一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种通过煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统，包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。本实用新型专利技术的系统，通过电解再生吸收剂方法，可实现吸收剂的循环利用，同时电解产生的氢气可以调节还原气的H2/CO比例，从而使该还原气达到气基竖炉还原气要求，电解产生的氧气还可进一步作为煤气化的氧气来源。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统及方法，涉及还原气制备净化领域。
技术介绍
我国的资源特点为多煤、少油、少天然气，因此以焦炉煤气、煤制气等以煤为能源获得的煤气作为还原气是我国竖炉直接还原工艺发展的必然选择。在煤的焦化和气化过程中，煤中的硫主要以H2S的形式进入气相，使得焦炉煤气和煤制气中均含有大量的H2S，均需要脱硫后才能进一步利用，否则会影响竖炉直接还原产品海绵铁的品质。对于硫化氢的脱除，已见报道的处理方法很多，这些方法主要分为两大类：干法脱硫剂脱硫工艺和湿法脱硫剂脱硫工艺。脱除H2S既可净化环境，又可回收硫，因此，研究开发高效脱除H2S新技术，对环境保护具有重要的意义。硫化氢的脱除技术经过几十年的发展，已经取得了很多成果。随着环保法规的日趋严格，高效、低投入、资源化、无二次污染的技术正日益引起人们的重视，例如微生物分解法、臭氧氧化法、电化学法、微波法等新兴脱硫方法。目前，电化学脱硫法由于具有设备简单、投资少、条件温和、脱硫效率高，对环境没有二次污染等优点，已成为近年来研究的热点。使用电化学法脱除硫化氢有以下优越性：(1)电化学设备简单，投资的，无需对原设备进行较大的改造；(2)操作维护简单，可长期连续使用，可实行无人管理，易调节；(3)对体系的物理和化学性质影响较小，无副作用。在竖炉还原制备海绵铁的实际生产中，无论哪一种竖炉工艺都必须使用富氢煤气还原生产海绵铁。由于CO还原过程为放热反应，氢气还原反应为吸热反应。若还原气中CO含量过高，局部CO还原放热反应产生的热量积累可能使局部炉料的温度超过950℃，引起局部炉料软化结块。另外，在含CO高于33％的还原气还原生产海绵铁的过程中，在400℃～700℃升降温过程中会发生严重的析碳，严重影响竖炉和还原气加热炉的顺利运行。而且，在长期高温环境下，CO会腐蚀加热炉管，局部生成片状Fe3C，不定期脱落，久之就容易发生炉管煤气泄漏的恶性事故。CO还原过程中，球团矿易产生膨胀、碎裂等现象，而用氢气还原时这些现象几乎没有发生过。另外，氢气的还原速度远远高于CO的还原速度。因此，使用富氢煤气生产海绵铁更有利于生产的稳定运行，降低运行成本以及工序能耗。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种通过煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统。本技术所述的系统，包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。本技术所述的系统，所述电解设备的氧气出口连接于所述煤气化单元的进气口。本技术所述的系统，所述脱硫单元包括吸收塔和沉降槽，所述吸收塔的塔身上设有进气口、出气口、进液口和出液口，所述出气口位于进液口的上方，所述进液口位于进气口的上方；所述沉降槽的上部设有进液口和出液口，底部设有单质硫出口；所述吸收塔的出液口连接至所述沉降槽的进液口，所述沉降槽的出液口连接至电解设备的进液口。本技术所述的系统，所述煤气化单元包括气化炉和位于所述气化炉底部的激冷室以及冷却塔；所述气化炉的下降管通到所述激冷室的冷却腔中；所述激冷室的气体出口与所述冷却塔相连，所述冷却塔的气体出口连接于所述脱硫单元的进气口；所述激冷室的上部设有冷却水入口和气体出口，下方设有灰渣出口；所述气化炉为水冷壁气流床气化炉。本技术所述的系统，所述电解设备为电解槽，所述电解槽的阳极选用石墨电极或金属电极；所述石墨电极的材料为石墨板或碳纤维布，所述金属电极的材料为铅、钛、钌或耐腐蚀的金属合金电极；阴极为铂电极、镀铂石墨电极或不锈钢电极；所述电解槽由隔膜分为阳极室和阴极室，所述隔膜为离子交换膜。所述电解槽优选为：电解槽的阳极选用石墨电极；阴极为镀铂石墨电极；所述电解槽由阳离子交换膜分为阳极室和阴极室。