[发明专利]一种利用瓦斯气制合成气生产还原铁的方法及装置

权利要求书

1.一种利用瓦斯气制合成气生产还原铁的方法，该方法包括步骤：

①将抽采出的瓦斯气净化后与蒸汽和/或天然气混合形成混合气，使其偏离爆炸极限；

②上述混合气与含氧气体或者与CO₂在转化炉中发生转化，生成含H₂、CO和N₂的合成气；

③使含H₂、CO和N₂的合成气作为全部或部分还原气进入气基竖炉还原氧化铁生成还原铁。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤①的混合气中水蒸汽与甲烷的摩尔比≤0.1。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤②中：

混合气与含氧气体在转化炉中的转化是混合气与含氧气体在转化炉烧嘴出口处部分燃烧，燃烧时控制火焰温度为900～1700℃，从而使混合气中的甲烷与氧或水蒸汽在高温下发生吸热转化反应，生成含H₂、CO和N₂的合成气；其中，控制燃烧时火焰温度和进入烧嘴处的物料压力使合成气在转化炉出口处温度为850～1300℃、压力为0.1～0.5MPa；优选地，所述含氧气体为空分氧气；

混合气与CO₂在转化炉中的转化是在催化剂的作用下进行，生成含H₂、CO和N₂的合成气；控制燃烧时火焰温度和进入烧嘴处的物料压力使合成气在转化炉出口处温度为850～1300℃、压力为0.1～0.5MPa；优选地，所述催化剂为载体担载活性组分组成，其中的活性组分为镍，载体为氧化铝、铝酸钙、镁铝尖晶石和硅铝酸钾中的一种或两种以上的组合；优选以催化剂的总重量计，活性组分镍的含量为10～30%，载体为70～90%。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，步骤②中是根据混合气中CH₄含量选择该混合气与含氧气体或是与CO₂混合发生转化；优选地，当混合气中CH₄含量低于35%时是将混合气与CO₂混合发生催化转化。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，燃烧时的火焰温度是通过调节步骤①中与瓦斯气混合的蒸汽和/或天然气的量而控制。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，进入竖炉的合成气的组成满足(H₂+CO)/(H₂+CO+H₂O+CO₂)的摩尔比不小于0.90。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，气基竖炉内产生炉顶气，该炉顶气引出气基竖炉后经冷却，除尘，脱硫，脱N₂、CO₂优选采用变压吸附法脱除炉顶气中的N₂、CO₂，得到净化尾气，所述净化尾气采用以下一种或多种方式进行使用：

净化尾气充当转化炉出口的含H₂、CO和N₂的合成气的调温气与转化炉出口合成气直接混合以调转化炉出口合成气温度优选为900-950℃后进入竖炉；

净化尾气被加热到800～1000℃与含H₂、CO和N₂的合成气混合直接作为还原气进入竖炉；

净化尾气用作燃料用于加热；优选是将净化尾气中的一部分用作燃料以加热用于返回气基竖炉的净化尾气。