氣基直接還原鐵還原氣生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究

1、氣基直接還原鐵還原氣生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究李然家北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司中國石油大學(xué)（北京）2014.11.06 蘇州北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司提綱直接還原鐵對還原氣的要求焦?fàn)t氣干重整關(guān)鍵問題焦?fàn)t氣深度凈化研究焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究焦?fàn)t氣干重整用于直接還原鐵北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司直接還原鐵對還原氣的要求氣基直接還原鐵流程造氣合成氣鐵礦還原高溫未反應(yīng)合成氣循環(huán)北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司直接還原鐵對還原氣的要求H256CO3632DRIDRI還原氣典型組成還原氣典型組成CO2CH4北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整關(guān)鍵問題天然氣原料與典型的焦?fàn)t氣原料組成的對比原料

2、/ mol% 天然氣 焦?fàn)t氣*C2013.4H8081.6O-5.0焦?fàn)t氣原料明顯缺碳，需要補(bǔ)碳，采用干重整是最優(yōu)方案北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整關(guān)鍵問題焦?fàn)t氣制DRI還原氣富氫缺碳，需補(bǔ)碳補(bǔ)碳轉(zhuǎn)化仍處于熱力學(xué)積炭區(qū)原料 / mol% 天然氣 焦?fàn)t氣*C2013.4H8081.6O-5.0關(guān)鍵問題一：轉(zhuǎn)化處于熱力學(xué)積炭區(qū)，須研發(fā)抗積炭催化劑北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整關(guān)鍵問題深度凈化：對轉(zhuǎn)化有害組分的控制重組分硫化物易積炭組分壓力低項(xiàng)目指標(biāo)CO / v%7.09.0CO2 / v%2.02.5H2 / v%52.063.0CH4 / v%18.022.0N2 /

3、 v%3.05.0O2 / v%0.60.8氨氣 / mg/Nm3 50CmHn / v%1.82.5H2S / mg/Nm3 20有機(jī)硫 / mg/Nm3150300焦油 / mg/Nm3 20萘 / mg/Nm3 500項(xiàng)目指標(biāo)乙烷乙烯 / v%1.5丙烷丙烯 / v%0.5丁烯 / v%0.05其他 / v%0.03關(guān)鍵問題二：須開發(fā)中低壓深度凈化技術(shù)北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司 從表中看出，COS為焦?fàn)t氣中主要的硫化物，占了總硫化物含量的45.13%，其次是CS2，占了38.43%，即該廠焦?fàn)t氣中有機(jī)硫主要以COS和CS2為主。組分組分H2CH4 COCO2N2CnHmO2雜質(zhì)雜質(zhì)

4、苯苯萘萘氨氨焦油焦油灰塵灰塵HCN體積分?jǐn)?shù)，體積分?jǐn)?shù)，%5263 18257922.53523微量微量含量，含量，mg/Nm32000501005010144硫形態(tài)硫形態(tài)H2SCOSCS2CH3SHC4H4SCH3SCH3含量含量，mgS/Nm320.00184.24156.9041.405.73微量微量焦?fàn)t焦?fàn)t氣的成分氣的成分 焦?fàn)t氣中硫化物形態(tài)及含量焦?fàn)t氣中硫化物形態(tài)及含量焦?fàn)t氣深度凈化研究焦?fàn)t氣組成和硫含量及分布 山東省某化工廠經(jīng)濕法粗脫硫工段脫除后的焦?fàn)t氣組成和硫化物形態(tài)及含量。北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司凈化關(guān)鍵技術(shù)：中低壓吸附脫硫脫硫的關(guān)鍵是有機(jī)硫，其中噻吩最難脫除有機(jī)硫歸一化

5、 / %CS252COS18C4H4S20MeSH10焦?fàn)t氣深度凈化研究北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司凈化關(guān)鍵技術(shù)：中低壓吸附脫硫脫硫吸附劑再生原理焦?fàn)t氣深度凈化研究 吸附劑達(dá)到飽和后，采用原位氧化再生技術(shù)處理。即在一定溫度下，向反應(yīng)器中通入氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚?，吸附劑上的硫化物燃燒生成SO2。除去吸附劑上吸附的硫，從而使吸附劑得以再生。ZnS + O2 = ZnO + SO2NiS + O2 = NiO + SO2北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣凈化工藝流程焦?fàn)t氣深度凈化研究北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣吸附脫硫的特點(diǎn)焦?fàn)t氣深度凈化研究 焦?fàn)t氣吸附脫硫工藝特點(diǎn)復(fù)合型多功能催化劑中

