專利名稱：一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體凈化系統(tǒng)，特別是涉及一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國外多用天然氣重整制還原氣的方式提供CCHH2的還原氣，與國外相比，由于受到天然氣資源的限制，我國至今沒有大型的豎爐法直接還原鐵生產(chǎn)工廠。然而我國煤炭資源豐富，煤炭的資源利用效率較低，如果將煤氣化后進(jìn)行深度凈化脫硫處理作為原料氣，再與適量的水蒸氣等混合，進(jìn)變換爐進(jìn)行變換反應(yīng)即可得到H2/C0在4. 6-1. 5之間的H2和CO的混合氣。這些混合氣可以作為直接還原生產(chǎn)海綿鐵的還原性氣體，并且具有價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。煤氣化的氣體中大多含硫，這種工況對(duì)煤氣壓縮機(jī)的選型和操作將帶來非常不利的影響，因此要求先進(jìn)行粗煤氣脫硫，然后在經(jīng)過壓縮、CO變換、精脫硫、脫碳等工序才能進(jìn)入氣基豎爐作為還原鐵的工藝氣。在粗煤氣脫硫工藝中，若采取氨水液相催化法、改良ADA法、栲膠法、KCA法等，也能夠滿足脫硫凈化工藝的要求，但由于這些脫硫方法的最大缺陷是溶液硫容低，對(duì)于硫含量高且處理氣量大的工況，存在著溶液循環(huán)量大、操作強(qiáng)度大、能耗高等弊端。而且粗煤氣脫硫和后續(xù)的精脫硫、脫碳等過程是采用不同的工藝技術(shù)來完成的。這使得整個(gè)裝置流程較為復(fù)雜，操作管理不便，設(shè)備投資費(fèi)用較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)的脫硫方法中存在的操作強(qiáng)度大、能耗高等問題，以及粗煤氣脫硫和后續(xù)的精脫硫、脫碳等過程需要采用不同的工藝技術(shù)而導(dǎo)致的裝置流程復(fù)雜，設(shè)備投資費(fèi)用高等問題，同時(shí)解決爐頂氣凈化和循環(huán)利用。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，包括煤制氣單元，粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二壓縮單元，其中，所述煤制氣單元依次連接粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二壓縮單元，混合單元。所述煤制氣單元與所述加熱單元連接。所述第二壓縮單元與精脫硫脫碳單元連接。所述加熱單元為管式加熱爐。還包括溶液再生單元，所述溶液再生單元分別與所述粗脫硫單元和所述精脫硫脫碳單元連接。還包括凈化單元，所述凈化單元連接還原豎爐單元與精脫硫脫碳單元。所述加熱單元的加熱溫度為900°C。[0013]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，采用煤氣粗脫硫和還原氣脫硫脫碳均在采用同一種溶劑N-甲基二乙醇胺(即MDEA)的設(shè)備中進(jìn)行，同時(shí)脫硫的MDEA與脫硫脫碳的MDEA共用一套溶液再生系統(tǒng)，同時(shí)由于豎爐爐頂氣中除了反應(yīng)生成的CO2和水外，尚有大量的CO和H2沒有參加反應(yīng)，為了提高還原氣的利用率和提高經(jīng)濟(jì)性能，可將豎爐爐頂循環(huán)氣的凈化工藝也合并到本發(fā)明的凈化系統(tǒng)中，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)、節(jié)省能耗、提高還原氣的利用率、減少設(shè)備數(shù)量和投資。

圖I是本實(shí)用新型中與氣基豎爐配套的還原凈化系統(tǒng)的工藝流程圖具體實(shí)施方式
為更好的說明本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例中的附圖，對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。I.粗脫硫粗煤氣經(jīng)除塵、洗滌等工藝后進(jìn)入凈化系統(tǒng)，在脫硫塔中與塔內(nèi)的MDEA溶液逆流接觸，使得混合氣體重的大部分H2S及部分SO2和COS被吸收。出脫硫塔的粗煤氣(常溫)進(jìn)入塔頂冷卻器，將因吸收升溫的工藝氣體冷卻至40°C，工藝氣進(jìn)行氣液分離，回收MDEA吸收液。然后工藝氣送煤氣壓縮。脫硫塔底排出的富液，進(jìn)行脫硫再生，再生后的MDEA溶液經(jīng)換熱器和溶液冷卻器換熱后回脫硫塔和脫碳塔循環(huán)使用。2.壓縮I :壓縮機(jī)將煤氣壓縮至一定壓力后，導(dǎo)入變換工序。3.變換煤氣壓縮機(jī)出口氣體在一定壓力和溫度下進(jìn)入變換工序，經(jīng)油水分離器分離掉壓縮過程中夾帶的油水，與水蒸汽一起進(jìn)入混合器使蒸汽與煤氣充分混合，約65%的粗煤氣進(jìn)入熱交換器，用出變換爐的變換氣為入口煤氣換熱升溫。煤氣由130°C升至300 360°C;變換氣由400 350°C降至150 180°C。然后經(jīng)水冷器，溫度降至40°C左右，然后進(jìn)入氣液分離器，分離工藝?yán)淠汉蠓祷孛簹鈮嚎s機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)提壓后還原氣中h2/co體積比在4. 6-1. 5之間。4.混合煤氣壓縮機(jī)出口變換氣與豎爐爐頂循環(huán)氣壓縮機(jī)出口還原氣體混合。天然氣或焦?fàn)t煤氣制得的還原氣與豎爐爐頂循環(huán)氣壓縮機(jī)出口還原氣體混合。5.