CN218811560U

CN218811560U - 焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统

Info

Publication number: CN218811560U
Application number: CN202223604405.5U
Authority: CN
Inventors: 孙加亮; 薛庆斌; 郭豪; 索延帅; 岳杰
Original assignee: Capital Engineering & Research Inc Ltd
Current assignee: Capital Engineering & Research Inc Ltd
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2032-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其包括：竖炉，具有炉顶气出口和还原气入口；炉顶气处理单元，包括依次相连的第一换热器、第二换热器、洗涤器、以及脱硫装置，第一换热器与炉顶气出口相连；焦炉煤气处理单元，包括吸附精制装置；还原气生成单元，包括依次相连的加压装置、第一换热器、以及重整炉，重整炉与还原气入口相连，加压装置与吸附精制装置相连；其中，脱硫装置连接有工艺气输出管道，工艺气输出管道上连接有脱碳装置；脱硫装置与第二换热器相连，第二换热器与吸附精制装置相连。本实用新型解决了外供燃气排放CO₂的问题，且工艺气用途单一的问题。

Description

焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统

技术领域

本实用新型涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统。

背景技术

钢铁行业是我国第三大CO₂排放行业，约占全国碳排放总量的15％左右，减排压力巨大。在长流程过程中(高炉+转炉流程)，高炉炼铁占长流程总排放量的67.02％。还伴随着SO_X、NO_X、以及二噁英等有害污染物的生成。氢基竖炉采用富氢还原，主要生成水，没有污染，减排CO₂幅度大。直接还原铁(Direct Reduction Iron)，也称海绵铁，成分稳定，有害杂质元素含量低，是炼钢的优质原料，不仅可以作为电炉炼钢的原料和转炉炼钢的冷却剂，补充废钢资源的不足，而且对保证钢材的质量，生产优质纯净钢种起着不可替代的作用。目前世界先进的直接还原铁技术是气基竖炉直接还原技术，该技术主要以天然气为原料，经变换成富H₂和CO的气体后，直接与铁矿石在高温条件下发生固态还原，生产海绵铁。利用焦炉煤气制备富氢气体，既解决了煤气的排放和利用问题，又为现阶段生产直接还原铁提供一种获得富氢还原气的方法。

一般而言，气基竖炉法中Midrex工艺、希尔法(HYL process)占据绝对优势。随着技术的发展，对还原气的要求更加广泛，要求φ(H₂₊CO)/φ(CO₂+H₂O)大于10，φ(H₂)/φ(CO)大于0.3，压力为0.1Mpa～0.90Mpa。由于焦炉煤气含H₂S、CS₂、COS、NH₃、BTX(苯、甲苯、二甲苯等)、焦油和萘等杂质，导致传统的以天然气为气源的气基竖炉工艺无法运行，需要开发适合焦炉煤气的气基竖炉还原气工艺。

目前的气基竖炉工艺，由于受加热炉、重整炉的材质的限制，主要设备压力较低，另外，外供燃气存在排放CO₂的问题，减碳程度相对较少，且工艺气用途单一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，解决外供燃气排放CO₂的问题，且工艺气用途单一的问题。

本实用新型的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

一种焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其包括：

竖炉，具有炉顶气出口和还原气入口；

炉顶气处理单元，包括依次相连的第一换热器、第二换热器、洗涤器、以及脱硫装置，所述第一换热器与所述炉顶气出口相连；

焦炉煤气处理单元，包括用于对焦炉煤气进行处理的吸附精制装置；

还原气生成单元，包括依次相连的加压装置、所述第一换热器、以及重整炉，所述重整炉的出口与所述还原气入口相连，所述加压装置的入口分别与所述吸附精制装置的出口和所述脱硫装置的出口相连；

