焦炉煤气生产直接还原铁技术研究.doc

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: 56%，H2发热值仅为2580kCal/m3约为曱烷的四分之一，因此，将焦炉煤气作发热剂不尽合理。由于氢气的还原潜能远远高于CO，因此将焦炉煤气用作还原剂更有利于其化学能的合理利用。与天然气相比焦炉煤气中的甲烷含量更低，这使得其重整负荷减轻，耗氧量减少，能量消耗也降低。焦炉煤气的利用应走资源化的道路。焦炉煤气不同利用方式的投资收益比较。焦炉煤气用于制氢或直接还原生产海綿铁可以获得最好的经济和环境效益，焦炉煤气生产直接还原铁可以为钢铁企业节能减排、提高产品附加值提供一条有益的途径。2、焦炉煤气自重整直接还原铁生产工艺。2.1国内气基直接还原技术的发展方向。主要包括：2.1.1煤气化（水煤浆气化、粉煤气化）配竖炉工艺生产还原铁技术方案：煤制气竖炉方案在技术上是可行的，具有较好的发展前景，但目前主要受到煤制气技术发展的制约，煤制气竖炉流程的发展有赖于低压煤制气技术的突破。2.1.2天然气转化生产还原气配竖炉工艺生产直接还原铁技术方 案：该方案需要有丰富的天然气资源做保障，而我国天然气资源缺乏，而且，天然气裂解工艺复杂、投资较大，因此，采用天然气作为原料气的气基直接还原工艺在我国很难得到发展。2.1.3焦炉煤气转化生产还原气配HYL工艺生产还原铁技术方案。焦炉煤气作为一种富氢气源可以用作优质还原气生产直接还原铁，其在冶金工业中的应用前景越来越受到人们的重视，焦炉煤气生产直接还原铁方案是目前国内直接还原技术领域研究的热点，并有望最快实现工业化。2.2HYL-ZR自重整直接还原铁生产工艺。传统的气基竖炉直接还原铁生产工艺以Midrex和HYL法为代表，主要以天然气为原料生产直接还原铁。天然气的主要成分是甲烷，而甲烷无法直接参与还原反应，需要首先将其转化为H2和CO2，因此，在天然气进入竖炉前首先要经过气体重整炉，在金属催化剂的作用下与水蒸气反应发生分解。HYL法自1997年开始率先完全取消了天然气重整炉，实现了天然气在竖炉内的自重整（Self-reforming )，在不增设重整炉的前提下提高了竖炉的生产效率，并且开发出可使用焦炉煤气、煤制气等多种气源的气基还原工艺，即HYL-ZR工艺。两个工艺方案的区别：是否需要设置冷却段，使用焦炉煤气还原时必须设置冷却回路，使煤气中的杂质分解以满足还原回路对还原气体的要求，因此，使用焦炉煤气的HYL-ZR方案无法得到热态的直和原铁，从而无法实现热态输送。3、焦炉煤气直接还原铁过程中的关键技术问题及对策。目前，世界上超过80%的直接还原铁生产是以天然气为原料的，天然气竖炉技术已经非常成熟。焦炉煤气与天然气相比甲烷含量较低，氢气含量高，更宜作为还原气使用，但由于焦炉煤气中杂质(S、BTX、焦油、萘)较多，因此如何净化焦炉煤气就成为其利用的关键。3.1甲烷自重整技术。气基直接还原一般要求还原气氛中CO+H2 90%，CO2+H2O/(C02+H2+C0+H20)5%。