一种负碳还原铁合成气的生产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CN115724398A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202111020897.0(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徐春明(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.C01B3/02(2006.01)C21B13/02(2006.01)C25B1/04(2021.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种负碳还原铁合成气的生产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负碳还原铁合成气的生产方法以及气基竖炉生产还原铁的方法。该生产方法包括以下步骤：将H2补CO2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。发展气基竖炉就是为生产钢铁CO2减排，本发明能够利用光伏、风电等绿电电解水生产绿氢与CO2混合生产气基竖炉合成气，若整个工艺过程也采用绿电供能，将实现负碳冶金，不仅不会产生CO2，还会消耗一定量的CO2。CN115724398ACN115724398A权利要求书1/1页1.一种负碳还原铁合成气的生产方法，其包括以下步骤：将H2补CO2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所述的生产方法，其中，将气基竖炉还原铁尾气与H2和CO2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所述的生产方法，其中，催化剂床层工艺条件为温度500‑950℃，压力为常压‑1.0MPa，空速为500‑4000h‑1；优选地，所述温度为750‑900℃。4.根据权利要求1所述的生产方法，其中，在H2补CO2时，在二者的混合气中，补入的CO2的含量为1‑40％，优选为10％‑40％，更优选为20％‑40％。5.根据权利要求2所述的生产方法，其中，在H2和CO2的混合气中，H2的占比为60‑99％，优选为60‑90％，更优选为60‑80％。6.根据权利要求2所述的生产方法，其中，所述气基竖炉还原铁尾气与H2和CO2的混合气的摩尔比为0.01‑5:1。7.根据权利要求1或2所述的生产方法，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0.5‑15％，余量为载体。8.根据权利要求2所述的生产方法，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所述的生产方法，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。2CN115724398A说明书1/4页一种负碳还原铁合成气的生产方法以及气基竖炉生产还原铁的方法技术领域[0001]本发明涉及一种负碳还原铁合成气的生产方法以及气基竖炉生产还原铁的方法，属于合成气制备技术领域。背景技术[0002]钢铁生产由长流程转向短流程，实现钢铁生产减碳，这一过程离不开还原铁的生产，还原铁主要以气基竖炉工艺生产。[0003]随着光伏风电的生产，使电价格逐渐降低，降到一定程度时，如每度绿电0.1元时，利用绿电电解水制取H2生产还原铁将具有可行性。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。此外，气基竖炉还原过程中，还要渗碳以降低还原铁出竖炉的活性，防止见空气氧化强烈，影响质量，运输以及后续加工，因此，气基竖炉生产还原铁，纯H2中需添加碳源，以满足工艺中渗碳要求。[0004]由此可以看出，利用纯H2生产还原铁还存在较多的问题，需要寻找新的技术路线。发明内容[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种还原铁合成气