[发明专利]采用含三氧化二铁废渣的固定床煤气发生炉制气方法

说明书

本发明属于固定床式煤气发生炉的制气方法。

在氮肥生产行业中，是采用固定床式煤气发生炉制气的，其原料为焦炭块煤、煤球，按一定比例投入发生炉，经吹风、制气，再吹风、制气的循环往复得到制造合成氨的原料气-半水煤气。但这种制气方法耗煤量大，能源利用率低，产品成本高。

本发明根据铁系氧化物可加快一氧化碳和水蒸气变换为二氧化碳和氢气反应的规律，将铁系氧化物用于煤气发生炉的制气过程，取得了满意效果，吨氨煤耗下降10%。

本发明根据煤气发生炉的反应规律，寻找到一种能产生反应热而不影响制气过程的物质，即在煤气发生炉的原料中加入一定量的含有Fe₂O₃的废渣，如以硫铁矿为原料生产硫酸排出的废渣。该废渣俗称红渣，取材方便，来源丰富。

Fe₂O₃在制造气炉中发生的作用是：

从反应式可知，绝大部分为放热反应，均可为煤气发生炉蓄积热量，吹风过程中排出的CO和O₂则可被上述反应所利用，而有Fe₃O₄存在，可加快如下反应：

该反应可提高蒸汽分解率。

含有Fe₂O₃的废渣以掺入煤粉中制成煤球后进入造气炉为佳，这样可使Fe₂O₃的分布相对均匀，有利于反应进行。

含Fe₂O₃的废渣掺入煤粉中的比例是根据煤粉质量及废渣中Fe₂O₃的含量来确定。废渣中Fe₂O₃的含量愈高，掺入量愈少。但是，为了保证煤球中固定碳含量不低于42%，又要节能效果明显，泼渣中Fe₂O₃的含量应不低于40%。

现取江苏省淮阴市清江磷肥厂硫酸红渣中各组份的含量：

S 2.6%，Fe₂O₃45%，SiO₂36%，CaO₅%，Al₂O₃4.5%;MgO₂%，此组份也可代表一般红渣成分，其加入量为煤粉加消石灰总量的8%，即与煤粉、消石灰混合比为8∶75∶25。按这种比例制成的红渣煤球，其中固定碳含量不低于42%，虽然掺入红渣后使消石灰含量下降，但由于红渣呈酸性，加快了碳化反应速度，因此煤球的碳化度、强度都有所增强，质量达部颁标准。

通过试验，红渣中含有的主要成分对生产过程没有干扰，因此，红渣不需要任何去杂处理，即可与煤粉，消石灰按上述比例加工成红渣煤球。该方法也适用于用黄泥作为粉煤粘接剂，和清水挤压煤球制成合成氨原料气。

按照上述比例加工成的红渣煤球，与块煤入炉比为三比一。造气炉的操作条件要求是，炉面温度350℃～400℃，炉底温度250℃～280℃，空程＜1.80米，吹风百分比为15%。

按照上述比例和操作条件试验前后的有关指标对比如下：

从上表可看出，在煤球中掺入含有Fe₂O₃的废渣后，因Fe₂O₃的反复氧化还原产生大量热，既降低了吹风比带来煤耗下降，同时使反应层（气化层）的高度提高2～3倍，增大了单位时间产气量。根据江苏省太仓化肥厂能量平衡测试报告估算，吹风比每下降1%，可节省入炉煤耗1.7%，本试验吹风比下降3%，因此，吨氨成本可下降22.5元，以本厂年产1.6万吨合成氨计算，每年可节支3.6万元。

本发明方法简便易行，不需增加设备投资，节能效果显著，而且减轻环境污染，变废为宝，具有环境、社会、经济三大效益，广泛适用于固定床式煤气发生炉的氮肥生产行业。