首套气基竖炉还原铁装置技术开发与应用

2019-09-10 14:26:28 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

首套气基竖炉还原铁装置技术开发与应用
   范晋峰,吴志军

  中晋太行矿业有限公司

  1 概述

  中晋太行矿业有限公司引进了德国MME公司的气基还原铁PERED工艺包,以及采用中国石油大学(北京)的干重整技术,历经10年孜孜不倦的国产化技术探求,破解了一系列制约气基还原铁技术工程转化的技术难题,完成了全部技术转化与工程设计工作。中国第一套30万吨/年焦炉煤气制直接还原铁工业化试验装置于2017年8月24日全面开工建设,目前主体设备采购完成100%,图纸设计完成100%,工程整体进度完成80%,土建完成95%。计划2019年10月全面投产。

  2 解决工程转化设计中的技术问题

  2.1 重整炉低温烟气应用于竖炉密封气、吹扫气技术研发

  为防止热还原铁与空气接触发生氧化反应以及防止还原气外泄,降低还原铁的金属化率和还原气的利用率以及形成局部高温粘结区,需要采用惰性气体进行密封,国外的气基竖炉密封气、吹扫气通常采用以下两种方式:

  一是:采用制氮装置制取的氮气,N2:99.9%,温度:-40℃-40℃、压力0.19--0.22MPa

  二是:抽取重整炉辐射段1100℃高温烟气(N2体积含量61.57%;CO2体积含量16.78%;H2O体积含量20.13%;O2体积含量1.52%),经过降温、脱水、压缩制成合格的烟气用于竖炉的密封、吹扫。

  为了降低能耗和制取密封气、吹扫气的投资,降低生产成本,通过多次论证和计算,采用抽取重整炉对流段的120℃低温烟气,经过降温、脱水、压缩等工艺制成合格的烟气用于竖炉的密封。目前已申请了实用性专利或发明专利,专利号:“CN208485901U”。

  2.2 利用镍锌吸附剂有效脱除焦炉煤气中有机硫、无机硫

  焦炉煤气中含有各种有机硫以及萘、焦油等杂质,为了保证重整催化剂的活性,需要将气体中的总硫脱除到1ppm以下,传统的焦炉煤气的脱除硫的工艺采用钴钼加氢或铁钼加氢工艺,将有机硫转化为无机硫加以脱除,该工艺的特点是:流程长、操作压力高(2.0MPa左右),我们采用中国石油大学(北京)研制开发的镍锌吸附脱硫剂,可以将有机硫加氢转化和脱除一次性完成。操作压力在0.8mpa,操作温度350℃,一塔运行、操作简单。同时,该吸附剂可以重复再生使用。最重要的是该镍锌吸附剂可以将不饱和烃转化为饱和烃,进重整炉的不饱和烃≤100ppm,有效防止干重整过程中的积碳问题。

  2.3 干重整工艺应用新一代的镍基催化剂

  中国石油大学(北京)研制的新一代镍基催化剂,通过添加稀有金属,能有效控制积碳问题;制成的还原气H2/CO比可调范围宽,1.1-2.0。

  2.4 成功研制/设计卧式重整炉,热效率可达92%

  重整炉设计集合了国内制氢炉的设计优点,同时借鉴了国外转化炉的实践经验,克服了热膨胀的技术难点,以及炉管的材质选型,防止金属陈化等问题,成功设计了国内首套卧式干重整转化炉,热效率达到了92%,达到了国内制氢炉的先进水平。同时为了防止在开车初期或者不饱和烃超标,还设计了临时补充蒸汽管线,可以实现蒸汽和二氧化碳双重整工艺。

  2.5 重整炉对流段设置急速蒸发器

  为了将高温烟气的热量能迅速的移走,确保重整炉辐射段的安全运行在对流段增加了急速蒸发器副产10t/h的蒸汽(温度220℃、压力1.0MPa)。副产的蒸汽可以用于净化工区精脱硫的再生。既回收利用了废热,又实现了能量的综合利用。