精脫硫脫碳煤制氣的變換氣與循環(huán)氣壓縮機(jī)出口的還原氣(或者是天然氣或焦?fàn)t煤氣制得的還原氣與豎爐爐頂循環(huán)氣壓縮機(jī)出口還原氣體混合)混合后進(jìn)入進(jìn)氣除油器，后進(jìn)精脫硫脫碳塔，還原氣體下進(jìn)上出，吸收液上進(jìn)下出，逆流接觸。脫碳后的氣體由塔頂出來，進(jìn)入塔頂冷卻器，回收再生MDEA吸收液。凈化后的還原氣經(jīng)調(diào)解壓力后送入管式加熱爐(H2+C0可達(dá)88%以上，H2/C0可在4. 6-1. 5之間調(diào)節(jié)，氧化度可達(dá)〈5%，壓力約I. OMPa(G))調(diào)節(jié)壓力后送加熱爐。6.管式爐加熱用于給還原氣加熱到豎爐還原鐵所需要的溫度、00°C。7.壓縮2 :經(jīng)豎爐還原反應(yīng)后的工藝氣體夾帶著鐵礦石粉塵400 450°C由豎爐頂排出，由豎爐頂出來的爐頂氣進(jìn)入水洗除塵塔，凈化后的氣體經(jīng)循環(huán)氣氣液分離器少部分作為弛放氣送加熱爐作燃料，以維持系統(tǒng)的惰性氣平衡，大部分作為循環(huán)氣送循環(huán)氣壓縮機(jī)升壓到一定壓力后與新鮮的變換氣一起送入MDEA凈脫硫脫碳。本實(shí)用新型的有以下有益效果[0024]I.減少投資、降低操作的難度，在變換反應(yīng)之前預(yù)先將粗煤氣中的大部分硫脫除，降低了變換及脫碳工序的設(shè)備和管道對(duì)材質(zhì)的設(shè)計(jì)要求，減少了投資；MDEA溶液穩(wěn)定性好，不降解，揮發(fā)性小，對(duì)碳鋼設(shè)備腐蝕性小，對(duì)烴類溶解度低；煤氣的粗脫硫、還原氣脫硫脫碳和豎爐爐頂氣的凈化均采用同一種溶劑MDEA，MDEA脫硫與MDEA脫硫脫碳共用一套溶液再生系統(tǒng)，便于了操作和管理。2.多效脫除性能，可以在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)脫除H2S、有機(jī)硫、SO2, COS、CO2等，并在再生時(shí)分別處理滿足副產(chǎn)CO2產(chǎn)品氣、H2S濃縮等要求。3.凈化度高，凈化氣總硫≤10mg/m3，CO2 含量≤1%。4.溶液吸收能力大，由于MDEA對(duì)于C02、H2S在低溫下具有優(yōu)越的吸收性能，與其它凈化方法相比具有溶液硫容高，吸收CO2能力高，溶液循環(huán)量低、操作強(qiáng)度大、能耗高5.降低能耗，采用豎爐爐頂氣循環(huán)利用，參與豎爐還原鐵的反應(yīng)，節(jié)省了還原單位質(zhì)量相同品味鐵礦石所需的還原氣，從而節(jié)省了耗煤量。從上述分析可知，本實(shí)用新型使用的氣體凈化工藝化節(jié)省了工藝投資和運(yùn)行成本，同時(shí)豎爐爐頂氣的循環(huán)利用降低了能耗。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，包括煤制氣單元，粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二壓縮單元，其中，所述煤制氣單元依次連接粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，第一精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二壓縮單元，混合單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤制氣單元與所述加熱單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二壓縮單元與精脫硫脫碳單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元為管式加熱爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的，與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在 于，還包括溶液再生單元，所述溶液再生單元分別與所述粗脫硫單元和所述精脫硫脫碳單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于,還包括凈化單元,所述凈化單元連接還原豎爐單元與精脫硫脫碳單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元的加熱溫度為900°C。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種與氣基豎爐配套的還原氣凈化工藝所用的系統(tǒng)，其特征在于，包括煤制氣單元，粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，第一精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二精脫硫脫碳單元，第二壓縮單元，其中，所述煤制氣單元依次連接粗脫硫單元，第一壓縮單元，變換單元，混合單元，精脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，第二壓縮單元，混合單元。本實(shí)用新型不僅能耗低，且充分利用了豎爐爐頂氣，能同時(shí)解決爐頂氣凈化和循環(huán)利用。
文檔編號(hào)C10K1/16GK202786159SQ201220496879
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者吳道洪, 史雪君, 竇從從, 齊健 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司