用于生产海绵铁的方法和设备技术

描述了用于通过直接还原方法来生产海绵铁的一种方法和一种设备。在此，将还原气体引入DRI还原装置中，并在该DRI还原装置中执行该直接还原方法。通过向COG转化器中添加作为来自DRI还原装置的顶部气体的含水蒸气和二氧化碳的气体、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。

Method and equipment for producing sponge iron

A method and a device for producing sponge iron by direct reduction are described. Here, the reducing gas is introduced into the DRI reduction device, and the direct reduction method is implemented in the DRI reduction device. Coke oven gas and/or natural gas are converted into reducing gas by adding water vapor and carbon dioxide gas as top gases from DRI reduction unit and oxygen to COG converter.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产海绵铁的方法和设备本专利技术涉及一种用于通过直接还原方法来生产海绵铁的方法，其中将还原气体引入DRI还原装置中并在其中执行该直接还原方法。在基于天然气作为能量源的DRI(DirectReducedIron，直接还原铁)设备中生产海绵铁时，通过在催化管中供应含水蒸气和二氧化碳的顶部气体，在使用燃料气体的热量以及镍催化剂的情况下，将天然气转化为含氢气和一氧化碳的还原气体。由于近年来天然气价格上涨并且在带有催化管的当前所用的DRI设备中无法使用未经处理的、硫基和高级烃基的焦炉煤气来生产还原气体，因此研发了例如从焦炉煤气来生产氢气或甲烷的新方法，以便用焦炉煤气或其他更便宜的含甲烷的气体来代替天然气。然而除了巨大的能量耗费之外，该方法的主要缺点还在于需要巨大的耗费来净化和处理焦炉煤气以及清除净化产品。此外，由多种有毒成分造成的环境污染也产生着重大影响。本专利技术的基本目的是提供一种开篇所述类型的方法，该方法能够以特别有效的方式实现。根据本专利技术，该目的在所述类型的方法中是通过以下方式来实现：通过向COG转化器中添加含水蒸气和二氧化碳的气体(即来自DRI还原装置的顶部气体)、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。COG(CokeOvenGas，焦炉煤气)转化器是指焦炉煤气转化器，即用于转化焦炉煤气的装置。根据本专利技术，提供了一种新型的、简单的方法，利用该方法在无需大量技术耗费的情况下对焦炉煤气和/或天然气进行处理并将其转化为还原气体，其方式为使得该还原气体可以被用于在DRI还原装置中生产海绵铁。在将焦炉煤气和/或天然气转化为还原气体的过程中，将甲烷和高级烃(包括其有毒成分)分解成H2和CO。通过用氧气将高级烃和甲烷部分地氧化成H2和CO并通过将一部分气体燃烧成水蒸气和二氧化碳，将COG转化器顶部中的温度保持在约1,000℃。在此温度下，还有一部分甲烷通过与所引入的水蒸气和在COG转化器中形成的水蒸气以及二氧化碳反应而分解成H2和CO。尽管还原气体中水蒸气和二氧化碳含量更高实现了更快速地分解甲烷并由于甲烷的热学分解而实现对碳黑沉淀的还原，由此COG转化器可以被设计得更小，但还原气体中其含量不能过高，以保持还原气体的所希望还原电势。在本专利技术的改进方案中，该还原气体部分地在COG转化器中由焦炉煤气和/或天然气来生产，部分地由同一DRI还原装置的顶部气体来生产。在此，优选地由焦炉煤气和/或天然气和还原装置的顶部气体来生产基本相同的量的还原气体。尤其，通过冷凝水蒸气和分离二氧化碳来从还原装置的顶部气体产生还原气体。根据本专利技术，尤其提出：将焦炉煤气和/或天燃气与含水蒸气和二氧化碳的气体混合并将所得到的气体混合物以及氧气引入COG转化器中。优选地，在此将所得到的气体混合物和氧气引入COG转化器的下部部分中，而将部分量的氧气引入COG转化器的中部区域中。为了进行调节，优选地将部分量的焦炉煤气和/或天然气供应给COG转化器的排出气体。已经证明有利的是，在引入该COG转化器中之前，对由焦炉煤气和/或天然气与该含水蒸气和二氧化碳的气体形成的该气体混合物进行加热，其中取决于甲烷含量来设定该气体混合物的温度。优选地使用至少一个双喷枪来引入焦炉煤气和/或天然气以及含水蒸气和二氧化碳的气体的气体混合物、以及氧气，其中经由内部的喷枪管将氧气、并经由内管与外管之间的间隙将该气体混合物引入该COG转化器中。因此，将优选地在气体洗涤器中经冷却和洗涤的、来自DRI还原装置的顶部气体用作含水蒸气和二氧化碳的气体。在此，通过设定用于气体洗涤器的进流水温，可以取决于供应给COG转化器的预热混合气体的甲烷含量和有利于一种或另一种组分的工艺条件来调节水蒸气/二氧化碳的比例。混合气体中水蒸气/二氧化碳的比例也影响还原气体中氢/一氧化碳的比例。在天然气的比例非常高且因此气体混合物中甲烷的比例也更高的情况下，也可以向这种含水蒸气和二氧化碳的气体混合物添加水蒸气。如以上所实施的，优选地，供应给DRI还原装置的还原气体的一部分在COG转化器中来生产，而另一部分则通过冷凝水蒸气和分离二氧化碳而由DRI还原装置的顶部气体来生产。