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(guó)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(guó)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(jiǎn)單；工藝流程簡(jiǎn)單；使用周期長(zhǎng)；使用周期長(zhǎng)；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(wú)甲烷化副反應(yīng)，可度高、無(wú)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(jiǎn)化生產(chǎn)工藝和操作過程；簡(jiǎn)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(duì)干重整轉(zhuǎn)化的影響還原狀態(tài)對(duì)DRM的影響氧化還原對(duì)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(duì)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(duì)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)