一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备及工艺的制作方法

文档序号:12098246阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:它包括气基还原竖炉(42),气基还原竖炉(42)由提升机(1)、料仓(2)、连接管道(4)、尾气分离仓(6)、还原管(8)、螺旋输料机构(10)、甲醇裂解管(13)、气体燃烧器(14)、甲醇换热箱体(18)、氢气换热箱体(20)、螺旋输料通道(21)、冷却罐(22)组成,提升机(1)安装在料仓(2)的顶部,料仓(2)的下端通过连接管道(4)与尾气分离仓(6)相连接,尾气分离仓(6)的下端与还原管(8)相连接,还原管(8)的下方连接甲醇裂解管(13),螺旋输料机构(10)的上端安装在还原管(8)内,螺旋输料机构(10)的下端直通到甲醇裂解管(13)的底部,还原管(8)的下部管壁上安装气体燃烧器(14),甲醇裂解管(13)的下端通过水平的螺旋输料通道(21)与冷却罐(22)上端相连接,甲醇裂解管(13)外壁上分别安装甲醇换热箱体(18)和氢气换热箱体(20),甲醇换热箱体(18)的进气口通过管道与甲醇汽化器(38)相连接,甲醇换热箱体(18)的过热甲醇蒸汽通过甲醇换热箱体(18)的出气口通入甲醇裂解管(13)中,氢气换热箱体(20)的进气口与氢气输送管道相连接,氢气换热箱体(20)的出气口与还原管(8)和气体燃烧器(14)相连接。

2.根据权利要求1所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:所述尾气分离仓(6)内安装有伞形挡板(7),伞形挡板(7)的上端与尾气分离仓(6)的入口相对,伞形挡板(7)连接提升杆,提升杆与提升装置相连接,提升装置安装在尾气分离仓(6)外部,在连接管道(4)上安装有氮气喷入口(5),尾气排气口(9)安装在尾气分离仓(6)的上部。

3.根据权利要求1或2所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:所述还原管(8)的顶部有一个垂直放置的筒体(12),螺旋输料机构(10)的顶部支撑铜轴套安装在筒体(12)中,筒体(12)上安装有一氧化碳气体喷入口(11),一氧化碳气体喷入口(11)与一氧化碳输送管道相连接。

4.根据权利要求3所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:所述还原管(8)的下部管壁上的气体燃烧器(14)为四个,每侧两个上下排列,每个气体燃烧器(14)分别与氧气输送管道和氢气输送管道相连接,在气体燃烧器(14)的下方有还原气体喷射入口(15),还原气体喷射入口(15)与氢气输送管道相连接,气体燃烧器(14)和还原气体喷射入口(15)的氢气输送管道与氢气换热箱体(20)的氢气出气口相连接。

5.根据权利要求4所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:它还有余热回收装置(28)、旋风除尘器(32)、冷凝器(33)、布袋除尘器(34)、变压吸附塔,余热回收装置(28)、旋风除尘器(32)、冷凝器(33)、布袋除尘器(34)顺序连接在尾气分离仓(6)的尾气排气口(9)与变压吸附塔之间,变压吸附塔为第一变压吸附塔(35)和第二变压吸附塔(36)相连接的双塔结构,第一变压吸附塔(35)的氢气输出管道与氢气换热箱体(20)相连接,第二变压吸附塔(36)的一氧化碳输出管道与还原管(8)的顶部筒体(12)的一氧化碳气体喷入口(11)相连接,并与甲醇汽化器(38)与甲醇换热箱体(18)的连接管相连接。

6.一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的工艺,它采用权利要求1-5任意一项所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备,其特征在于:它采用以下步骤进行:

a.甲醇由甲醇储罐(37)注入甲醇汽化器(38),经高温汽化的甲醇蒸汽进入甲醇裂解管(13)的甲醇换热箱体(18)内,逐渐加热成过热甲醇蒸汽,过热甲醇蒸汽从甲醇换热箱体(18)顶部出口排出进入甲醇裂解管(13)内,在甲醇裂解管(13)内金属铁的催化下迅速裂解,与下面的氮气形成了氮基甲醇渗碳气氛,将球团还原为高碳还原铁;

