CN103805728A

CN103805728A - 利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法及装置

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Publication number: CN103805728A
Application number: CN201410064279.XA
Authority: CN
Inventors: 周红军; 余长春; 李然家; 周广林; 吴全贵
Original assignee: Beijing Zhong Shi Great New Forms Of Energy Research Institute Co Ltd; China University of Petroleum Beijing
Current assignee: Beijing Zhong Shi Great New Forms Of Energy Research Institute Co Ltd; China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: CN103805728B

Abstract

本发明提供了一种利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法及装置。所述方法包括：对高氮含量干馏煤气进行净化处理并脱硫使其含硫量≤10ppm；脱硫后的干馏煤气升温至300～650℃作为待转化气体，或者根据干馏煤气组成在其中添加部分过热蒸汽作为待转化气体；将待转化气体引入置有催化剂的重整转化炉中，使待转化气体在催化剂上进行转化，得到含H₂、CO和N₂的合成气；使转化后得到的合成气作为全部或部分还原气直接进入气基竖炉还原氧化铁生产还原铁。炉顶尾气经脱除N₂、CO₂和硫化物后可作为还原气返回竖炉回用。本发明提高了干馏煤气的利用价值和效率，达到了以天然气为原料生产还原铁的效果和目标。

Description

利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法及装置

技术领域

本发明是关于一种利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法及所用装置。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是一种不用高炉冶炼而得到的金属铁，生产DRI的工艺叫非高炉炼铁工艺。DRI的生产工艺分煤基和气基两类。其中目前气基法占DRI产量的90%，典型工艺是罐式法(HYL法)和竖炉法(Midrex法)，竖炉法采用竖型移动床还原反应器，其主要分两个部分：还原区，在高温下还原气体在该区中循环，800℃以上的氢气和一氧化碳还原氧化铁生成DRI，氢气和一氧化碳生成水和二氧化碳；以及位于还原区下部的冷区，在DRI出料前，经过在冷却回路中循环的含氢气和一氧化碳的冷却气体将冷却区的DRI冷却至环境温度。

气基法所用还原剂主要是天然气，经蒸汽转化或部分氧化生产合成气CO+H₂，而中国天然气价格昂贵，在东部沿海一些地区天然气价格已达5元/m³，而采用大型煤气化生产的精制合成气价格也在0.8元/m³以上，因此寻找一条价格便宜的还原气原料渠道是大力发展中国DRI生产所必须面对的问题。

高氮含量干馏煤气定义为干馏煤气中氮气含量大于30%的煤气，如常见的兰炭干馏的煤气，其干馏煤气中氮气含量一般＞45%。以空气为氧化剂的典型兰炭干馏煤气组成列于表1（参见文献“兰炭焦炉煤气综合利用方案探讨”，闫冬，《广州化工》，2012，40(12)：177-178）：

表1干馏煤气组成(%)

主要成分

H₂

CH₄

CO

C_mH_n

CO₂

N₂

O₂

总S

含量/v%

28

8.8

12

1.0

2.0

48

0.2

0.8mg/cm³

CN102477324A公开了一种用干馏煤气制备合成天然气的方法，其实施例中阐述了一种干馏煤气的组成，详见表2。如表2所示，其氮气含量35%。

表2干馏煤气组成（%）

主要成分	H₂	CH₄	CO	CO₂	N₂
						含量/v%	25	9	18	13	35

表3所列为CN102776042A和CN102924228A公开的常规典型兰炭尾气的组成。

表3常规典型兰炭尾气组成

主要组份

H₂

CH₄

CO

CO₂

C_nH_m

N₂

O₂

H₂O

含量/v%

20～28

7～10

14～18

8～12

1～3

37～43

0.1～0.5

饱和

表4所列为常规典型新疆华电兰炭气组成。

表4新疆华电兰炭气组成

主要组份	H₂	CH₄	CO	CO₂	C_nH_m	N₂	O₂	H₂O
									含量/v%	30.73	7.06	10.1	10.63	0.64	38.68	0.2	1.88

此类干馏煤气突出特点是硫氮含量高，含有甲烷和少量的碳二以上的烃，因而利用困难，除作燃料外，用于发电也因硫高、氮气含量高及焦油含量高，发电机效率低，故障多，寿命短，经济效益差，以至目前仍大量火炬排放。

