专利名称：焦炉煤气二氧化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法
技术领域：
本发明涉及一种焦炉煤气转化及直接还原铁技术，尤其涉及一种焦炉煤气用二氧化碳 转化为一氧化碳和氢以及用此转化气制备还原气用于气基竖炉直接还原铁的方法。
背景技术：
目前，气基竖炉直接还原生产炼钢用直接还原铁的方法是生产直接还原铁的主流技 术，国外多用天然气制还原气。我国天然气紧缺，而且产地偏僻，价格高；焦炭产量世界 第一，焦炉煤气资源量丰富，而且目前利用效率较低。现有的焦炉煤气制甲醇生产方法中 的焦炉煤气水蒸汽转化法中，H2/CO比高达4.6;生产甲醇中，甲醇弛放气中氢气含量高达 70 80%，每吨甲醇的煤气单耗较高。
上述现有技术至少存在以下缺点
用天然气制取还原气生产直接还原铁，能够利用的天然气资源极其有限；焦炉煤气水 蒸气转化法得到的转化气H2/C0比较高，较难符合生产直接还原铁的要求，导致生产成本 增高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用焦炉煤气代替天然气为气源，且成本较低的焦炉煤气二氧 化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明的焦炉煤气二氧化碳转化方法，包括步骤
首先，将净化脱硫处理后的焦炉煤气与转化剂分别进行预热，所述转化剂包括二氧化
碳气，每摩尔所述焦炉煤气的二氧化碳气使用量小于或等于O. 3mol;
然后，将所述焦炉煤气与转化剂进转化炉，进行转化处理，并对转化后的转化气进行 脱水、脱二氧化碳处理。
本发明的气基竖炉直接还原铁生产方法，上述的焦炉煤气二氧化碳转化方法生产的转 化气用作该气基竖炉直接还原铁生产方法的还原气；所述焦炉煤气与转化剂进行加热的燃
料气包括所述气基竖炉直接还原铁生产方法的炉顶气。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的焦炉煤气二氧化碳转化及气基 竖炉直接还原铁方法，由于用二氧化碳气对焦炉煤气进行转化，转化气中CO含量提高， H2/CO比降低，转化后的转化气用作气基竖炉直接还原铁生产方法的还原气，能满足竖炉 直接还原需要。
图l为本发明的焦炉煤气二氧化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法的工艺流程图。
具体实施例方式
本发明的焦炉煤气二氧化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法，其较佳的具体实施 方式如图l所示
其中，焦炉煤气二氧化碳转化方法包括步骤
首先，将净化脱硫处理后的焦炉煤气(精脱C0G)与转化剂分别进行预热，然后进行转 化处理，转化剂包括二氧化碳气，每摩尔焦炉煤气的二氧化碳气使用量为《0.3mol;
转化剂还包括氧气和水蒸气，每摩尔所述焦炉煤气的氧气和水蒸气使用量分别为氧
气《0.25mol;水蒸汽《0. 3mo1。
具体可以根据不同化工或冶金需要，通过调整转化剂中三种转化气体的比例，控制转 化后的气体(转化气)中氢气/一氧化碳比值。
焦炉煤气与所述转化剂进行加热后的温度可以分别为氧气10(TC以上；焦炉煤
气、水蒸气、二氧化碳均为50(TC以上。
高温转化气须冷却脱水，处理方法包括，将转化后的气体与焦炉煤气和转化剂进行热 交换， 一方面可以为转化后的气体降温，另一方面可以为焦炉煤气和转化剂加热。并继续
降低转化后的气体的温度至4(TC以下。
本发明的气基竖炉直接还原铁生产方法，其较佳的具体实施方式
，包括步骤
上述的焦炉煤气二氧化碳转化法生产的转化气用作气基竖炉直接还原铁生产方法生产