其中，所述脱硫装置的出口连接有用于向燃气用户输送的工艺气输出管道，所述工艺气输出管道上连接有脱碳装置；所述脱硫装置的出口与所述第二换热器的入口相连，所述第二换热器的出口与所述吸附精制装置的入口相连。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述第一换热器的入口与水蒸气进入管道相连，所述加压装置的出口与所述水蒸气进入管道相连。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述重整炉包括炉体，所述炉体的上部设有氧气入口和混合气入口，所述氧气入口与氧气进入管道相连，所述混合气入口与所述第一换热器的出口相连；所述炉体的下部设置有还原气出口，所述还原气出口与所述还原气入口相连。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述混合气入口为多个，多个所述混合气入口间隔设置围设在所述氧气入口的外周。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述炉体的内部设置有催化剂层，所述催化剂层中的催化剂为镍基催化剂或者碳基催化剂。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述重整炉的运行压力为0.1MPa～3.0MPa，其运行温度为800℃～1000℃。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，自所述第一换热器的出口排出并注入所述重整炉的混合气的温度为200℃～500℃。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述吸附精制装置中填充有疏水吸附材料。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述疏水吸附材料为在20℃～100℃具备吸附能力且在160℃～350℃脱附再生的分子筛材料。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，自所述竖炉的炉顶气出口排出的炉顶气的温度为300℃～500℃；经所述第一换热器和所述第二换热器换热后，所述炉顶气的温度为30℃～50℃。

在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述脱碳装置包括：

一级变压吸附装置，所述脱硫装置的出口与所述一级变压吸附装置的入口相连；

二级变压吸附装置，所述一级变压吸附装置的二氧化碳出口与所述二级变压吸附装置的入口相连；

缓冲罐，所述一级变压吸附装置的燃气出口和所述二级变压吸附装置的燃气出口均与所述缓冲罐的入口相连；

精制装置，与所述二级变压吸附装置的二氧化碳出口相连。

与现有技术相比，本实用新型所述的技术方案具有以下特点和优点：

1.本实用新型的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，采用分子筛吸附脱除焦炉煤气中的硫和BTX，解吸气利用炉顶气加热，装置简单，能源利用率高，与传统净化方法相比投资低，成本低，无二次污染；

2.本实用新型的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，采用干重整炉，炉体可采用耐火材料，可在较高的压力和温度下运行，与传统列管式重整炉比没有材料限制，整体设备体积小，投资低；

3.本实用新型的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，采用焦炉煤气与二氧化碳催化转化为富含H₂、CO的还原气，外送工艺气经过脱碳装置，捕集的CO₂用于生产工业级和食品级CO₂，CO₂排放量极低。

4.本实用新型的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，设置了换热器，转化炉产出的还原气直接进竖炉，能耗低，流程简洁。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。在附图中：

图1为本实用新型焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述的脱碳装置的连接结构示意图。

附图标号说明：

10、竖炉；11、炉顶气出口；12、还原气入口；20、炉顶气处理单元；21、第一换热器；22、第二换热器；23、洗涤器；24、脱硫装置；30、焦炉煤气处理单元；31、吸附精制装置；40、还原气生成单元；41、加压装置；42、重整炉；421、炉体；422、氧气入口；423、混合气入口；424、还原气出口；425、催化剂层；50、水蒸气进入管道；60、氧气进入管道；70、工艺气输出管道；80、脱碳装置；81、一级变压吸附装置；811、燃气出口；812、二氧化碳出口；82、二级变压吸附装置；821、燃气出口；822、二氧化碳出口；83、缓冲罐；84、精制装置；A、炉顶气；B、工艺气；C、焦炉煤气；D、混合气；E、还原气；F、水蒸气；G、氧气；H、解吸气；I、脱附气。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

竖炉10，具有炉顶气出口11和还原气入口12；

炉顶气处理单元20，包括依次相连的第一换热器21、第二换热器22、洗涤器23、以及脱硫装置24，第一换热器21与炉顶气出口11相连；

焦炉煤气处理单元30，包括用于对焦炉煤气C进行处理的吸附精制装置31；

还原气生成单元40，包括依次相连的加压装置41、第一换热器21、以及重整炉42，重整炉42的出口与还原气入口12相连，加压装置41的入口分别与吸附精制装置31的出口和脱硫装置24的出口相连；