  2.6 垂直提升机输送铁基原料,保证竖炉原料进料系统长周期运行

  氧化球团是竖炉生产的基本原料,为了能保证氧化球团连续稳定的输送至竖炉内,减少输送损耗、抛撒。经过论证,将原来设计采用的大倾角皮带输送修改为了垂直提升机输送,采购的意大利某公司生产的产品。

  2.7 设备国产化率达到90%以上,实现设备本土化

  竖炉内关键的4件设备:均流器、松料器、上料溜管、配料器采用德国MME专利产品,核心设备热压机、水淬槽、热振筛、垂直提升机采用进口设备。其余的设备均采用国内知名生产企业和一线品牌,实现还原铁设备国产化,国产本土化率90%以上。目前我们正在着手研究,待装置投产后,将实现所有设备国产,以降低建设投资,同时建立拥有我们知识产权的设备。

  3 直接还原技术研究

  3.1 多种原料气制还原气技术研究

  中晋太行矿业有限公司与中国石油大学(北京)合作成立北京中晋中石化工冶金技术有限公司,开发研究还原气制备技术。

  目前已完成了天然气、驰放气、煤层气、煤制气等原料气制备还原气技术研究与验证,并获得国家专利。

  3.2 多种铁矿还原技术研究

  2017年与北京科技大学联合,开发研究冷、热竖炉气基还原工艺技术,系统对左权矿、西北矿、澳矿、印度矿、钒钛矿、秘鲁矿等进行了气基还原技术试验研究与验证,已申请相关专利技术。

  截至目前为止,已经取得一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法、一种具有均流器的还原立式竖炉、一种生产冷直接还原铁的气基竖炉、一种生产热直接还原铁的气基竖炉等22项发明专利和实用新型专利。

  4 直接还原技术其他领域应用

  4.1 处理伴生资源

  利用氢气具有的强还原性的化学性能,采用竖炉还原反应器,以一定比例的还原气可对钒钛矿、钛铁矿、硼铁矿、低品位红土镍矿等进行还原,还原产品通过熔化分离可以实施铁、钒、钛、硼、镍等的有效分离。

  目前已在实验室进行了钒钛矿资源的气基还原技术。

  4.2 处理固体废弃物

  赤泥是氧化铝生产过程中所产生的废弃物,含铝、铁及其他重金属盐类等成分,每生产1吨氧化铝约产生赤泥0.8吨-1.5吨,但赤泥的处理和综合利用始终是一个世界性难题。采用氢气还原技术进行还原,通过选矿处理,可提炼出50%-55%铁粉。目前已进行实验室进行了验证。硫酸渣是黄铁矿制硫酸工艺的残渣,一般含铁40%-55%,采用氢气还原技术提炼铁,是一种新途径,可以解决硫酸渣的回收,既解决硫酸渣环境堆放问题又可生产直接还原铁产品。

  4.3 制取BaSO4新工艺

  在日化行业传统的利用重晶石生产BaSO4都是采用煤基进行还原,一是规模小、成本高、产品质量不稳定;二是能耗高、污染大。发挥氢气良好的还原剂优势,采用氢气还原技术,利用竖炉工艺原理,将重晶石还原成BaS再生产BaSO4,生产高附加值的钡盐,解决轻化工行业制取硫酸钡的高污染、产能低的工艺。目前我们已给某日化企业提供了技术方案。

  4.4 甲醇驰放气生产直接还原铁技术应用

  在煤制甲醇企业存在着大量的甲醇驰放气,为了综合利用,我们和某煤化工研究单位进行了技术交流,针对甲醇驰放气的H2/CO=10-15用于生产直接还原铁进行了交流讨论,已经过核算,并给该单位提供了技术方案。

  5 结语

  随着国内首套还原铁项目的建成与投产,我们将不断积累建设经验、生产数据、技术数据、设计数据,不断优化完善气基还原竖炉设计,示范、引领、提升、夯实气基还原技术,有力支撑中国气基还原事业发展。

 关注“driinfo",手机上同步看直接还原、钢铁业内文章

[错误报告] [推荐] [收藏] [打印] [关闭] [返回顶部]

  • 验证码:

最新图片文章

最新文章

{template 'phpcms','footer