粉煤颗粒与水蒸气在催化剂的作用下发生催化气化反应，以便生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的粗还原气；对粗还原气进行余热回收，以便产生水蒸气；将经过余热回收的粗还原气进行提纯处理，以便获得精制还原气。利用上述方法可以降低气化温度，节省能耗，制备得到的还原气可以达到气基竖炉炼制海绵铁对还原气的要求。【专利说明】煤催化气化制备竖炉用还原气的方法和系统
本专利技术涉及一种气基竖炉还原气制备工艺，特别是与气基竖炉生产海绵铁配套的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法和系统。
技术介绍
直接还原炼铁技术主要有气基(以CCHH2为还原剂)和煤基(以非焦煤为还原剂)两种。气基直接还原法因具有容积利用率闻、热效率闻、生广率闻等优点而成为非焦煤冶金工艺的主流技术。目前，国外多用天然气重整制还原气的方式提供CCHH2作为还原气。与国外相比，由于受到天然气资源的限制，我国至今没有大型的竖炉法生产直接还原铁工厂。相对而言，我国煤炭资源丰富，煤炭的资源利用效率却较低，如果将煤气化后进行深度净化脱硫处理作为原料气，再与适量的水蒸气等混合，进变换炉进行变换反应即可得到h2/co的比值在4.6~1.5:1 (体积比)之间的H2和CO的混合气。这种混合气可以作为直接还原生产海绵铁的还原性气体，并且具有价格低廉等优点。目前，比较成熟的煤气化工艺的气化温度一般在1000°C以上，而且随着煤气化的发展，煤气化工艺越来越逼近高温高压的现有技术极限，以便最大限度地促进气化反应，从而发挥大规模生产效应。随着气化温度增高，需要消耗较多的煤来维持高温气化状态，并且生产出的气体产品由于温度高，在降温过程中会越带来较多的能量损失，同时煤气中的CO含量很高，在制取合成气或氢气的工艺中，必须将CO进行变换，导致综合能量利用效率低下，同时这些工艺生产合成气均需纯氧参与反应，而纯氧的制备需要昂贵的空分设备投资和较高的制备成本，成为制约煤气化的主要瓶颈，影响了煤化工的竞争力，因此高温高压的煤气化未必是最优化的气化方式。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种煤催化气化制备竖炉用还原气的方法，该方法具有气化温度低，气化效率高，对设备材质的要求低等优点。根据本专利技术实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法，包括:将粉煤与催化剂混合后进行压球处理，以便得到粉煤颗粒；在蓄热式热解炉中使所述粉煤颗粒与水蒸气发生催化气化反应，以便生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的粗还原气；对所述粗还原气进行余热回收，以便产生水蒸气；将经过所述余热回收的粗还原气进行提纯处理，以便获得精制还原气，其中，所述精制还原气中氢气和一氧化碳的总含量为不低于88体积所述氢气与所述一氧化碳的体积比为(3.5~1.5):1 ;所述精制还原气的氧化度小于5% ；所述催化气化反应是在650~800摄氏度和22KPa的压力下进行的。由此，本专利技术上述实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法简单高效，能耗低，既环保又可低成本地制造出合格的海绵铁还原气，整个工艺从技术上说是环保节能可行的，是一种高效利用煤制还原气的方法。另外，根据本专利技术上述实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法还可以具有如下附加的技术特征:在本专利技术的一些实施例中，所述粉煤、催化剂和水蒸气的质量比为:(1~4):(0.01~0.08):1。由此可以使得制备得到的还原气满足气基竖炉制备海绵铁对还原的要求。在本专利技术的一些实施例中，将所述余热回收产生的所述水蒸汽返回用于所述催化气化反应。由此可以进一步节省能耗。在本专利技术的一些实施例中，所述提纯处理包括:将经过所述余热回收的粗还原气进行洗涤处理，以便除去所述粗还原气中残留的催化剂和细灰；将经过所述洗涤处理的粗还原气进行脱硫处理，以便除去硫化氢气体；将经过所述脱硫处理的粗还原气进行压缩处理；以及将经过所述压缩处理的粗还原气进行脱碳处理，以便除去二氧化碳获得所述精制还原气。由此可以进一步提高还原气的纯度，改善还原气的氢气与一氧化碳的体积比。在本专利技术的一些实施例中，所述脱硫处理和脱碳处理均采用N-甲基二乙醇胺进行。由此可以进一步提高脱硫脱碳效率和效果。