一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，a、将经过净化、加压的焦炉煤气输入煤气加湿器进行加湿，b、将加湿后的焦炉煤气输入煤气加热系统加热，c、将加热后的焦炉煤气输入低压竖炉还原铁矿石，并产生竖炉炉顶气；本工艺利用低压竖炉炉内还原出的新鲜海绵铁的催化作用，以及利用海绵铁和CH4的渗碳反应，使焦炉煤气中的CH4在竖炉内转化改质，生成CO和H2，避免了外部转化炉的投资和Ni基等贵重金属催化剂的消耗费用；采用低压竖炉可以避免高压竖炉的高压设备、高压密封等问题，同时，可放宽对H2/CO的限制，使工艺的投资、运行和灵活性获得较大的改善，且本工艺充分回收竖炉炉顶气的热能，运行成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炼铁工艺，特别涉及一种利用焦化厂产生的焦炉煤气生产海绵铁的工艺。
技术介绍
钢铁工业是国民经济的基础产业，也是我国能源资源消耗和污染排放的重点行业。为加快钢铁工业结构调整和产业升级，转变钢铁工业发展方式，促进节约、清洁和可持续发展，国家在《钢铁产业调整和振兴规划》中提出将“加强非高炉冶炼_炼钢、精炼_直接轧制全新流程清洁工艺技术研发和试验”等作为推进全行业节能减排的重点任务，全面推行清洁生产。直接还原工艺作为典型的非高炉炼铁工艺，是实现钢铁生产短流程，即废钢/海绵铁(DRI) —电炉流程的重要环节。世界上主流的气基竖炉直接还原工艺是基于天然气为原料气开发的，我国的资源特点是多煤少天然气，因此，发展具有自主知识产权的，利用煤制气、焦炉煤气、煤层气及合成焦炉煤气加大型化竖炉的直接还原工艺是我国直接还原技术发展的主流方向。焦炉煤气生产海绵铁属于较为前沿的新技术，国内外均有相应研究，但尚无实际装置投产。对于焦炉煤气生产海绵铁，国外仅HYL公司提出利用焦炉煤气进高压竖炉 (>0. 6MPa(G))的HYL-ZR的工艺流程。但HYL-ZR工艺采用高压竖炉，存在高压设备和高压密封等问题，同时其对压/0)比要求较为严格，通常要求>4，加之属于国外技术，牵涉到技术引进和专利费用，使得整个工艺路线的投资、运行费用较高。另外，竖炉操作压力过高，从平衡角度来讲，并不利于焦炉煤气中CH4的重整和渗碳反应，因为重整和渗碳反应均为压力增加的反应。对于焦炉煤气生产海绵铁，国内公司也有过相应的研究，并提出了各自的工艺流程。其方法均是采用将竖炉炉顶气和焦炉煤气原料气混合后在高温转化炉中进行转化使 CH4与H20、C02发生转化反应生成CCHH2的方式进行，此种方法需要转化炉，同时对H2/C0的比值要求较为严格，且甲烷转化需要如M基等贵重金属催化剂，投资、运行费用较高。综上所述，目前国内外提出的利用焦炉煤气生产海绵铁的工艺流程，均存在各自的缺陷和不足，如要工业化，还需进一步改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对目前国内外利用焦炉煤气生产海绵铁的工艺流程存在的不足，从降低投资、经济节能以及技术可行的角度出发，提出了一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，该专利的专利技术目的如下1)通过合理的流程配置和技术应用，使焦炉煤气或用于低压竖炉生产海绵铁。同时利用低压竖炉炉内还原出的新鲜海绵铁对CH4与C02、H20发生转化反应的催化作用，以及海绵铁和CH4的渗碳反应，使焦炉煤气中的CH4在竖炉内转化改质，生成CO和H2,补充还原反应损失的还原气，以避免外部转化炉的投资和Ni基等贵重金属催化剂的消耗费用。2)充分回收竖炉炉顶焦炉煤气的热能，以降低运行成本。3)利用产生的低压蒸汽对进入竖炉前的焦炉煤气进行加湿，为后续工序提供氧化剂，同时提高焦炉煤气温度，降低焦炉煤气加热的能源消耗。本专利技术一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，包括以下步骤a、将经过净化、加压的焦炉煤气输入煤气加湿器进行加湿，b、将加湿后的焦炉煤气输入煤气加热系统加热，C、将加热后的焦炉煤气输入低压竖炉还原铁矿石，并产生竖炉炉顶气。进一步，还包括步骤d 对步骤c中的竖炉炉顶气进行换热和除尘降温处理，将处理后的一部分竖炉炉顶气用作煤气输出，并对剩余部分竖炉炉顶气先进行加压和脱碳处理，然后再将其和步骤a中所述的经净化、加压的焦炉煤气一起输入煤气加湿器，并重复步马聚a至c ο进一步，所述步骤c中的低压竖炉的操作压力为0. 1 0. 2MPa ；进一步，所述步骤a中的加湿采用的是低压蒸汽加湿，加湿的蒸汽按体积百分比计为焦炉煤气总量的3% 5% ；进一步，所述步骤b中焦炉煤气被加热至980 1000°C ；进一步，所述步骤b中的煤气加热系统的加热方式为先由管式炉加热焦炉煤气至 950°C后，再采用喷氧部分氧化的方式加热焦炉煤气至980 1000°C ；或者所述步骤b中的煤气加热系统的加热方式为采用热风炉将焦炉煤气加热至980 1000°C ；进一步，所述步骤b中的煤气加热系统利用步骤d中作为煤气输出的竖炉炉顶气进行加热；进一步，所述步骤d中的竖炉炉顶气经换热器换热降温至150°C，并将换热器产生的 1. 