一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统。该系统包括：部分氧化装置，设有高温焦炉煤气入口、氧气入口和部分氧化煤气出口；混合器，设有部分氧化煤气入口、蒸汽入口和混合气体出口，部分氧化煤气入口与部分氧化装置的部分氧化煤气出口相连；催化重整反应器，设有混合气体入口、热空气入口、高温还原气入口、高温重整气出口、可燃废气出口，混合气体入口与混合器的混合气体出口相连；催化重整反应器的内部填充有含镍海绵铁；脱硫装置，设有重整气入口和还原气出口，重整气入口与催化重整反应器的高温重整气出口相连。本实用新型专利技术生产成本低，制得的还原气氢碳比高。

A system of catalytic reforming of high temperature coke oven gas to recover raw gas

The utility model provides a catalytic reforming system for preparing high temperature coke oven gas to recover raw gas. The system consists of: partial oxidation unit with high temperature coke oven gas inlet, oxygen inlet and partial oxidation gas outlet; mixer with partial oxidation gas inlet, steam inlet and mixed gas outlet; partial oxidation gas inlet connected with partial oxidation gas outlet of partial oxidation unit; catalytic reforming reactor. A mixed gas inlet, a hot air inlet, a high temperature reducing gas inlet, a high temperature reforming gas outlet and a combustible exhaust gas outlet are arranged, and the mixed gas inlet is connected with the mixed gas outlet of the mixer; the inner part of the catalytic reforming reactor is filled with a nickel-containing sponge iron; the desulfurization device is provided with a reforming gas inlet and a reducing gas outlet for reforming. The gas inlet is connected to the outlet of the high-temperature reforming gas of the catalytic reforming reactor. The production cost of the utility model is low, and the hydrogen carbon ratio of the reduced gas is high.