CN102559981A公开了一种气基熔融还原炼铁方法和装置。其中所使用的兰炭生产的副产煤气组成与典型的兰炭干馏煤气组成不同，其主要成分是H₂和CO（两者总含量高达81.96%），其成分列于表5。该文献并没有对竖炉排除的还原尾气进行再利用而是他用。对于副产煤气没有进行脱硫处理。

表5兰炭生产的副产煤气组成

主要组份	H₂	CO	CO₂	CH₄	C_nH_m	H₂O
							含量/v%	47.12	34.84	2.1	11.18	1.65	3.1

经查，未见有关将干馏煤气用于还原铁生产的工艺及流程的技术报道。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高效且环保的利用高氮含量干馏煤气制备合成气将铁矿石还原成DRI的工艺方法。

本发明的另一目的在于提供用于实施上述方法的装置。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法，其包括以下步骤：

对高氮含量干馏煤气进行除尘、脱重烃的净化处理，并脱硫后使其含硫量≤10ppm；

净化脱硫后的高氮含量干馏煤气升温至300～650℃作为待转化气体，或者根据干馏煤气组成在其中添加部分过热蒸汽作为待转化气体；

将待转化气体引入置有催化剂的重整转化炉中，使待转化气体在催化剂上进行转化，得到含H₂、CO和N₂的合成气；

使转化后得到的合成气作为全部或部分还原气直接进入气基竖炉还原氧化铁生产还原铁。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法，对高氮含量干馏煤气进行净化处理后的脱硫过程中，优选采用氧化锌、NiO-ZnO或氧化铁脱硫剂进行脱硫。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法中，进入竖炉的合成气的组成满足(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)的摩尔比不小于0.90。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法中，待转化气体中(CO₂+H₂O)/烃碳摩尔比为1.1～1.5。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法中，转化炉出口处的合成气的压力为0.1～1MPa，并控制转化炉的出口处合成气的温度为900～1100℃。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法中，所述转化炉中的催化剂为载体担载活性组分组成，其中的活性组分为镍，载体为氧化铝、铝酸钙、镁铝尖晶石和硅铝酸钾中的一种或两种以上的组合；优选以催化剂的总重量计，活性组分镍的含量为10～30%，载体为70～90%。

根据本发明的具体实施方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法中，气基竖炉内产生炉顶气，该炉顶气引出气基竖炉后经除尘、脱硫、脱N₂及CO₂后得到净化尾气，该净化尾气加热至900～1100℃后作为还原气一部分与转化炉出口气混合调变后进气基竖炉用于生产直接还原铁。优选地，控制进气基竖炉还原气温度为900-950℃。

根据本发明的具体实施方案，优选地，是将净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气。

根据本发明的具体实施方案，优选地，采用变压吸附法脱除炉顶气中的N₂、CO₂和硫化物。

另一方面，本发明还提供了一种用于实现本发明所述的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法的装置，该装置包括通过管路依序串接的干馏煤气净化器、第一脱硫塔、第一换热器、重整转化炉与气基竖炉，其中：

所述干馏煤气净化器设有干馏煤气进口和净化气体出口；该干馏煤气净化器是用于对干馏煤气进行净化处理，以除尘、脱重烃，得到净化气体；

所述第一脱硫塔设有净化气体进口和脱硫气体出口，净化气体进口与干馏煤气净化器的净化气体出口连接；该第一脱硫塔是用于对净化气体进行精脱硫以使所得脱硫气体含硫量在10ppm以下；

所述第一换热器设置有脱硫气体进口和加热气体出口，脱硫气体进口与第一脱硫塔的脱硫气体出口连接；该第一换热器是用于加热脱硫气体至300～650℃；

所述重整转化炉设有待转化气体进口以及转化后得到的还原气出口，待转化气体进口通过管路与第一换热器的加热气体出口连接；该重整转化炉是用于将待转化气体转化为满足气基直接还原铁要求的合成气，该合成气作为生产还原铁的还原气；优选地，所述重整转化炉为外部加热的固定床高温转化炉，其内容置有催化剂，待转化的气体在催化剂上进行转化，得到含H₂、CO和N₂的合成气，重整转化炉的出口处合成气的温度控制为900～1100℃；