的还原气；焦炉煤气与转化剂进行加热的燃料气可以用气基竖炉直接还原铁生产方法的炉 顶气。
气基竖炉直接还原铁生产方法的另一部分炉顶气作为工艺气，与已经冷却的转化气集
中进行脱硫化氢和脱二氧化碳处理，然后进一步冷却到30'C以下，以降低气体中饱和水蒸 汽含量，此混合气体即为还原气，再将还原气加热到800。C以上，进竖炉还原铁氧化矿物，
生产直接还原铁。
转化气和工艺气脱硫脱碳副产的二氧化碳用于转化剂。 还原气加热炉的燃料气用竖炉直接还原铁生产产生的炉顶气。
炉顶气在应用之前，可以首先通过余热锅炉回收余热，然后进行冷却脱水除尘处理， 产生的水蒸汽部分用于转化剂。
具体实施例一，再参见图l:
首先将作为原料气的焦炉煤气进行深度净化处理，包括除油、净化脱硫处理，处 理后硫含量〈5PPM;
然后，用氧气、二氧化碳气、水蒸汽为转化剂进行转化。
每mol净化后焦炉煤气的转化剂使用量为氧气《0.25mol; 二氧化碳《0.3mol; 水蒸气《0. 3mo1。
将按上述比例的焦炉煤气、氧气、二氧化碳、水蒸汽四种原料气体加热。氧气加热到
10(TC以上，其它气体均加热到50(TC以上。
然后，将加热的气体进转化炉转化，生产的转化气用作气基竖炉直接还原铁生产方法 的还原气。
为保证还原竖炉高效稳定运行，用作还原气的转化气须进行脱水和脱二氧化碳处理。
脱水处理过程中，将出转化炉的高温转化气在热交换器中与入转化炉的原料气进行热 交换，然后用冷水冷却到4(TC以下，再进行脱二氧化碳处理。最后再冷却到3(TC以下，以 控制入竖炉的还原气中的饱和水含量。
脱水、脱二氧化碳后的转化气须加热到80(TC以上，以提供竖炉反应所需热量。 加热原料气用的1 #加热炉和加热入竖炉还原气用的2 #加热炉，可采用常规高温管式加热 炉，也可采用蓄热式加热炉，采用蓄热式加热炉，传热效果好，可使用热值750 9000kcal/n^的低热值燃料气；使用9000kcal/ri^的高热值燃料气，也能提高热效率、降低烟 气温度，起到节能的目的。
竖炉炉顶气的处理先通过余热锅炉回收温度为40(TC左右的炉顶气余热，产生的蒸 汽一部分厂内自用，另一部分用于转化剂；然后进行冷却脱水除尘，在这里分出一部分燃 料气用做1#加热炉和2#加热炉燃料，剩余部分作为工艺气，与已经冷却脱水的新制转化 气集中进行脱硫(硫化氢)脱碳(二氧化碳)处理，脱硫脱碳处理后，进一步冷却脱水， 然后进2#加热炉加热，作为还原气进竖炉使用。产生的二氧化碳副产品用作转化剂，多余 部分可作为商品销售。
本发明将焦炉煤气转化的还原气可完全满足直接还原竖炉的要求，H2+C0可达88X以
上；H2/C0可在4.6 1.5之间调节；氧化度可达<5%。如果矿物全铁品位达到67. 5%以 上，产品海绵铁金属化率和全铁均可达到92%以上。
本发明采用蓄热式管式炉加热原料气和入炉气，热效率高，吨海绵铁煤气消耗可在 2.5Gcal以下，氧气消耗也相应降低。
本发明将在焦化厂已经初步净化处理的焦炉煤气进行深度净化脱硫处理作为原料气， 氧气、二氧化碳、水蒸汽为气体转化剂，原料气和转化剂先与出转化炉的高温转化气进行 热交换，然后加热到50(TC以上，进转化炉转化。转化气的H2/CO比可在4.6 1.5之间调 节。本发明转化法若用于焦炉煤气制甲醇，与现行水蒸气转化法相比，焦炉煤气利用率提 高，生产成本降低。
经热交换冷却后的转化气进冷却器冷却到4(TC以下脱水，然后脱去二氧化碳；脱碳后 转化气进一步冷却到30'C以下。再加热到80(TC以上，供还原竖炉使用。
从竖炉出来的反应后炉顶气经除尘、余热锅炉回收显热，部分作为燃料气供加热炉作 燃料，部分经脱二氧化碳、脱硫化氢、冷水，与从转化炉出来的已经脱碳冷却的新制转化 气混合加热后，进竖炉作为还原气使用。