【技术实现步骤摘要】
一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统
本技术属于冶金
，具体地，涉及一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统。
技术介绍
目前，我国焦炭年产量超过4亿t，每吨焦炭约副产400m3焦炉煤气，在国内外焦炉煤气主要应用于制甲醇、化肥、发电、制氢、还原铁。传统的炼铁工业完全依靠碳为还原剂，而焦炉煤气中H2和甲烷含量分别为50％和20％，只需将焦炉煤气中甲烷进行热裂解即可获得74％的H2的和25％的CO，以此作为直接还原生产的还原性气体是非常廉价的，能大大降低炼铁过程炼焦煤和焦炭的消耗。由炼焦炉炭化室内产生的焦炉煤气温度在750℃-850℃，其中焦炉煤气中的焦油在此温度下以气态形式存在，含量可达到80g/m3-120g/m3。高沸点焦油则会在管道内冷凝并与灰尘结合，在管道积累，堵塞管道。另外，焦油成分中含有有毒物质，对整个生产系统人员健康构成威胁。焦油中含有较多酸性的酚类物质，容易造成废水的二次污染。如果利用焦炉煤气高温热，采用催化重整方法可将焦炉煤气中的焦油、气态烃类与CO2和H2O反应生成CO和H2，可实现对焦油的有效脱除，增加气体产量。目前焦油脱除方法包括物理脱除法和化学脱除法。物理脱除法是指依靠惯性碰撞、拦截、扩散、静电力、重力等作用对已经生成的焦油从气相向冷凝相进行转移、脱离，进而达到与气体产品的分离、减少气化产品中焦油含量，主要包括水洗法、电捕焦法等。化学脱除法是指通过不同的化学反应将焦油大分子转化为CO、H2、CH4等小分子气体的过程，主要包括热裂解和催化重整法。常用的催化剂为白云石、橄榄石等，而用于催化和重整的活性金属较多为铁、镍等物质。催化重整反应主要包括焦油、烃类的裂解反应，和水与碳的气化反应。焦油在高温催化剂的作用下，裂解为C、CnHm、H2、CO、CH4、CO2。同时，CnHm、CH4继续裂解生成C、H2，H2O与C反应生成CO、H2。其中，CnHm为烷烃、烯烃或炔烃。现有焦炉煤气制还原气原料为炼焦炉的高温焦炉荒煤气经过洗涤净化脱除焦油后的冷态焦炉煤气，经过干重整(CH4+CO2＝2CO+2H2)和湿重整(CH4+H2O＝CO+3H2)制取还原气。在重整过程中使用镍基等类型催化剂，催化剂价格高昂且容易失活，催化过程需要外部设置加热炉进行供热，耗能高。传统工艺没有充分利用焦油的物理热和化学能，也未利用高温焦炉煤气的显热，需要消耗大量氨水，焦油中含有毒物质，对水污染较大。有必要提出一种可以利用高温焦炉荒煤气直接脱除焦油制取还原气工艺，以最低成本生产出还原气。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题和缺陷，本技术的目的是提供一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统及方法，合理利用高温焦炉荒煤气的余热和化学热，进行催化重整脱除焦油、制取还原气，高效回收利用焦油并有效提高还原气产量。本技术提供的催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统，包括：部分氧化装置，设有高温焦炉煤气入口、氧气入口和部分氧化煤气出口；混合器，设有部分氧化煤气入口、蒸汽入口和混合气体出口，所述部分氧化煤气入口与所述部分氧化装置的部分氧化煤气出口相连；催化重整反应器，设有混合气体入口、热空气入口、高温还原气入口、高温重整气出口、可燃废气出口，所述混合气体入口与所述混合器的混合气体出口相连；所述催化重整反应器的内部填充有含镍海绵铁；脱硫装置，设有重整气入口和还原气出口，所述重整气入口与所述催化重整反应器的高温重整气出口相连。在本技术的一些实施例中，所述系统还包括余热锅炉，所述余热锅炉设有冷水入口、高温重整气入口、蒸汽出口和低温重整气出口，所述高温重整气入口与所述催化重整反应器的高温重整气出口相连，所述蒸汽出口与所述混合器的蒸汽入口相连，所述低温重整气出口与所述脱硫装置的重整气入口相连。在本技术的一些实施例中，所述系统还包括燃烧室，所述燃烧室设有可燃废气入口和废气出口，所述可燃废气入口与所述催化重整反应器的可燃废气出口相连。在本技术的一些实施例中，所述燃烧室还设有低温氧气入口和高温氧气出口，所述高温氧气出口与所述部分氧化装置的氧气入口相连。在本技术的一些实施例中，所述催化重整反应器为固定床式反应罐，所述含镍海绵铁的下方设有陶瓷球层，所述陶瓷球层的下方设有支撑所述含镍海绵铁的多孔格栅板。本技术利用高温焦炉煤气的热能提供能量，采用廉价的红土镍矿氧化球团还原得到的多孔含镍海绵铁，保证催化剂具有较高的孔隙率和比表面积，实现焦油、CH4的充分催化重整反应和降低压力损失，达到脱除焦油、提高还原气量的目的，可以降低焦炉煤气中焦油的净化能耗和成本。本技术合理利用了高温焦炉煤气的余热和化学热，进行催化重整脱除焦油、制取还原气，高效回收利用焦油并有效提高还原气产量。同时，以H2O为裂化剂，可得到高氢碳比还原气，减少CO2的排放，高含量H2可有效提高海绵铁金属化率，减少还原竖炉内析碳现象。脱除焦油，可抑制高沸点焦油在管道积累，堵塞管道，能够保证工艺设备的稳定运行。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明图1为本技术实施例中的一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统的结构示意图。图2为本技术实施例中的一种催化重整反应单元的结构示意图。图3为本技术实施例中的一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本技术的限制。图1所示为本技术优选的催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统，包括部分氧化装置1、混合器2、第一催化重整反应器3、第二催化重整反应器3’、余热锅炉4、脱硫装置5和燃烧室6。部分氧化装置1设有高温焦炉煤气入口101、氧气入口102和部分氧化煤气出口103。高温焦炉煤气入口101和氧气入口102设置在部分氧化装置1顶部，与顶部的烧嘴104相连。高温焦炉煤气和氧气通过烧嘴104进入部分氧化装置1中，混合均匀并迅速发生部分氧化反应。混合器2设有部分氧化煤气入口201、蒸汽入口202和混合气体出口203，部分氧化煤气入口201与部分氧化装置1的部分氧化煤气出口103相连。混合器2用于混合部分氧化煤气和蒸汽。第一催化重整反应器3设有第一混合气体入口301、第一热空气入口、第一高温还原气入口、第一高温重整气出口303和第一可燃废气出口304，第一混合气体入口301与混合器2的混合气体出口203相连。对应的第二催化重整反应器3’设有第二混合气体入口301’、第二热空气入口、第二高温还原气入口、第二高温重整气出口303’和第二可燃废气出口304’，第二混合气体入口301’与混合器2的混合气体出口203相连。图1所示的第一催化重整反应器3和第二催化重整反应器3’的热空气入口和高温还原气入口分别合并为了入口302和入口302’，简化了装置的设计，节省了空间，当然，也可以分开，并不需要特别限定。本发所用的催化剂为含镍海绵铁，第一催化重整反应器3和第二催化重整反应器3’的内部都填充有含镍海绵铁。本技术将催化重整反应与催化剂再生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统，其特征在于，包括：部分氧化装置，设有高温焦炉煤气入口、氧气入口和部分氧化煤气出口；混合器，设有部分氧化煤气入口、蒸汽入口和混合气体出口，所述部分氧化煤气入口与所述部分氧化装置的部分氧化煤气出口相连；催化重整反应器，设有混合气体入口、热空气入口、高温还原气入口、高温重整气出口、可燃废气出口，所述混合气体入口与所述混合器的混合气体出口相连；所述催化重整反应器的内部填充有含镍海绵铁；脱硫装置，设有重整气入口和还原气出口，所述重整气入口与所述催化重整反应器的高温重整气出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统，其特征在于，包括：部分氧化装置，设有高温焦炉煤气入口、氧气入口和部分氧化煤气出口；混合器，设有部分氧化煤气入口、蒸汽入口和混合气体出口，所述部分氧化煤气入口与所述部分氧化装置的部分氧化煤气出口相连；催化重整反应器，设有混合气体入口、热空气入口、高温还原气入口、高温重整气出口、可燃废气出口，所述混合气体入口与所述混合器的混合气体出口相连；所述催化重整反应器的内部填充有含镍海绵铁；脱硫装置，设有重整气入口和还原气出口，所述重整气入口与所述催化重整反应器的高温重整气出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括余热锅炉，所述余热锅炉设有冷水入口、高温重整气入口、蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：员晓，温雨鑫，刘亮，冯鲁兴，唐敬坤，曹志成，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32