所述气基竖炉设有还原气进口、球团矿入口、炉顶气出口和还原铁出口，合成气进口与重整转化炉的还原气出口连接；该气基竖炉是用于利用还原气及球团矿生产直接还原铁，并产生炉顶气。

根据本发明的具体实施方案，本发明的装置中，在所述第一换热器与重整转化炉之间的管路上，还设有气体混合器，用于将蒸汽与来自第一加热器的净化脱硫并加热后的干馏煤气混合，所得混合气作为待转化气体引入重整转化炉。

根据本发明的具体实施方案，本发明的装置进一步包括气基竖炉的炉顶气净化循环系统，该炉顶气净化循环系统包括通过管路依序串接的洗涤塔、第二脱硫塔以及变压吸附塔；其中：

所述洗涤塔设有炉顶气进口以及洗涤后尾气出口，炉顶气进口与气基竖炉的炉顶气出口连接；该洗涤塔是用于对来自气基竖炉的炉顶气进行洗涤得到洗涤后尾气；

所述第二脱硫塔设有洗涤后尾气进口以及脱硫尾气出口，洗涤后尾气进口与洗涤塔的洗涤后尾气出口连接；该第二脱硫塔主要是用于脱除洗涤后尾气中的硫得到脱硫尾气；

所述变压吸附塔设有脱硫尾气进口以及净化尾气出口，脱硫尾气进口与第二脱硫塔的脱硫尾气出口连接；该变压吸附塔主要是用于通过变压吸附脱除脱硫尾气中的氮气和二氧化碳得到净化尾气。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述炉顶气净化循环系统还包括第二换热器，第二换热器设有净化尾气进口以及还原气出口，净化尾气进口与变压吸附塔的净化尾气出口连接；该第二换热器是用于将净化尾气加热至900～1100℃后作为还原气返回气基竖炉用于生产直接还原铁。更优选地，是将净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气。

本发明中，所述的竖炉具体为竖型移动床反应器，可以是目前生产还原铁常用的设备，例如Midrex高温气基还原铁竖炉、HyL高温气基还原铁竖炉等。

本发明中所用的其他设备包括净化器、脱硫塔、换热器（加热器）、气体混合气、转化炉、洗涤塔、变压吸附塔等均可以采用所属领域的常规设备，本发明方法中未详细提及的工序条件例如净化、脱硫、洗涤、变压吸附等可以参照所属领域的现有技术进行操作，各设备及具体操作条件只要能实现本发明中所述的功能或所要求的效果即可。

综上所述，本发明提供了一种高效且环保的利用高氮含量干馏煤气制备合成气将铁矿石还原成DRI的工艺方法及所用装置。本发明通过利用干馏煤气制合成气生产还原铁，并对竖炉出口尾气进行了PSA脱氮气，然后再回收，既避免了原料干馏煤气中如兰炭气中焦油、高碳烃对PSA脱N₂吸附剂的影响，又避免了高碳烃这一有用原料的损失，竖炉尾气经PSA脱氮气后回用又最大限度地降低了进竖炉合成气中的氮气含量，使竖炉的生产效率基本不受影响，从而极大地提高了此类干馏煤气的利用价值和效率，达到了以天然气为原料生产还原铁的效果和目标。

附图说明

图1：本发明一具体实施例的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置的结构示意图。

图2：本发明另一具体实施例的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置的结构示意图。

图3：含氮约39%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原气流程图。

图4：含氮约37%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原气流程图。

图5：含氮约45%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原气流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

实施例1

请参见图1所示，本实施例中提供了一种利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置，该装置主要包括通过管路依序串接的干馏煤气净化器1、第一脱硫塔2、第一换热器3、重整转化炉（重整转化反应器）4与气基竖炉5，其中：

所述干馏煤气净化器1设有干馏煤气进口和净化气体出口；该干馏煤气净化器是用于对干馏煤气进行净化处理，以除尘、脱重烃，得到净化气体；

所述第一脱硫塔2设有净化气体进口和脱硫气体出口，净化气体进口与干馏煤气净化器的净化气体出口连接；该第一脱硫塔是用于对净化气体进行精脱硫以使所得脱硫气体含硫量在10ppm以下；