b.尾气分离仓(6)分离出的尾气经过尾气排气口(9)后顺序通过余热回收装置(28)、旋风除尘器(32)、冷凝器(33)、布袋除尘器(34)进入变压吸附塔,经过第一变压吸附塔(35)提取纯度为99%-99.99%氢气,氢气通过氢气输送管道进入氢气换热箱体(20)内,氢气换热箱体(20)的氢气输送到气体燃烧器(14)和还原气体喷射入口(15),用于进行燃烧和还原反应;

c.第一变压吸附塔(35)的解吸气进入第二变压吸附塔(36),提取纯度为99%-99.99%的一氧化碳,一氧化碳通过一氧化碳输送管道输送到还原管(8)顶部的一氧化碳气体喷入口(11),和甲醇汽化器(38)与甲醇换热箱体(18)的连接管,作为还原剂和组成渗碳气氛;

d.制氧机(39)制出纯度为93%的纯氧气通过氧气输送管道输送到还原管(8)下部管壁上安装的气体燃烧器(14),供气体燃烧器(14)使用;

e.制氮机(40)制出纯度为99.99%氮气通过氮气输送管道输送到料仓(2)与尾气分离仓(6)之间的连接管道(4)上的氮气喷入口(5),氮气一部分进入尾气分离仓(6)由尾气排气口(9)排出,一部分进入料仓(2),从料仓(2)进口排出,隔离大气与尾气,同时流动的氮气可以起到干燥球团的作用;

f.同时制氮机(40)制出纯度为99.99%氮气通过氮气输送管道输送到甲醇裂解管(13)与冷却罐(22)之间的螺旋输料通道(21)的冷却气体喷入口(23),氮气一部分进入甲醇裂解管(13)内形成氮基甲醇渗碳气氛,一部分进入冷却罐(22),即可作为冷却气体,又可作为保护气体,保护还原铁不被氧化和脱碳。

7.根据权利要求6所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的工艺,其特征在于:所述步骤a中的经高温汽化的甲醇蒸汽通过管道和来自于变压吸附塔的体积成分5%-10% CO以及体积成分1%-15%甲烷或丙烷混合,CO可以调整与H2的比例,从而增强渗碳气氛,甲烷或丙烷作为富化气,用以加大渗碳量,公知的反应式为:3Fe+CH4=Fe3C+2H2 产生的H2用作还原气,经过与还原铁的换热甲醇蒸汽被加热成400℃-500℃的过热甲醇蒸汽,在与换热后300℃-350℃的还原铁接触后快速裂解产生还原气体,公知的反应式为:CH3OH=CO+2H2,同时与作为保护气和密封气的纯度为99.5%-99.99%的N2,包括体积成分5%-10%CO以及体积成分1%-15%甲烷或丙烷,形成了氮基甲醇的强渗碳气氛,甲醇的裂解与渗碳同时发生。

8.根据权利要求7所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的工艺,其特征在于:所述步骤b中的氢气换热后达到700℃-800℃,被分成两部分,一部分与含量体积成分10%-25%的甲烷或丙烷混合进入还原管(8)内,氢气在还原管(8)内继续加热到1000℃-1150℃,甲烷在高温以及还原铁的催化下与氢气和氧气燃烧产生的水发生重整反应,公知的反应式为:CH4+H2O=CO+3H2 ,另一部分氢气与制氧机(39)制出的纯度为93%-95%的氧气分别进入气体燃烧器(14)向还原管(8)内喷入燃烧火焰为还原提供热量。

9.根据权利要求8所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的工艺,其特征在于:经尾气分离仓(6)的尾气排气口(9)排出进入余热回收装置(28)的尾气温度为350℃-400℃,在尾气分离仓(6)下部的还原气体为720℃-850℃,在此与球团充分换热还原,还原管(8)最上端温度为850℃,还原管(8)内最高温度为1150℃,还原管(8)内气压控制在0.35-0.4Mpa,球团还原完毕的时间为35-50min,过热甲醇蒸汽在甲醇裂解管(13)内金属铁的催化下迅速裂解,在 930℃左右达到完全裂解。

10.根据权利要求9所述的利用甲醇裂解生产直接还原铁的工艺,其特征在于:余热回收装置(28)产生的饱和蒸汽再进入过热器(29),由过热器(29)加热成过热蒸汽,供给背压式汽轮机(30)进而带动发电机(31)发电,发出的电输给系统内部设备使用,过热器(29)的热源来自制氮机(40)尾气含氧量23%-31%的富氧气体与变压吸附塔解吸气含12%-15%可燃气体的燃烧。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1