其中，脱硫装置24的出口还连接有用于向燃气用户输送的工艺气输出管道70，工艺气输出管道70上连接有脱碳装置80；脱硫装置24的出口与第二换热器22的入口相连，第二换热器22的出口与吸附精制装置31的入口相连。

本实用新型通过相连的炉顶气处理单元20、焦炉煤气处理单元30、以及还原气生成单元40，将经过处理的竖炉10的炉顶气A以及焦炉煤气C在重整炉42内催化转化为还原气E，具有工艺简单、可高压运行、设备体积小、节能、CO₂排放低等优点；同时将向燃气用户输送的工艺气B经过脱除CO₂处理，收集的CO₂用于生产工业级和食品级CO₂，CO₂排放量极低；另外，经炉顶气处理单元20处理后的工艺气B还可通过第二换热器22与经过第一换热器21换热后的炉顶气A再次进行换热处理，提高了工艺气B的利用率。

具体的，如图1所示，铁矿石从竖炉10的顶部进入，竖炉10的下部设置有还原气入口12，还原气E经过还原气入口12进入竖炉10内部，还原气E在竖炉10内部从下向上流动，与铁矿石发生还原反应，得到直接还原铁和炉顶气A，直接还原铁进入竖炉10的底部，炉顶气A通过竖炉10上部开设的炉顶气出口11流出竖炉10进入炉顶气处理单元20。

炉顶气处理单元20主要是对竖炉10产生的炉顶气A进行换热处理、脱除杂质处理、脱硫处理，炉顶气A经过上述处理产生可以进行初步利用的工艺气B。炉顶气处理单元20包括依次相连的第一换热器21、第二换热器22、洗涤器23、以及脱硫装置24，第一换热器21与竖炉10的炉顶气出口11相连，炉顶气A首先经过第一换热器21进行降温，对炉顶气A的余热进行回收，经过第二换热器22进行降温，对炉顶气A的余热进行进一步回收，然后进入洗涤器23，进行除尘处理，之后进入脱硫装置24中进行有机硫和无机硫的脱除；在本实施例中，脱硫装置24可以采用干法脱硫或湿法脱硫，炉顶气A经过脱硫装置24后硫含量≤5ppmv。炉顶气A经过换热净化后产生的工艺气B与吸附精制后的焦炉煤气C(COG)混合进入还原气生成单元40。

在本实施例中，如图1所示，脱硫装置24的出口还连接有工艺气输出管道70，经过换热净化后产生的工艺气B与一部分吸附精制后的焦炉煤气C(COG)混合进入还原气生成单元40，另一部分经过工艺气输出管道70输送给燃气用户，供燃气用户作为燃料使用。进一步的，在工艺气输出管道70上设置脱碳装置80，脱碳装置80可以将向燃气用户输送的工艺气B进行脱除CO₂处理，收集的CO₂用于生产工业级和食品级CO₂，CO₂排放量极低。

焦炉煤气处理单元30主要是对初步净化后的焦炉煤气C中的杂质进行吸附精制处理，在本实施例中，主要是通过吸附精制装置31对初步净化后的焦炉煤气C进行吸附处理，吸附精制装置31可以吸附脱除焦炉煤气C中的无机硫、有机硫、焦油、苯、萘等杂质。在本实施例中，吸附精制装置31至少设置2台，至少备用1台，吸附精制装置31中用于对焦炉煤气C进行吸附的填料可选用分子筛，优选疏水型材料。经过吸附精制装置31的焦炉煤气C与上述炉顶气处理单元20产生的工艺气B混合进入还原气生成单元40。

在本实施例中，脱硫装置24的出口还与第二换热器22的入口相连，第二换热器22的出口与吸附精制装置31的入口相连；第二换热器22以及在第二换热器22和吸附精制装置31之间的连接管线主要用于对吸附精制装置31中的吸附剂进行吸附再生。