所述第一换热器3设置有脱硫气体进口和加热气体出口，脱硫气体进口与第一脱硫塔的脱硫气体出口连接；该第一换热器可以是加热器，是用于加热脱硫气体至300～650℃；

所述重整转化炉4设有待转化气体进口以及转化后得到的还原气出口，待转化气体进口通过管路与第一换热器的加热气体出口连接；该重整转化炉是用于将待转化气体转化为满足气基直接还原铁要求的合成气，该合成气是作为生产还原铁的还原气，因此本发明中亦称为还原气；具体地，该重整转化炉为催化转化炉，具体可以是外部加热的固定床高温转化炉，其内容置有催化剂，待转化的气体（净化脱硫并加热后的干馏煤气）在催化剂上进行转化，所需热量由转化炉炉管外部气体燃料加热提供，通过控制重整转化炉烧嘴温度控制重整转化炉出口合成气温度，经转化可得到含H₂、CO和N₂的合成气，重整转化炉的出口处合成气的温度控制为900～1100℃；

所述气基竖炉5设有还原气进口、球团矿入口、炉顶气出口和还原铁出口，合成气进口与重整转化炉的还原气出口连接；该气基竖炉是用于利用还原气及球团矿生产直接还原铁，并产生炉顶气。

本实施例的装置主要是用于利用高氮含量干馏煤气制合成气并生产还原铁，具体操作时，可按照以下步骤进行：

将高氮含量干馏煤气例如兰炭干馏煤气等引入干馏煤气净化器1进行净化处理，经除尘、脱重烃后得到净化气体；

净化后气体进入第一脱硫塔进行精脱硫，脱硫后气体含硫量≤10ppm；

从第一脱硫塔引出的脱硫气体经第一换热器被加热至300～650℃，进入重整转化炉，转化得到含H₂、CO和N₂的合成气，催化转化炉的出口处合成气的温度控制为900～1100℃；

转化后得到的合成气作为还原气直接进入竖炉还原氧化铁生产还原铁。

实施例2

请参见图2所示，与图1所示的装置相比，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置还可进一步包括气基竖炉的炉顶气净化系统7（参见图2中虚线框所示部分），该炉顶气净化系统7包括通过管路依序串接的洗涤塔71、第二脱硫塔72、变压吸附塔73；其中：

所述洗涤塔71设有炉顶气进口以及洗涤后尾气出口，炉顶气进口与气基竖炉5的炉顶气出口连接；该洗涤塔是用于对来自气基竖炉的炉顶气进行洗涤（主要是除尘）得到洗涤后尾气；

所述第二脱硫塔72设有洗涤后尾气进口以及脱硫尾气出口，洗涤后尾气进口与洗涤塔的洗涤后尾气出口连接；该第二脱硫塔主要是用于脱除洗涤后尾气中的硫得到脱硫尾气；

所述变压吸附塔73设有脱硫尾气进口以及净化尾气出口，脱硫尾气进口与第二脱硫塔的脱硫尾气出口连接；该变压吸附塔主要是用于通过变压吸附（PSA）脱除脱硫尾气中的氮气和二氧化碳得到净化尾气。

本发明中，更优选地，还可将所述的净化尾气加热后作为还原气返回气基竖炉用于生产直接还原铁。请参见图2所示，根据该优选方案，本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置中，所述的炉顶气净化系统7（或称炉顶气净化循环系统）还进一步包括第二换热器74。第二换热器74设有净化尾气进口以及还原气出口，净化尾气进口与变压吸附塔的净化尾气出口连接；该第二换热器是用于将净化尾气加热至900～1100℃后作为还原气的一部分返回气基竖炉用于生产直接还原铁（此部分被加热后的净化尾气可以是与转化炉出口气混合调变后进气基竖炉用于生产直接还原铁），如图所示，炉顶气净化循环系统还包括连通第二换热器的还原气出口与气基竖炉的管路，以将来自第二换热器的加热气体作为还原气返回气基竖炉。第二换热器的热源可以是来自部分的净化尾气（净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气）。

再请结合参见图1与图2所示，与图1所示的装置相比，图2所示的本发明的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置中，在所述第一换热器与重整转化炉之间的管路上，还可进一步设有一个气体混合器6，该气体混合器6是用于将其他气体（蒸汽）与来自第一加热器的净化脱硫并加热后的干馏煤气混合，所得混合气作为待转化气体引入重整转化炉。