产品直接还原铁如需渗碳，可采用经过深度净化脱硫处理的精制焦炉煤气为直接还原 铁冷却系统补充气，可以满足渗碳要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种焦炉煤气二氧化碳转化方法，其特征在于，包括步骤首先，将净化脱硫处理后的焦炉煤气与转化剂分别进行预热，所述转化剂包括二氧化碳气，每摩尔所述焦炉煤气的二氧化碳气使用量小于或等于0.3mol；然后，将所述焦炉煤气与转化剂进转化炉，进行转化处理，并对转化后的转化气进行脱水、脱二氧化碳处理。
2、 根据权利要求l所述的焦炉煤气二氧化碳转化方法，其特征在于，所述转化剂还包括氧气和水蒸气，每摩尔所述焦炉煤气的氧气和水蒸气的使用量分别为氧气≤0.25mol;水蒸气≤0. 3mo1。
3、 根据权利要求2所述的焦炉煤气二氧化碳转化方法，其特征在于，所述焦炉煤气与所述转化剂经加热炉加热后的温度分别为氧气大于100℃;焦炉煤气、水蒸气、二氧化碳分别大于500℃ 。
4、 根据权利要求l所述的焦炉煤气二氧化碳转化方法，其特征在于，所述脱水处理包括，将所述转化气与所述焦炉煤气和所述转化剂进行热交换，并降低所述转化气的温度至40℃以下。
5、 一种气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，权利要求1至4任一项所述的焦炉煤气二氧化碳转化方法生产的转化气用作该气基竖炉直接还原铁生产方法的还原气；所述焦炉煤气与转化剂进行加热的燃料气包括所述气基竖炉直接还原铁生产方法的炉顶气。
6、 根据权利要求5所述的气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，所述炉顶气部分作为工艺气与所述转化气混合后，再经脱硫化氢、脱二氧化碳处理用作所述还原气。
7、 根据权利要求6所述的气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，所述转化气和所述工艺气混合后，首先冷却到30℃以下；然后进行脱硫脱碳处理；之后经加热炉加热到 800℃以上，作为所述还原气进竖炉应用；所述脱硫脱碳处理中副产的二氧化碳用于所述转化剂。
8、 根据权利要求7所述的气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，所述加热炉进 行加热的燃料气包括所述炉顶气。
9、 根据权利要求7所述的气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，所述的加热炉 为蓄热式加热炉，适用的气体燃料的热值为750 卯00kcal/m3。
10、 根据权利要求6所述的气基竖炉直接还原铁生产方法，其特征在于，所述炉顶气 在用作工艺气之前，首先通过余热锅炉回收余热，产生的水蒸汽部分用于所述转化剂；然 后进行洗涤冷却处理。
全文摘要
本发明公开了一种焦炉煤气二氧化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法，将焦化厂已经初步净化处理的焦炉煤气进行深度净化脱硫处理作为原料气，氧气、二氧化碳、水蒸汽为气体转化剂，进转化炉转化，转化气用作气基竖炉直接还原铁生产方法的还原气。从竖炉出来的炉顶气部分作为燃料气供加热炉作燃料；部分作为工艺气，处理后返回竖炉作还原气。为气基竖炉直接还原解决了一种新的气源，属焦炉煤气一种新的高效利用途经。与现行的水蒸汽转化气相比，转化气的H<sub>2</sub>/CO比值从水蒸气转化气的4.6降低到1.5，并在4.6～1.5之间可调。
文档编号C10K1/00GK101392192SQ20081022607
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者吴道洪 申请人:吴道洪