一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法以及气基竖炉生产还原铁的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115724400A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202111021667.6(22)申请日2021.09.01(71)申请人中国石油大学(北京)地址102249北京市昌平区府学路18号申请人北京碳零氢电科技有限公司(72)发明人周红军周颖吴全贵(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127专利代理师姚亮韩蕾(51)Int.Cl.C01B3/26(2006.01)C21B13/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法以及气基竖炉生产还原铁的方法(57)摘要本发明提供了一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法以及气基竖炉生产还原铁的方法。该方法包括：将H2补天然气后进入合成气转化催化剂床层，制备得到合成气。本发明还提供了一种气基竖炉生产还原铁的方法，其包括：按照上述方法制备得到合成气；将合成气输入气基竖炉进行还原铁的生产。本发明经过往氢气中补加天然气并与气基竖炉还原铁尾气(竖炉炉顶气)混合，形成H2、CH4、CO2、CO混合气，经过转化催化剂，转化甲烷并调整H2/CO比例，使之符合气基还原铁的工艺要求。CN115724400ACN115724400A权利要求书1/1页1.一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法，其包括以下步骤：将H2补天然气后进入合成气转化催化剂床层，制备得到合成气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将气基竖炉还原铁尾气与H2和天然气的混合气按一定比例混合后进入合成气转化催化剂床层，制备得到合成气。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，催化剂床层工艺条件为温度550‑1000℃，压力为0.1MPa‑1.0MPa，空速为600‑4000h‑1；优选地，所述催化剂床层为等温床，温度优选为700‑950℃；优选地，所述催化剂床层为变温床，优选地，入口温度为500‑700℃，出口温度为750‑950℃。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在H2补天然气时，在二者的混合气中，补入的天然气的含量为1‑25％。5.根据权利要求2所述的方法，其中，在H2和天然气的混合气中，H2的占比为75‑99％。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述气基竖炉还原铁尾气与H2和天然气的混合气的摩尔比为2‑4:1。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述催化剂的活性组分为镍，载体为Al2O3、MgO、CaO或其中的两种以上的反应物或混合物；优选地，在所述催化剂中，以所述催化剂的总质量为100％计，镍的含量为2‑20％，余量为载体。8.根据权利要求2所述的方法，其中，采用感应线圈为合成气转化催化剂床层供能，所述感应线圈缠绕在反应管的外部。9.根据权利要求8所述的方法，其中，输入所述感应线圈的电流的频率为中频或高频，其中，所述高频为5‑20KHz，优选为8‑16KHz，更优选为10‑15KHz；所述中频为300‑3000Hz，优选500‑1000Hz；优选地，输入所述感应线圈的电流的频率通过电源和电容调节；优选地，所述感应线圈与所述电源连接形成回路，并且，所述电源与所述电容并联；更优选地，所述电源的功率为100‑1000KW，更优选为200‑500KW；优选地，所述感应线圈选自铁氧体线圈、铁芯线圈、空心线圈、铜芯线圈中的一种或两种以上的组合。10.一种气基竖炉生产还原铁的方法，其包括：按照权利要求1‑9任一项所述的方法制备得到合成气；将合成气输入气基竖炉进行还原铁的生产。2CN115724400A说明书1/5页一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法以及气基竖炉生产还原铁的方法技术领域[0001]本发明涉及一种氢气补天然气生产还原铁合成气的方法以及气基竖炉生产还原铁的方法，属于合成气生产技术领域。背景技术[0002]随着电动汽车逐渐取代油车，炼油化工逐渐向炼化一体化发展，带来烃类裂解副产氢越来越多，如乙烷蒸汽裂解制乙烯，会副产大量氢气，难以消纳，只好用作燃料烧掉。[0003]传统钢铁冶金为高CO2排放过程，为减碳，钢铁冶炼逐渐由长流程向短流程过度，即由高炉+转炉炼钢向还原铁+电炉钢转变。而生产还原铁的工艺主要是气基竖炉工艺，由CO+H2合成气在竖炉中还原铁矿石生产还原铁，需要大量的CO+H2合成气，据预测中国未来几十年所需求折成氢可达2000‑4000万吨/年。[0004]随着光伏风电的生产，使电价格逐渐降低，利用绿电电解水制取H2也将具有生产还原铁的经济性。因此，利用工业废氢及绿电电解水制氢生产还原铁具有可行性，然而，在气基竖炉中，H2还原铁矿为吸热反应，因此，如果采用纯H2还原还需要更高的温度(1000℃以上)，以防还原过程中因吸热而导致床层强度下降，影响反应速度，甚至终止还原