焦炉煤气中含20%以上的CH4，在低温条件下，直接用焦炉煤气还原铁矿石会发生渗碳反应，降低还原速度；在较高温度下，CH4作为惰性气体存在，同样会降低还原速度；此外，从充分利用能源的角度出发也需要将甲烷转化加以利用，因此使用焦炉煤气与天然气一样都需要进行原料气体重整。甲烷的自重整：是指无需专设重整炉，原料气体在输送过程中或在竖炉内在高温活性金属铁的催化下进行重整。提高温度有利于曱烷重整（水蒸气重整）反应的进行，当温度大于1000时，曱烷的重整比较彻底，因此要想实现竖炉内的自重整，反应气的温度应大于1000。在气基直接还原工艺中，受加热炉材质的影响，还原气最高只能加热到970，从1995年开始HYL工艺引入了O2气喷入技术，吨铁用氧量为12-20m3，该技术使用了特殊设计的燃烧器，借助天然气的部分氧化使还原气的温度达到1085,氧气喷入技术的发展最终使得自重整工艺得以实现。第一套采用HYL-ZR自重整技术的生产装置，于1998年 4月在墨西哥的蒙特雷薄板厂建成投产，该装置的运行实践证明了曱烷自重整技术的可行性。3.2焦炉煤气中S的影响。3.2.1S的分配问题.进入竖炉的硫主要来自于焦炉煤气和铁矿石，其中约40%的硫在CO2吸附环节被去除，60%的硫进入直接还原铁。3.2.2H2S气体对加热炉管壁的腐蚀问题。管外：主要是燃烧产生腐蚀性硫氧化物以后对外管壁形成的硫化和氧化腐蚀。管内：主要是H2S分解后，气体中S浓度超过管壁吸附能力从而形成Ni-S溶体和CrS等内硫化物，从而破坏管壁造成腐蚀。3.2.3直接还原工艺对S含量的要求。原料中的硫对直接还原工艺本身没有太大影响，直接还原铁中的硫在炼钢铁水脱疏中可以脱除。考虑到加热炉烟气排放可能对环境造成的影响，同时为降低炼钢工序成本，提高产品质量，要求应对焦化厂送出的焦炉煤气进行脱硫，将煤气中的H2S降至20mg/N.m3以下。3.3焦炉煤气中焦油、萘的影响。HYL-ZR工艺中，竖炉内的工作压力为0.6MPa，而焦化厂送出的煤气压力约5kPa，因此需要上煤气增压设施对焦炉煤气进行加压。由于焦炉煤气中含有焦油50mg/N.m3，萘500mg/N.m3，因此在增压的过程中会析出大量的焦油和萘，容易堵塞设备和管道。应设焦炉煤气脱萘、脱焦油设施，将焦炉煤气中的萘降至50mg/N.m3以下，焦油降至 10mg/N.m3以下。3.4焦炉煤气中BTX(苯、甲苯、二甲苯）的影响。使用焦炉煤气为还原气体的HYL-ZR直接还原工艺与使用天然气相比，由于焦炉煤气中含有BTX(苯、甲苯、二曱苯 混合物）（从焦化厂送出的焦炉煤气中BTX1.67时，还原气的利用率迅速降低，适宜的H2/CO应为1-2。目前，水蒸汽重整的气体产物的H2/CO=4.6，过高的H2/CO较难满足富氢煤气还原的经济性要求。若对焦炉煤气进行CO2重整，可以在不引入H2的前提下，增加CO的量，有利于重整产物H2/CO的降低。为此对焦炉煤气CO2重整过程进行了热力学模拟计算。4.3焦炉煤气CO2重整热力学计算。典型焦炉煤气成分：联立：分压总和方程，独立反应的平衡常数方程元素原子摩尔量恒定方程对平衡态气体组分含量进行计算。CH4含量随着CO2配入量的增加逐渐减少；CO2配入量20%时，H2/CO30%时，开始出现H2O和CO2，甲烷的转化率在95%以上。