具体的，如图1所示，当吸附精制装置31达到一定饱和程度后，从脱硫装置24的出口抽取2000Nm³/h～6000Nm³/h经过净化的工艺气B作为解吸气H，解吸气H通过管道进入第二换热器22与炉顶气A进行换热处理，换热后的解吸气H温度升高到260℃左右，升温后的解吸气H通过管道进入吸附精制装置31对吸附剂进行再生，再生分为升温、保温、冷吹三个阶段，再生周期约60小时；再生时，吸附精制装置31中的吸附剂所吸附的杂质脱附到解吸气H中，成分变化后的解吸气H称为脱附气I，脱附气I在脱附时，有机硫转化为无机硫进入脱附气I中，脱附气I送至焦化初冷器前，其中的苯、萘、焦油、硫等通过化产回收；或者作为燃料气使用，其中的焦油、苯、萘等碳氢化合物转化为二氧化碳和水，硫转化为二氧化硫随烟气排出，经烟气净化达标排放。

还原气生成单元40主要用于对炉顶气处理单元20和焦炉煤气处理单元30分别产生的工艺气B和精制的焦炉煤气C进行处理，产生还原气E。具体的，如图1所示，炉顶气处理单元20中的脱硫装置24的出口和焦炉煤气处理单元30中的吸附精制装置31的出口分别与还原气生成单元40中的加压装置41的入口相连，在加压装置41中，混合气D被加压至0.1MPa～2.0MPa；混合气D经过加压后通过管道进入第一换热器21，在第一换热器21中与炉顶气A进行换热处理，换热后的混合气D的温度大于300℃；混合气D经过第一换热器21后进入重整炉42，混合气D在重整炉42的入口处与氧气G混合发生部分氧化反应，混合气D中焦炉煤气C中的CH₄、H₂、CO、高分子碳氢化合物跟氧气G发生部分氧化反应，放出大量热量；高分子碳氢化合物裂解为CO和H₂，CH₄、CO、H₂跟氧气G反应生成H₂O、CO₂等产物，部分氧化后产物与未反应的CH₄、CO₂和混合气D中的工艺气B中的CO₂在重整炉42的下部被催化重整为CO和H₂；催化重整反应是吸热反应，所需要的热量来自于上部部分氧化放出的热量。在重整炉42内催化重整后富含H₂和CO的高温变换气作为还原气E，送入竖炉10。

在本实用新型的一个可行实施例中，第一换热器21的入口与水蒸气进入管道50相连，加压装置41的出口与水蒸气进入管道50相连。在将混合气D送入重整炉42之前通过水蒸气进入管道50向混合气D中适当添加水蒸气F，可以调节重整炉42中生成的还原气E中H₂与CO的比例；在本实施例中，H₂/CO比例可调范围为0.5～5。

在本实用新型的一个可行实施例中，重整炉42包括炉体421，炉体421的上部设有氧气入口422和混合气入口423，氧气入口422与氧气进入管道60相连，混合气入口423与第一换热器21的出口相连；炉体421的下部设置有还原气出口424，还原气出口424与还原气入口12相连。

本实用新型采用筒式重整炉42，与传统列管式重整炉42相比没有材料限制，整体设备体积小，投资低。

具体的，经加压的混合气D与水蒸气F混合通过第一换热器21预热，通过重整炉42的混合气入口423进入，氧气G从氧气入口422进入；混合气D与氧气G在重整炉42的烧嘴处混合，发生部分氧化反应，焦炉煤气C中的CH₄、H₂、CO、高分子碳氢化合物发生部分氧化反应放热，部分氧化后的产物CO₂、H₂O等及未反应的CH₄、CO₂和工艺气B中的CO₂、H₂O混合，一起进入重整炉42的下部发生催化重整反应，CH₄、CO₂转化生成CO和H₂；催化重整反应是吸热反应，所需的热量来自于炉体421上部部分氧化放出的热量。所生成的富含CO和H₂的还原气E，还原气E经过重整炉42底部的还原气出口424流出，通过管道与竖炉10的还原气入口12相连，将还原气E通入竖炉10中；其中，还原气E中φ(H_2+CO)/φ(CO₂+H₂O)大于10，φ(H₂)/φ(CO)大于0.3，优选1～3。

