焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统的制作方法

本技术涉及焦炉煤气再利用，尤其涉及一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统。

背景技术：

1、目前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。

2、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，要求大于10，大于0.3，压力为0.1mpa～0.90mpa。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，造成设备庞大，投资高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，炉顶气和精制焦炉煤气一部分用于干重整炉的原料，一部分送到竖炉锥段冷却直接还原铁，组分转化，加热后的气体与还原气混合调温，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。

2、本实用新型的上述实施目的主要由以下技术方案来实现：

3、一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其包括：

4、竖炉，具有炉顶气出口、还原气入口和锥段冷却气入口；

5、炉顶气处理单元，包括依次相连的第一换热器、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；

6、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；

7、还原气生成单元，包括加压装置、所述第一换热器、以及干重整炉，所述干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脱硫装置的出口、所述吸附精制装置的出口相连；

8、锥段冷却管线，其一端分别与所述脱硫装置的出口、所述吸附精制装置的出口相连，所述锥段冷却管线的另一端与所述锥段冷却气入口相连。

9、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述竖炉具有锥段冷却气出口，所述锥段冷却气出口连接在所述干重整炉的出口与所述还原气入口之间的管路上。

10、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述锥段冷却气出口连接有能与燃气用户相连的用户分支管道。

11、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述锥段冷却管线与所述脱硫装置的出口之间连接有脱碳装置。

12、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述炉顶气处理单元还包括第二换热器，所述第二换热器连接在所述第一换热器与所述洗涤器之间。

13、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述吸附精制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。

14、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连接有水蒸气进入管道，所述加压装置的出口与所述水蒸气进入管道相连。

15、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述干重整炉包括炉体，所述炉体的上部设有氧气入口和混合气入口，所述氧气入口连接有氧气进入管道，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。

16、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。

17、在本实用新型一个较佳的实施方式中，所述干重整炉的运行压力为0.1mpa～3.0mpa，其运行温度为800℃～1300℃。

18、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℃。

19、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用于对所述焦炉煤气中的杂质进行吸附的吸附剂材料；所述吸附剂材料为在20℃～100℃具备吸附能力，且在160℃～350℃脱附再生的吸附剂。

20、与现有技术相比，本实用新型所述的技术方案具有以下有益效果：

21、1、本实用新型的一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，采用分子筛吸附脱除其中的硫和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；

22、2、本实用新型的一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，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；

23、3、本实用新型的一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，采用焦炉煤气与二氧化碳催化转化为富含h2、co的还原气，工艺气经过脱碳处理，大幅减少co2的排放；

24、4、本实用新型的一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，设置了换热器，海绵铁热量得到回收，干重整炉产出的还原气可通过冷却气调节温度和组分，能耗低，组分调节灵活。

25、5、本实用新型的一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，焦炉煤气在竖炉的锥段发生裂解净化，降低了精制成本。

技术特征：

1.一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述竖炉具有锥段冷却气出口，所述锥段冷却气出口连接在所述干重整炉的出口与所述还原气入口之间的管路上。

3.根据权利要求2所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述锥段冷却气出口连接有能与燃气用户相连的用户分支管道。

4.根据权利要求1所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述锥段冷却管线与所述脱硫装置的出口之间连接有脱碳装置。

5.根据权利要求1所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述炉顶气处理单元还包括第二换热器，所述第二换热器连接在所述第一换热器与所述洗涤器之间。

6.根据权利要求5所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述吸附精制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。

7.根据权利要求1所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述第一换热器的入口连接有水蒸气进入管道，所述加压装置的出口与所述水蒸气进入管道相连。

8.根据权利要求7所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述干重整炉包括炉体，所述炉体的上部设有氧气入口和混合气入口，所述氧气入口连接有氧气进入管道，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。

9.根据权利要求8所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，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。

10.根据权利要求1所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述干重整炉的运行压力为0.1mpa～3.0mpa，其运行温度为800℃～1300℃。

11.根据权利要求5所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，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℃。

12.根据权利要求6所述的焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其特征在于，所述吸附精制装置中填充有用于对所述焦炉煤气中的杂质进行吸附的吸附剂材料；所述吸附剂材料为在20℃～100℃具备吸附能力，且在160℃～350℃脱附再生的吸附剂。

技术总结
本技术公开了一种焦炉煤气耦合竖炉转化制备还原气的系统，其包括竖炉，具有炉顶气出口、还原气入口和锥段冷却气入口；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，包括加压装置、第一换热器、以及干重整炉，干重整炉与还原气入口相连，加压装置分别与脱硫装置、吸附精制装置相连；锥段冷却管线，其一端与脱硫装置、吸附精制装置相连，另一端与锥段冷却气入口相连。本技术具有工艺简单、可高压运行、设备体积小、温度调节灵活、CO<subgt;2</subgt;排放低等优点。

技术研发人员：孙加亮,薛庆斌,郭豪,岳杰,索延帅
受保护的技术使用者：中冶京诚工程技术有限公司
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/13