接着，尤其在还原气体加热器中将由顶部气体产生的还原气体加热至所希望的温度，并将其与来自COG转化器的还原气体混合并作为同一还原装置的还原气体被供应并用于生产海绵铁。可以使用常规方法、例如PSA(PressureSwingAdsorption，变压吸附)或化学方法来从顶部气体中分离二氧化碳。在本文提及的DRI还原装置中生产海绵铁，其中在该工艺中在升高的温度下，H2和CO直接与氧化铁反应，而不熔化铁矿石或粒料。如已经在上文中提到的，在引入COG转化器中之前对由焦炉煤气和/或天然气与含水蒸气和二氧化碳的气体形成的混合物进行加热。这使用于COG转化器的氧气含量以及还原气体的水蒸气和二氧化碳含量保持较低。但应将对应的预热温度选择成使得在任何对应装置中都不发生碳黑沉淀。在焦炉设备出故障的情况下，可以用天然气代替焦炉煤气，或者在焦炉煤气不足的情况下混合焦炉煤气并在COG转化器中将其转化为还原气体。在这两种情况下，供应给焦炉煤气或天然气或对应气体混合物的含水蒸气和二氧化碳的气体的量以及预热气体混合物的温度可以适配于所涉及的气体混合物的甲烷含量，以便由此防止甲烷发生热学分解并防止在用于预热的预热器中和在COG转化器中形成碳黑。优选地，本专利技术方法的目的在于，在生产海绵铁时用焦炉煤气代替昂贵的天然气并省却具有昂贵的催化管以及同样高成本的催化剂的转化器。即使在焦炉煤气不足的情况下由焦炉煤气和天然气的混合物产生还原气体的情况下，根据本专利技术的方法也可以实现这种省却。在根据本专利技术的方法中，通过用氧气将高级烃和甲烷部分地氧化成H2和CO，并且部分地通过使可燃气体组分燃烧成水蒸气和二氧化碳，将焦炉煤气和/或天然气加热至如此高的温度，使得随气体混合物带来的高级烃和甲烷与随附进气体混合物中且在COG转化器中形成的水蒸气和二氧化碳进行反应并分解成H2和CO。在此，高级烃、甲烷和其他有机成分被如下程度地分解：使得可以将由此产生的还原气体直接地或以与由还原装置的顶部气体产生并加热的还原气体混合的方式用作用于在还原装置中生产海绵铁的还原气体。特别地提出的是，将气体混合物加热到相对较高的温度(在预热器中)，以便使用于COG转化器的氧气消耗和还原气体中的水蒸气和二氧化碳含量保持较低。优选地，通过至少一个双喷枪将气体混合物与氧气一起引入COG转化器的下部区域中。因此，直接将气体混合物吹入氧气旁，从而使高级烃和甲烷在高温下直接通过与氧气、水蒸气和二氧化碳进行反应而转化为H2和CO。根据本专利技术的方法由此相对简单且在原料气体的品质和组分方面非常灵活。本专利技术提出了在不使用镍催化剂的情况下生产还原气体的替代方案。根据本专利技术的方法不仅针对新型设备的构造、而且在当前所用设备的昂贵的天然气价格方面适合于取代更复杂且仪器耗费更大的常规方法。在此，可以以少量耗费将当前所用的DRI设备的大多数装置进行改造并微调成适应于新的工艺条件以便继续使用。对此可以例如减小已知的催化转化器并清空催化剂。催化管可以用于加热尤其来自二氧化碳分离设备的还原气体。对用于催化转化器的进给气体进行预热的预热器也可以用于对供应给C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过直接还原方法来生产海绵铁的方法，其中将还原气体引入DRI还原装置中并在该DRI还原装置中执行该直接还原方法，其特征在于，通过向COG转化器(1)中添加作为来自DRI还原装置(5)的顶部气体的含水蒸气和二氧化碳的气体、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.02 EP 16000249.91.一种用于通过直接还原方法来生产海绵铁的方法，其中将还原气体引入DRI还原装置中并在该DRI还原装置中执行该直接还原方法，其特征在于，通过向COG转化器(1)中添加作为来自DRI还原装置(5)的顶部气体的含水蒸气和二氧化碳的气体、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该还原气体部分地在该COG转化器(1)中由焦炉煤气和/或天然气来生产，部分地由同一DRI还原装置(5)的顶部气体来生产。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由该COG转化器(1)的排出气体和该还原装置(5)的顶部气体来生产基本相同量的该还原气体。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将焦炉煤气和/或天然气与该含水蒸气和二氧化碳的气体混合并且将所得到的气体混合物以及氧气引入该COG转化器(1)中。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所得到的气体混合物以及氧气引入该COG转化器(1)的下部部分中并将部分量的氧气引入该COG转化器(1)的中部区域中。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将部分量的该焦炉煤气和/或天然气供应给该COG转化器(1)的该排出气体。7.根据权利要求4至6之一所述的方法，其特征在于，在引入该COG转化器(1)中之前，对由焦炉煤气和/或天然气与该含水蒸气和二氧化碳的气体形成的该气体混合物进行加热，其中取决于甲烷含量来设定该气体混合物的温度。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用至少一个双喷枪(10)来引入由焦炉煤气和/或天然气以及含水蒸气和二氧化碳的气体形成的该气体混合物、以及氧气，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：博格丹·福来提克，博扬·福来提克，
申请(专利权)人：博格丹·福来提克，博扬·福来提克，弗拉丹·福来提克，
类型：发明
国别省市：德国,DE