在本实用新型的一个可行实施例中，混合气入口423为多个，多个混合气入口423间隔设置围设在氧气入口422的外周。将多个混合气入口423设置在氧气入口422的外周有利于混合气D与氧气G的充分混合，进而加快氧化反应的进行。

在本实用新型的一个可行实施例中，炉体421的内部设置有催化剂层425，催化剂层425中的催化剂为镍基催化剂或者碳基催化剂。炉体421的内部设置的催化剂层425中的催化剂可以对重整炉42内部的催化重整反应进行催化，加快催化重整反应的进行。

在本实用新型的一个可行实施例中，重整炉42的运行压力为0.1MPa～3.0MPa，其运行温度为800℃～1000℃。本实施例中，炉体421采用耐火材料，可在较高的压力和温度下运行。

在本实用新型的一个可行实施例中，自第一换热器21的出口排出并注入重整炉42的混合气D的温度为200℃～500℃。

在本实用新型的一个可行实施例中，吸附精制装置31中填充有疏水吸附材料。进一步的，疏水型吸附材料为在20℃～100℃具备吸附能力且在160℃～350℃脱附再生的分子筛材料。

在本实施例中，吸附剂材料、为分子筛，优选疏水型吸附材料，能够吸附无机硫、有机硫、焦油、苯、萘等杂质，在20℃～100℃具备吸附能力，在160℃～350℃可以脱附再生；吸附剂寿命5年～7年，可反复再生，耐高温。

在本实用新型的一个可行实施例中，自竖炉10的炉顶气出口11排出的炉顶气A的温度为300℃～500℃；经第一换热器21和第二换热器22换热后，炉顶气A的温度为30℃～50℃。

在本实用新型的一个可行实施例中，如图2所示，脱碳装置80包括：

一级变压吸附装置81，脱硫装置24的出口与一级变压吸附装置81的入口相连；

二级变压吸附装置82，一级变压吸附装置81的二氧化碳出口812与二级变压吸附装置82的入口相连；

缓冲罐83，一级变压吸附装置81的燃气出口811和二级变压吸附装置82的燃气出口821均与缓冲罐83的入口相连；

精制装置84，与二级变压吸附装置82的二氧化碳出口822相连。

脱碳装置80可以将向燃气用户输送的工艺气B进行脱除CO₂处理，收集的CO₂用于生产工业级和食品级CO₂，CO₂排放量极低。

具体的，如图2所示，脱碳系统采用两级变压吸附，最大程度上回收燃气。变压吸附系统可以将CO₂与其它组分如H₂、CO等分离，脱除CO₂，回收有用成分。工艺气B首先进入一级变压吸附装置81，可以为燃料的燃气从一级变压吸附装置81顶部的燃气出口811排出进入缓冲罐83，从缓冲罐83送燃气用户使用。一级变压吸附装置81的二氧化碳出口812顺放出来包含大量CO₂的气体进入二级变压吸附装置82，经过第二级变压吸附，可以作为燃料的燃气从二级变压吸附装置82顶部的燃气出口821排出送缓冲罐83，从缓冲罐83送燃气用户使用。二级变压吸附装置82的二氧化碳出口822顺放出来的气体CO₂含量达到92％以上，送后续精制装置84用于生产工业级或食品级二氧化碳，作为产品出售。一级变压吸附装置81和二级变压吸附装置82均由多个吸附塔组成，根据原料气的不同，数量不同，任何时刻均有一定数量的吸附塔处于吸附阶段，其余各塔处于吸附剂再生过程，多个塔交替工作，从而实现连续分离脱除CO₂的目的。

为了进一步说明本实用新型所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，下面将对焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统的工作过程进行详细说明。