因此，针对现有的煤气化技术工艺的不足，本专利技术采用煤的催化气化技术取代现有的煤气化技术制备气基竖炉所需的还原气，在添加催化剂的情况下，粉煤颗粒可在650~800摄氏度下迅速发生气化反应，生成的粗合成气中H2/C0的比值在3.5~1.5:1之间，满足气基竖炉还原气的要求，且不需要进行变换；催化剂的添加降低了煤气化的温度、能耗和对设备材质等的要求，并且对脱硫、除尘和环保等都非常有利，对产物中煤气组成有更好的选择性，另外，由于过程中不需要加氧气，合成气中不含氮气，提高了工业生产的经济性。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种煤催化气化制备竖炉用还原气的系统。根据本专利技术实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的系统，其特征在于，包括:蓄热式热解炉，所述蓄热式热解炉具有粉煤催化剂颗粒进口、水蒸汽进口和粗还原气出口，所述蓄热式热解炉适于粉煤、水蒸汽在催化剂的作用下发生催化气化反应，以便生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的粗还原气；余热锅炉，所述余热锅炉具有热还原气进口、冷还原气出口和蒸汽出口，所述热还原气进口与所述粗还原气出口相连，所述余热锅炉适于对所述粗还原气进行余热回收，以便产生水蒸气；提纯装置，所述提纯装置与所述余热锅炉相连，所述提纯装置适于将经过所述余热回收的粗还原气进行提纯处理，以便获得精制还原气。另 外，根据本专利技术上述实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的系统还可以具有如下附加的技术特征:在本专利技术的一些实施例中，所述余热锅炉的所述蒸汽出口与所述蓄热式热解炉的所述水蒸汽进口相连，以便将所述水蒸气用于所述催化气化反应。由此可以进一步节省能耗。在本专利技术的一些实施例中，所述提纯装置包括依次相连的适于对所述经过所述余热回收的粗还原气进行洗涤处理、脱硫处理、压缩处理以及脱碳处理的洗涤设备，脱硫设备，压缩设备和脱碳设备。【专利附图】【附图说明】图1是根据专利技术一个实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法的流程图。图2是根据专利技术另一个实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法的流程图。图3是根据专利技术一个实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的系统的结构示意图。图4是根据 专利技术另一个实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的系统的结构示意图。图5是根据专利技术另一个实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的系统的结构示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参考图1-2描述本专利技术实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法。根据本专利技术实施例的煤催化气化制备竖炉用还原气的方法包括:SlOO:催化气化反应将粉煤与催化剂混合后进行压球处理，以便得到粉煤颗粒；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤催化气化制备竖炉用还原气的方法，其特征在于，包括：将粉煤与催化剂混合后进行压球处理，以便得到粉煤颗粒；在蓄热式热解炉中使所述粉煤颗粒与水蒸气发生催化气化反应，以便生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢的粗还原气；对所述粗还原气进行余热回收，以便产生水蒸气；将经过所述余热回收的粗还原气进行提纯处理，以便获得精制还原气，其中，所述精制还原气中氢气和一氧化碳的总含量为不低于88体积％，所述氢气与所述一氧化碳的体积比为(3.5～1.5)：1；所述精制还原气的氧化度小于5％；所述催化气化反应是在650～800摄氏度和22KPa的压力下进行的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，史雪君，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11