[发明专利]一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺

权利要求书

1.一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

竖炉顶部排出的炉顶煤气经脱碳分离后，分离出副产CO₂气体以及富含H₂和CO的脱碳气；

所述副产CO₂气体与补充氢气混合后生成混合气；

所述混合气经加热、逆水煤气变换反应、换热后生成合成气；

所述合成气与所述脱碳气混合后生成竖炉循环气；

所述竖炉循环气与补充氢气和补充化石类含碳气体混合后形成竖炉还原气，并经升温后通入竖炉以生产直接还原铁；

竖炉生产的直接还原铁从竖炉底部排出，竖炉顶部排出的炉顶煤气重复循环上述步骤。

2.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述合成气的主要成分包括H₂、CO、CO₂和H₂O。

3.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述竖炉顶部排出的炉顶煤气经脱碳分离的步骤之前，还包括将所述炉顶煤气依次经干法除尘、换热冷却和热能循环、加压处理的步骤。

4.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：分离出的所述副产CO₂气体中，CO₂的体积占比＞95％，CO₂的压力为0.05MPa～0.9MPa，CO₂的温度为30℃～40℃。

5.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述副产CO₂气体与补充氢气混合的步骤之前，还包括将所述副产CO₂气体依次经加压、降温和脱水处理的步骤。

6.根据权利要求5所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述副产CO₂气体经加压后的压力≥1.0MPa。

7.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述副产CO₂气体与补充氢气按照设定比例混合，所述补充氢气与副产CO₂气体的摩尔比例≥3.0，所述补充氢气的压力≥1.0MPa，所述补充氢气的纯度＞95％。

8.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述逆水煤气变换反应的主要化学反应为H₂+CO₂→CO+H₂O。

9.根据权利要求1或8所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述逆水煤气变换反应的温度要求为200℃～900℃，所述逆水煤气变换反应中CO₂的总转化率＞50％。

10.根据权利要求1所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述合成气与所述脱碳气混合的步骤之前，还包括将所述合成气依次经换热、冷却、脱除游离水的步骤。

11.根据权利要求10所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述合成气经换热、冷却后的温度为30℃～40℃，处理后生成的水以游离水形态脱出并回用。

12.根据权利要求10所述的一种富氢竖炉生产直接还原铁的工艺，其特征在于：所述合成气依次经换热、冷却、脱除游离水后，H₂体积占比为60％～80％，CO体积占比为15％～35％，H₂O体积占比为0.4％～0.6％，残存的CO₂体积占比为5.0％～15.0％。