[发明专利]一种与气基竖炉配套的还原气净化工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体净化工艺，特别是涉及一种与气基竖炉配套的还原气净化工艺及系统。

背景技术

目前，国外多用天然气重整制还原气的方式提供CO+H₂的还原气，与国外相比，由于受到天然气资源的限制，我国至今没有大型的竖炉法直接还原铁生产工厂。然而我国煤炭资源丰富，煤炭的资源利用效率较低，如果将煤气化后进行深度净化脱硫处理作为原料气，再与适量的水蒸气等混合，进变换炉进行变换反应即可得到H₂/CO在4.6-1.5之间的H₂和CO的混合气。这些混合气可以作为直接还原生产海绵铁的还原性气体，并且具有价格低廉等优点。

煤气化的气体中大多含硫，这种工况对煤气压缩机的选型和操作将带来非常不利的影响，因此要求先进行粗煤气脱硫，然后在经过压缩、CO变换、精脱硫、脱碳等工序才能进入气基竖炉作为还原铁的工艺气。在粗煤气脱硫工艺中，若采取氨水液相催化法、改良ADA法、栲胶法、KCA法等，也能够满足脱硫净化工艺的要求，但由于这些脱硫方法的最大缺陷是溶液硫容低，对于硫含量高且处理气量大的工况，存在着溶液循环量大、操作强度大、能耗高等弊端。而且粗煤气脱硫和后续的精脱硫、脱碳等过程是采用不同的工艺技术来完成的。这使得整个装置流程较为复杂，操作管理不便，设备投资费用较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种与气基竖炉配套的还原气净化工艺及系统，该发明解决了传统的脱硫方法中存在的操作强度大、能耗高等问题，以及粗煤气脱硫和后续的精脱硫、脱碳等过程需要采用不同的工艺技术而导致的装置流程复杂，设备投资费用高等问题。并且提供一种与气基竖炉还原铁配套的气体净化工艺，同时解决炉顶气净化和循环利用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种与气基竖炉配套的还原气净化工艺，包括以下步骤：

（1）粗煤气经除尘降温后，用N-甲基二乙醇胺(即MDEA)溶液进行脱硫；

（2）脱硫后的粗煤气经冷却和气液分离后送至压缩机压缩；

（3）经压缩机出来的气体与水蒸汽充分混合，进行变换反应，再经气液分离器分离液体后，返回压缩机进行压缩；

（4）经压缩机出来的变换气与经压缩机压缩后的气基竖炉炉顶气混合，用N-甲基二乙醇胺溶液进行脱硫脱碳，生成还原气；

（5）还原气经冷却和气液分离后，加热升温，进入竖炉还原铁；

（6）经竖炉反应的生成的炉顶气经过净化、气液分离，进入压缩机压缩；

（7）压缩后的炉顶气重复步骤（4）-步骤（6）。

所述步骤（1）和所述步骤（4）排出的N-甲基二乙醇胺溶液，混合后进入闪蒸罐，进行脱硫再生，再生后的N-甲基二乙醇胺溶液经换热器和溶液冷却器换热后，在步骤（1）和步骤（4）循环使用。

所述步骤（6）中竖炉反应后的炉顶气采用N-甲基二乙醇胺溶剂进行净化。

所述步骤（4）生成的还原气中，H₂+CO体积含量在88%以上，H₂/CO体积比可在4.6-1.5之间调节，氧化度<5%，调节压力约1.0MPa(G)。

所述步骤（5）中加热温度为900℃。

所述步骤（6）的净化过程还包括除尘。

所述与气基竖炉配套的还原气净化工艺所用的系统，包括煤制气单元，粗脱硫单元，第一压缩单元，变换单元，混合单元，精脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元，第二压缩单元，其中，所述煤制气单元依次连接粗脱硫单元，第一压缩单元，变换单元，混合单元，精脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元，第二压缩单元，混合单元。

所述煤制气单元与所述加热单元连接。

所述第二压缩单元与精脱硫脱碳单元连接。

所述加热单元为管式加热炉。

本发明提供的技术方案，为了操作和管理的方便，采用煤气粗脱硫和还原气脱硫脱碳均在采用同一种溶剂N-甲基二乙醇胺（MDEA）的设备中进行，同时脱硫的MDEA与脱硫脱碳的MDEA共用一套溶液再生系统，同时由于竖炉炉顶气中除了反应生成的CO₂和水外，尚有大量的CO和H₂没有参加反应，为了提高还原气的利用率和提高经济性能，可将竖炉炉顶循环气的净化工艺也合并到本发明的净化系统中，从而简化系统、节省能耗、提高还原气的利用率、减少设备数量和投资。

附图说明

图1是本发明中与气基竖炉配套的还原净化工艺流程图

具体实施方式