图2所示利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的装置及利用该装置生产还原铁的工艺流程的其他部分与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供了一种以含氮约39%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原铁的方法，所用装置参考图2所示，工艺流程请参见图3所示。

原料兰炭干馏煤气160000Nm³/h，其中氢气约31%，甲烷约8%，一氧化碳10%，二氧化碳约10%，氮气约39%，少量C₂ ⁺、氧气和饱和水等组分。总硫含量低于50mg/Nm³；原料经除尘和脱重烃后，采用常温氧化铁70吨(由山东东营科尔特新材料有限公司生产)脱硫净化，总硫含量降到约1ppm。该气体换热升温至550℃，补加5000Nm³/h过热蒸汽，使得(CO₂+H₂O)/烃碳摩尔比为1.37。在压力0.7MPa下，通过控制重整转化炉烧嘴温度控制重整转化炉出口合成气温度，进行高温催化转化，催化剂组成为镍的含量为10%，余为载体氧化铝90%。转化反应器出口温度约900℃，压力0.4MPa，产品合成气流量195470Nm³/h，此合成气中(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)为0.94，指标满足气基直接还原铁要求，可直接用于Midrex类型气基还原铁竖炉生产还原铁。

使用195470Nm³/h该高温合成气为还原气可生产直接还原铁约85t/h，还原铁后的干基还原尾气（炉顶气）约156270Nm³/h，含氮和二氧化碳量高，氮含量约为40%，二氧化碳含量约为13%。还原尾气经除尘脱硫净化后，采用变压吸附分离N₂和CO₂后约73447Nm³/h一氧化碳和氢气为主的合成气。净化尾气含水和二氧化碳很低，(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)≥0.95，是优质的气基还原铁还原气，可以使用其中7400Nm³/h作为燃料将另外的66047Nm³/h的气体加热到约900℃，然后直接进入竖炉作为还原气。由此增产还原铁约45t/h，实现还原铁尾气的充分利用。

实施例4

本实施例提供了一种以含氮约37%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原铁的方法，所用装置参考图2所示，工艺流程请参见图4所示。

原料兰炭干馏煤气120000Nm³/h，其中氢气约25%，甲烷约10%，一氧化碳15%，二氧化碳约10%，氮气约37%，少量C₂ ⁺、氧气和饱和水等组分。总硫含量低于80mg/Nm³；原料经除尘和脱重烃后，升温到350℃，采用中温氧化锌50吨(由山东东营科尔特新材料有限公司生产)脱硫净化，总硫含量小于0.5ppm。该气体换热升温至600℃，补加6000Nm³/h过热蒸汽，使得(CO₂+H₂O)/烃碳摩尔比为1.14。在压力0.8MPa下，通过控制重整转化炉烧嘴温度控制重整转化炉出口合成气温度，进行高温催化转化，催化剂组成为镍的含量为20%，余为载体铝酸钙40%和硅铝酸钾40%。转化反应器出口温度约920℃，压力0.5MP_a，产品合成气流量156790Nm³/h，此合成气中(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)为0.95，指标满足气基直接还原铁要求，可直接用于Midrex类型气基还原铁竖炉生产还原铁。

使用156790Nm³/h该高温合成气为还原气可生产直接还原铁约73t/h，还原铁后的干基还原尾气约127940Nm³/h，含氮和二氧化碳量高，氮含量约为34.7%，二氧化碳含量约为15.5%。还原尾气经除尘脱硫净化后，采用变压吸附分离N₂和CO₂后约63714Nm³/h一氧化碳和氢气为主的合成气。净化尾气含水和二氧化碳很低，(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)≥0.95，是优质的气基还原铁还原气，可以使用其中6400Nm³/h作为燃料将另外的57314Nm³/h的气体加热到约900℃，然后直接进入竖炉作为还原气。由此增产还原铁约39t/h，实现还原铁尾气的充分利用。

实施例5

本实施例提供了一种以含氮约45%兰炭干馏气补蒸汽催化转化结合还原尾气变压吸附分离N₂和CO₂生产DRI还原铁的方法，所用装置参考图2所示，工艺流程请参见图5所示。

