[发明专利]一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统及方法

说明书

本发明提供了一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统及方法。该系统包括：部分氧化装置，设有高温焦炉煤气入口、氧气入口和部分氧化煤气出口；混合器，设有部分氧化煤气入口、蒸汽入口和混合气体出口，部分氧化煤气入口与部分氧化装置的部分氧化煤气出口相连；催化重整反应器，设有混合气体入口、热空气入口、高温还原气入口、高温重整气出口、可燃废气出口，混合气体入口与混合器的混合气体出口相连；催化重整反应器的内部填充有含镍海绵铁；脱硫装置，设有重整气入口和还原气出口，重整气入口与催化重整反应器的高温重整气出口相连。本发明生产成本低，制得的还原气氢碳比高。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地，涉及一种催化重整高温焦炉煤气制取还原气的系统及方法。

背景技术

目前，我国焦炭年产量超过4亿t，每吨焦炭约副产400m3焦炉煤气，在国内外焦炉煤气主要应用于制甲醇、化肥、发电、制氢、还原铁。传统的炼铁工业完全依靠碳为还原剂，而焦炉煤气中H2和甲烷含量分别为50％和20％，只需将焦炉煤气中甲烷进行热裂解即可获得74％的H2的和25％的CO，以此作为直接还原生产的还原性气体是非常廉价的，能大大降低炼铁过程炼焦煤和焦炭的消耗。

由炼焦炉炭化室内产生的焦炉煤气温度在750℃-850℃，其中焦炉煤气中的焦油在此温度下以气态形式存在，含量可达到80g/m3-120g/m3。高沸点焦油则会在管道内冷凝并与灰尘结合，在管道积累，堵塞管道。另外，焦油成分中含有有毒物质，对整个生产系统人员健康构成威胁。焦油中含有较多酸性的酚类物质，容易造成废水的二次污染。如果利用焦炉煤气高温热，采用催化重整方法可将焦炉煤气中的焦油、气态烃类与CO2和H2O反应生成CO和H2，可实现对焦油的有效脱除，增加气体产量。

目前焦油脱除方法包括物理脱除法和化学脱除法。物理脱除法是指依靠惯性碰撞、拦截、扩散、静电力、重力等作用对已经生成的焦油从气相向冷凝相进行转移、脱离，进而达到与气体产品的分离、减少气化产品中焦油含量，主要包括水洗法、电捕焦法等。化学脱除法是指通过不同的化学反应将焦油大分子转化为CO、H2、CH4等小分子气体的过程，主要包括热裂解和催化重整法。常用的催化剂为白云石、橄榄石等，而用于催化和重整的活性金属较多为铁、镍等物质。

催化重整反应主要包括焦油、烃类的裂解反应，和水与碳的气化反应。焦油在高温催化剂的作用下，裂解为C、CnHm、H2、CO、CH4、CO2。同时，CnHm、CH4继续裂解生成C、H2，H2O与C反应生成CO、H2。其中，CnHm为烷烃、烯烃或炔烃。