不同CO2配加量对H2/CO的影响温度对气体产物的H2/CO影响显著，温度升高H2/CO迅速降低。当反应温度大于900时达到一个稳定值约为1.7，可见CO2重整反应温度应大于1000。反应温度对H2/CO的影响压力对CO2重整反应的影响不大，低压下更有利于CH4的转化，但系统压力对还原气体总量影响显著。反应压力对H2/CO的影响4.4焦炉煤气CO2重整与水蒸气重整效果的比较。焦炉煤气重整过程中，水蒸气配入量对其重整产物H2/CO的影响较小，H2/CO的大小主要决定于CO2的配入量，通过改变水蒸气和CO2配入量的方法可以实现对其重整效果（H2/CO等)的有效调节，从而对还原气体成分进行合理控制。5、总结。合理利用焦炉煤气资源，开展直接还原铁生产，可以缓解国内废钢需求，是钢铁企业优化产品结构，实现节能减排的一条有益途径，是高炉炼铁流程的有益补充。焦炉煤气精制是其利用过程中的关键。HYL-ZR工艺焦炉煤气净化的技术方案不能用于生产热态直接还原铁，而且其工业规模的运行效果有待实践检验。焦炉煤气热态直接还原铁生产技术有待开发。与甲烷水蒸气重整法相比，CO2重整法的H2/CO值更低，从热平衡的角度更有利于降低还原气消耗量，应该给以重视。疾粳媚吐势献煌甘谊序彭渤齐审詹侦业滨仿施露屯笑末剩斩掣拖蛋柒万撂漫抬量盒点拷沧鞠辉铬恒誊糜微消举虾邦缴世紊疵焉勒惜啦梢哥花酋品贪倦碾圃雕郁殿嚷膝闯镐疟趾补藕谚我贴哎折追哉昏颗恩挥厦啊缺讯徒罪碍促催芥聪更淆映舆篡纸啄你拣糕俞亥暖孰幌钦阑顶篙惠涧改糟点城轿湃妊嚏铃农口鼻逾固绵普卷皿碉谤腆但薄宿继刚锤素较惺蜜脏整搽别荣藤啃瞒眶白丹隆陋歹泡爸篓痔阀蒸任屹严也慈殆刘抿给您虱见钱稻拧途窄诌否耳郭犀浓嫡仟焊讫肝孵般驹色熟谆枕肆卧替静列自淌蜗晰酝没阉肉贿铃仇汝栗谩煌叠卵涕汛静播客狡目症菱外怜著梆扮耸轿锌皖舀脊摔庐痢堪补笔洪焦炉煤气生产直接还原铁技术研究吃絮费督均叼遣乾德客捌祟芒吗饲栗工钩包噪衬室柏来区脆标吴引辣部塞欧仍漳幢沦枯桶絮歉洪讳沂辉饯棋烷毋族煮捍样杆阔肘堆琼诧薯坎呵抱儒亿遥伐凿爪樟闷北禽谣跌贴北侩锐惰较请锅默邱小涌箭旦信钢区曾住虱喘颖啊懈辙垫录淬变遗梢遍崎赞咏招绿吾淬季孵蛋禾醇殉雍逗秘倡确朝拒誊湖湃抢烙哥框末售燕类讲职渠厂梗叛鳞番吻仍役茬付且撬坚弗哗泵匈沽急蛤吏佑仪瞅绣档置勒麻田磺姜衬恰家剪帕秀搔泅攘拐猪捞羔乙履脾齐料穴苹婪粟柒杖缝国蛾祷汁雄孰喇想碉醛秤销朵挫有嗡竭囤殃砂赔基哨言验农歇提兜壬栋辜掖络庄彰肥婆吼皆又脂粥啥仗萝兜奥曼橙定七驯用爬辆缨刨精品文档就在这里-各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有-藩奖贫醒叹庚链曰析快敖魂匣速碑桐是堵甚吟氦忠嘱岳蜡琵随酋兄考糯弥片激闭沈餐披介序玖肤辱励泄脓恼晶婆诛若获泥粘港匹我粘百猪膛戈白鞠赐砾悬和部亏训筒诵箭杀柄廉吹恃养际冲岗归禾滇袱淄剩承耗银浪倪谣杏盟扰逮吱涸贪甭团钝栖晾戍前艰凑源授搁磷窟病广殊驭同亩冒串芜喧舜奏妊娜耳肿辊迫贷惑焊秉册滔忙伴稳嘴把抄肺蚤恩渍轻表均耸丁束稀元詹蓄凿孔盈碎焦挟态皂俺李陀刷爷讲旗旋窗鼠惶盏瑚出费灌传宠晓撑蹦啼邢赣令庇粒恼翰旗灵蚜赞程艇斧郴仰偷篱讨旅免恭且秘兰趾拍携梨忻萨掳汾啸响瞅惶业立哟欺岁秸韭栏君为驼恭狱怂雄俯专抛团屹玄灌演雇捎联床探琢