原料兰炭干馏煤气90000Nm³/h，其中氢气约24%，甲烷约9%，一氧化碳12%，二氧化碳约8%，氮气约45%，少量C₂ ⁺、氧气和饱和水等组分。总硫含量低于50mg/Nm³；原料经除尘和脱重烃后，采用含NiO-ZnO的吸附脱硫剂30吨(由山东东营科尔特新材料有限公司生产)进行脱硫净化，总硫含量小于0.5ppm。该气体换热升温补加4500Nm³/h的蒸汽后，使得(CO₂+H₂O)/烃碳摩尔比为1.27。在压力0.8MPa下，进一步加热至650℃，通过控制重整转化炉烧嘴温度控制重整转化炉出口合成气温度，进行高温催化转化，催化剂组成为镍的含量为25%，余为载体镁铝尖晶石75%。转化反应器出口温度约930℃，压力0.5MPa，产品合成气流量113714Nm³/h，此合成气中(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)为0.95，指标满足气基直接还原铁要求，可直接用于Midrex类型气基还原铁竖炉生产还原铁。

使用113714Nm³/h该高温合成气为还原气可生产直接还原铁约48t/h，还原铁后的干基还原尾气约92880Nm³/h，含氮和二氧化碳量高，氮含量约为43.6%，二氧化碳含量约为13.4%。还原尾气经除尘脱硫净化后，采用变压吸附分离N₂和CO₂后约39938Nm³/h一氧化碳和氢气为主的合成气。净化尾气含水和二氧化碳很低，(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)≥0.95，是优质的气基还原铁还原气，可以使用其中4000Nm³/h作为燃料将另外的35938Nm³/h的气体加热到约910℃，然后直接进入竖炉作为还原气。由此增产还原铁约24t/h，实现还原铁尾气的充分利用。

Claims

1.一种利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对高氮含量干馏煤气进行净化处理后的脱硫过程中，采用氧化锌、NiO-ZnO或氧化铁脱硫剂进行脱硫。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，进入竖炉的合成气的组成满足(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)的摩尔比不小于0.90。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，待转化气体中(CO₂+H₂O)/烃碳摩尔比为1.1～1.5。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，控制转化炉出口处的合成气的压力为0.1～1MPa，并控制转化炉的出口处合成气的温度为900～1100℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转化炉中的催化剂为载体担载活性组分组成，其中的活性组分为镍，载体为氧化铝、铝酸钙、镁铝尖晶石和硅铝酸钾中的一种或两种以上的组合；优选以催化剂的总重量计，活性组分镍的含量为10～30%，载体为70～90%。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，气基竖炉内产生炉顶气，该炉顶气引出气基竖炉后经除尘、脱硫、脱N₂及CO₂后得到净化尾气，该净化尾气加热至900～1100℃后作为还原气一部分与转化炉出口气混合调变后进气基竖炉用于生产直接还原铁，

优选地，进气基竖炉还原气温度为900-950℃；

优选地，是将净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气；

优选地，采用变压吸附法脱除炉顶气中的N₂、CO₂和硫化物。

8.一种用于实现权利要求1～7任一项所述的利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法的装置，该装置包括通过管路依序串接的干馏煤气净化器、第一脱硫塔、第一换热器、重整转化炉与气基竖炉，其中：

9.根据权利要求8所述的装置，其中，在所述第一换热器与重整转化炉之间的管路上，还设有气体混合器，用于将蒸汽与来自第一加热器的净化脱硫并加热后的干馏煤气混合，所得混合气作为待转化气体引入重整转化炉。

10.根据权利要求8或9所述的装置，该装置进一步包括气基竖炉的炉顶气净化循环系统，该炉顶气净化循环系统包括通过管路依序串接的洗涤塔、第二脱硫塔以及变压吸附塔；其中：

所述变压吸附塔设有脱硫尾气进口以及净化尾气出口，脱硫尾气进口与第二脱硫塔的脱硫尾气出口连接；该变压吸附塔主要是用于通过变压吸附脱除脱硫尾气中的氮气和二氧化碳得到净化尾气；

优选地，所述炉顶气净化循环系统还包括第二换热器，第二换热器设有净化尾气进口以及还原气出口，净化尾气进口与变压吸附塔的净化尾气出口连接；该第二换热器是用于将净化尾气加热至900～1100℃后作为还原气返回气基竖炉用于生产直接还原铁；更优选地，是将净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气。