如图1所示，铁矿石经加工成为球团或块矿后，从竖炉10上部进料口供料，还原气E在竖炉10内部从下向上流动，在930℃温度条件下与铁矿石发生还原反应，得到海绵铁和炉顶气A。炉顶气A从炉顶气出口11排出进入第一换热器21，与即将进入重整炉42的焦炉煤气C进行换热，焦炉煤气C温度升至350℃，进入重整炉42。炉顶气A经第一换热器21换热后进入第二换热器22，与从脱硫装置24的出口抽出的解吸气H进行换热，解吸气H被加热至280℃，炉顶气A换热后进入洗涤器23，冷却除尘后，进入脱硫装置24，脱除硫化氢、有机硫后产生的工艺气B分为两部分，一部分占总量的30％的工艺气B通过工艺气输出管道70送厂区燃气用户，用于燃气用户的日常使用，工艺气输出管道70上设置有脱碳装置80，用于脱除工艺气B中的CO₂，减少CO₂排放；另一部分与吸附精制后的焦炉煤气C混合进入还原气生成单元40中的加压装置41。

其中，初步净化的焦炉煤气C为60000Nm³/h，含总硫300mg/Nm³，含焦油20mg/Nm³，含苯500mg/Nm³，含萘500mg/Nm³，进入吸附精制装置31进行净化，净化后焦炉煤气C含硫小于1mg/Nm³，含苯小于1mg/Nm³，含萘小于1mg/Nm³。

在本实施例中，吸附精制装置31采用6个精制塔，5个精制塔进行工作，1个精制塔备用。当精制塔吸附达到一定饱和程度后，从脱硫装置24的出口管道抽取约5000Nm³/h的工艺气B作为解吸气H，经第二换热器22升温至280℃，对精制塔再生。精制塔再生分为升温、保温、冷却三个阶段，再生周期3天。再生时，硫、苯、萘、焦油等杂质进入脱附气I中，其中有机硫转化为无机硫，脱附气I送至焦化初冷器前，通过化产设施回收有用资源。净化后的焦炉煤气C和工艺气B混合产生的混合气D经过加压装置41加压后首先与水蒸气进入管道50中的水蒸气F进行混合，然后进入第一换热器21进行预热，预热温度350℃。预热后的混合气D从混合气入口423进入重整炉42，氧气G从氧气进入管道60进入重整炉42，混合气D和氧气G在重整炉42中发生氧化反应和催化重整反应产生还原气E，反应所得还原气E温度930℃，φ(H₂)/φ(CO)约为1.5，φ(H₂)+φ(CO)>80％，反应所得的还原气E从竖炉10下部的还原气入口12进入竖炉10，与竖炉10内的铁矿石反应生产直接还原铁，温度为450℃的海绵铁从竖炉10下部输出。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，包括：

竖炉，具有炉顶气出口和还原气入口；

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述第一换热器的入口与水蒸气进入管道相连，所述加压装置的出口与所述水蒸气进入管道相连。

3.根据权利要求1或2所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述重整炉包括炉体，所述炉体的上部设有氧气入口和混合气入口，所述氧气入口与氧气进入管道相连，所述混合气入口与所述第一换热器的出口相连；所述炉体的下部设置有还原气出口，所述还原气出口与所述还原气入口相连。

4.根据权利要求3所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述混合气入口为多个，多个所述混合气入口间隔设置围设在所述氧气入口的外周。

5.根据权利要求3所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述炉体的内部设置有催化剂层，所述催化剂层中的催化剂为镍基催化剂或者碳基催化剂。

6.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述重整炉的运行压力为0.1MPa～3.0MPa，其运行温度为800℃～1000℃。

7.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，自所述第一换热器的出口排出并注入所述重整炉的混合气的温度为200℃～500℃。

8.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述吸附精制装置中填充有疏水吸附材料。

9.根据权利要求8所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述疏水吸附材料为在20℃～100℃具备吸附能力且在160℃～350℃脱附再生的分子筛材料。

10.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，自所述竖炉的炉顶气出口排出的炉顶气的温度为300℃～500℃；经所述第一换热器和所述第二换热器换热后，所述炉顶气的温度为30℃～50℃。

11.根据权利要求1所述的焦炉煤气制备竖炉还原气的脱碳及工艺气再利用系统，其特征在于，所述脱碳装置包括：

精制装置，与所述二级变压吸附装置的二氧化碳出口相连。