6、國石油大學(xué)（北京）新能源研究院開發(fā)的Zn-Ni型汽油吸附劑成功用于成功用于FCCFCC汽油脫硫及汽油脫硫及C C4 4脫脫硫；硫；具有較高的硫容；具有較高的硫容；操作條件溫和；操作條件溫和；工藝流程簡單；工藝流程簡單；使用周期長；使用周期長；再生性能好。再生性能好。低溫活性高、穩(wěn)定性好、強(qiáng)低溫活性高、穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、無甲烷化副反應(yīng)，可度高、無甲烷化副反應(yīng)，可以再生；以再生；可使焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫化物可使焦?fàn)t氣中的有機(jī)硫化物和烯烴一次性除去。和烯烴一次性除去。簡化生產(chǎn)工藝和操作過程；簡化生產(chǎn)工藝和操作過程；降低設(shè)備和氣體生產(chǎn)凈化成本；降低設(shè)備和氣體生產(chǎn)凈化成本；克服了目前鐵克服了目前鐵- -鉬工

7、業(yè)催化劑的使鉬工業(yè)催化劑的使用溫度高、用溫度高、壓力高、壓力高、工藝復(fù)雜、工藝復(fù)雜、能耗大、生產(chǎn)成本較高、催化劑能耗大、生產(chǎn)成本較高、催化劑使用過程中需要配氫、易超溫、使用過程中需要配氫、易超溫、易結(jié)碳、易結(jié)碳、易甲烷化易甲烷化和影響工業(yè)裝和影響工業(yè)裝置正常運(yùn)行等不足；置正常運(yùn)行等不足；催化劑可以再生。催化劑可以再生。北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究高熱負(fù)荷高CO產(chǎn)率強(qiáng)吸熱轉(zhuǎn)化溫度高熱力學(xué)積炭北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究積炭控制策略抗積炭催化劑干重整工藝積炭產(chǎn)生的原因烴類熱分解CO歧化反應(yīng)北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究烴類積炭控

8、制主要是不飽和烴中低溫聚合結(jié)焦烯烴：輕烯烴易積焦芳烴：重芳烴易結(jié)焦預(yù)脫除或者加氫飽和Ni基催化劑上積炭速率北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究CO積炭控制壓力歧化金屬羰基化特定溫度區(qū)間北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究高濃度CO導(dǎo)致的金屬坑蝕北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究干重整積炭分析北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究防止金屬塵化需要關(guān)注的問題避開臨界溫度區(qū)間材料的選擇適當(dāng)改變氣體組成涂層和鈍化：隔離金屬與碳化合物直接接觸北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化

9、研究焦?fàn)t氣制DRI的干重整催化劑甲烷含量低轉(zhuǎn)化熱負(fù)荷低線速度較高壓降較高壓降高直徑大北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究催化劑狀態(tài)對干重整轉(zhuǎn)化的影響還原狀態(tài)對DRM的影響氧化還原對DRM的影響極限溫度下的反應(yīng)研究500下的干重整反應(yīng)950下的干重整反應(yīng)北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)化研究抗積炭對比：TPSR O2-PulsesCatalystCatalystDRM-CatDRM-CatSRM-CatSRM-CatLoading / g0.100.10CO2 area / a.u.5.110.8北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司有效氣(H2+CO)含量要求高90%H

10、2/CO比值范圍有一定要求溫度要求比較苛刻焦?fàn)t氣干重整用于直接還原鐵北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司關(guān)鍵技術(shù)：干重整轉(zhuǎn)化爐北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司針對焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化利用，配合DRI過程下游特點(diǎn)，采用:箱式轉(zhuǎn)化爐大直徑爐管爐管材質(zhì)uHP-NbuHV工藝氣煙氣原料氣燃料氣和空氣裝填催化劑的轉(zhuǎn)化爐管焦?fàn)t氣干重整用于直接還原鐵北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司采用焦?fàn)t氣和部分豎爐爐頂氣為原料焦?fàn)t氣甲烷含量20%，混合氣體中甲烷含量實(shí)際10%，轉(zhuǎn)化前后氣體膨脹系數(shù)約1.20焦?fàn)t氣制還原鐵還原氣項(xiàng)目焦?fàn)t氣：22000 Nm3/h爐頂氣：35000 Nm3/h產(chǎn)品氣：62000 Nm3/h焦?fàn)t氣干重整用于直接還原鐵北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司焦?fàn)t氣干重整用于直接還原鐵北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司開發(fā)的焦?fàn)t氣凈化、DRI爐頂氣凈化與回用，以及焦?fàn)t氣干重整轉(zhuǎn)