本技术所述的系统，所述脱硫单元中的吸收剂为Fe3+的卤族元素盐溶液与相应的卤族元素的酸的混合溶液，所述溶液的pH为4～7。本技术所述的系统，其结构优选为：包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。所述脱硫单元包括吸收塔和沉降槽，所述吸收塔的塔身上设有进气口、出气口、进液口和出液口，所述出气口位于进液口的上方，所述进液口位于进气口的上方；所述沉降槽的上部设有进液口和出液口，底部设有单质硫出口；所述吸收塔的出液口连接至所述沉降槽的进液口，所述沉降槽的出液口连接至电解设备的进液口。所述煤气化单元包括水冷壁气流床气化炉和位于所述气化炉底部的激冷室以及冷却塔；所述气化炉的下降管通到所述激冷室的冷却腔中；所述激冷室的气体出口与所述冷却塔相连，所述冷却塔的气体出口连接于所述脱硫单元的进气口。所述电解槽的阳极选用石墨电极；阴极为镀铂石墨电极；所述电解槽由阳离子膜分为阳极室和阴极室。本技术所述的系统的操作方法如下：1)原料煤经粉碎后与气化剂在煤气化单元中进行气化反应，得到粗煤气；2)将所述粗煤气通入吸收塔，经过吸收剂吸收，去除其中的硫化氢，得净煤气；3)所述净煤气与所述电解设备制备的氢气混合，得到气基竖炉富氢还原气；所述电解槽的工作过程为，吸收有硫化氢的吸收剂通入所述电解槽，经电解槽处理后重新得到吸收剂，通入吸收塔的液体入口进行循环使用；电解槽电解的过程中产生的氧气通入所述气化炉的气体入口，作为气化剂的氧气来源。(三)有益效果本技术所述的系统具有如下有益效果：1)通过引入电解设备，可制备产量可控的H2，所得H2与煤气混合后，可调节净煤气中的H2/CO比例，得到符合气基竖炉使用要求的还原气(H2/CO≥0.7)。2)本技术所述的系统在脱硫过程中脱硫效率高，采用电解再生吸收剂方法，可实现吸收剂的循环利用，对环境无二次污染；且吸收和再生过程中得到的硫和氢气均为附加值较高的产品。相对其他方法，此法得到的氢气成本较为低廉。提高了资源利用率，降低了运营成本。3)本技术所述系统在吸收剂电解再生的过程中，还伴随有部分H2O被氧化生成副产物氧气，该部分氧气可以用作煤气化气化剂，参与煤气化反应，降低空压站负荷，降低了运营成本。4)本技术所述系统所用吸收剂原料简单易得，价格低廉，易于实现后期的循环使用，还可得到单质硫。附图说明图1为煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统示意图；图中：1、气化炉；2、急冷室；3、吸收塔；4、沉降槽；5、电解槽；6、冷却塔。具体实施方式以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。实施例1本实施例涉及本技术所述的煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统：包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统，其特征在于，包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。

【技术特征摘要】
1.一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统，其特征在于，包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的进气管道；所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解设备的氧气出口连接于所述煤气化单元的进气口。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述脱硫单元包括吸收塔和沉降槽，所述吸收塔的塔身上设有进气口、出气口、进液口和出液口，所述出气口位于进液口的上方，所述进液口位于进气口的上方；所述沉降槽的上部设有进液口和出液口，底部设有单质硫出口；所述吸收塔的出液口连接至所述沉降槽的进液口，所述沉降槽的出液口连接至电解设备的进液口。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋敏洁，王东方，韩希强，郭科宏，吴小飞，吴道洪，
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：新型
国别省市：北京;11