3MPa、200°C的低压蒸汽输入步骤a中的煤气加湿器进行加湿；进一步，所述步骤d中的除尘降温采用的是湿法洗涤除尘方式或干法布袋除尘加冷却喷淋方式；进一步，所述步骤d中的脱碳采用的是真空变压吸附的方式。本专利技术的有益效果1、本工艺利用低压竖炉炉内还原出的新鲜海绵铁对CH4与C02、H2O发生转化反应的催化作用，以及利用海绵铁和CH4的渗碳反应，使焦炉煤气中的CH4在竖炉内转化改质，生成CO 和吐，补充还原反应损失的还原气。采用低压竖炉可以避免高压竖炉的高压设备、高压密封等问题，同时，可放宽对吐/CO的限制，使工艺的投资、运行和灵活性获得较大的改善。另外， 低压有利于CH4在低压竖炉内的转化反应和渗碳反应，且采用CH4在低压竖炉内转化改质生产CO和吐的方式，避免了外部转化炉的投资和Ni基等贵重金属催化剂的消耗费用。2、本工艺中的竖炉炉顶气一部分作为还原气体被重复利用，节约了焦炉煤气的用量。3、本工艺利用换热器吸收竖炉炉顶气的热能产生低压蒸汽，并利用低压蒸汽对进入竖炉前的焦炉煤气进行加湿；利用蒸汽加湿可为后续工序提供氧化剂，同时可提高焦炉煤气温度，降低焦炉煤气加热的能源消耗；另外，CH4与(X)2的转化反应所需热量较与H2O的转化反应更高，利用蒸汽加湿的方式提供氧化剂，可降低后续转化反应所需热量，从而降低焦炉煤气加热的温度，同时还可增加后续工序还原气中的吐含量，吐还原铁矿石产生的H2O 可通过洗涤洗掉，节省后端原料气加压功耗。本工艺充分回收竖炉炉顶气的热能，可很大的降低运行成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为本专利技术工艺的工艺流程图。具体实施例方式图1为本专利技术工艺的工艺流程图。如图所示，本实施例一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于包括以下步骤a、将经过净化、加压的焦炉煤气输入煤气加湿器进行加湿，b、将加湿后的焦炉煤气输入煤气加热系统加热，C、将加热后的焦炉煤气输入低压竖炉还原铁矿石，并产生竖炉炉顶气。本工艺利用低压竖炉炉内还原出的新鲜海绵铁对CH4与C02、H2O发生转化反应的催化作用，以及利用海绵铁和CH4的渗碳反应，使焦炉煤气中的CH4在竖炉内转化改质，生成 CO和H2,补充还原反应损失的还原气。采用低压竖炉可以避免高压竖炉的高压设备、高压密封等问题，同时，可放宽对吐/CO的限制，使工艺的投资、运行和灵活性获得较大的改善。另外，低压有利于CH4在低压竖炉内的转化反应和渗碳反应，且采用CH4在低压竖炉内转化改质生产CO和吐的方式，避免了外部转化炉的投资和Ni基等贵重金属催化剂的消耗费用。作为对本实施方案的改进，还包括步骤d 对步骤c中的竖炉炉顶气进行换热和除尘降温处理，将处理后的一部分竖炉炉顶气用作煤气输出，并对剩余部分竖炉炉顶气先进行加压和脱碳处理，然后再将其和步骤a中所述的经净化、加压的焦炉煤气一起输入煤气加湿器，并重复步骤a至C。本工艺中的竖炉炉顶气被充分利用，有利于节约焦炉煤气的用量。本步骤中，竖炉炉顶气在进入换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于：包括以下步骤：ａ、将经过净化、加压的焦炉煤气输入煤气加湿器进行加湿，ｂ、将加湿后的焦炉煤气输入煤气加热系统加热，ｃ、将加热后的焦炉煤气输入低压竖炉还原铁矿石，并产生竖炉炉顶气。

【技术特征摘要】
1.一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于包括以下步骤a、将经过净化、加压的焦炉煤气输入煤气加湿器进行加湿，b、将加湿后的焦炉煤气输入煤气加热系统加热，C、将加热后的焦炉煤气输入低压竖炉还原铁矿石，并产生竖炉炉顶气。2.权利要求1所述的一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于还包括步骤d 对步骤c中的竖炉炉顶气进行换热和除尘降温处理，将处理后的一部分竖炉炉顶气用作煤气输出，并对剩余部分竖炉炉顶气先进行加压和脱碳处理，然后再将其和步骤a中所述的经净化、加压的焦炉煤气一起输入煤气加湿器，并重复步骤a至C。3.权利要求1所述的一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于所述步骤c中的低压竖炉的操作压力为0. 1 0. 2MPa。4.权利要求1所述的一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于所述步骤a中的加湿采用的是低压蒸汽加湿，加湿的蒸汽按体积百分比计为焦炉煤气总量的3% 5%。5.权利要求1所述的一种焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于所述步骤b中焦炉煤气被加热至980 10...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凌，郭敏，彭华国，张涛，李佳楣，倪晓明，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：85