用于循环利用竖炉的炉顶煤气的方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107109500A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201580067842.1(74)专利代理机构上海麦其知识产权代理事务所(普通(22)申请日2015.12.14合伙)31257代理人董红曼(30)优先权数据62/091,6122014.12.14US(51)Int.Cl.C21B13/02(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日C10J3/32(2006.01)2017.06.13C10J3/46(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2015/0654202015.12.14(87)PCT国际申请的公布数据WO2016/100143EN2016.06.23(71)申请人综合能源有限公司地址美国德克萨斯州(72)发明人约翰·D·温特道下晴康权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称用于循环利用竖炉的炉顶煤气的方法和装置(57)摘要本发明提供在直接还原铁生产工艺中改善能效的方法、设备和系统，其使用直接还原铁竖炉，并使用合成气作为还原气。本发明的方法和系统使用部分从竖炉逸出的炉顶煤气作为气化炉的传输气，并控制用作循环炉顶煤气或气体加热器燃料的炉顶煤气的量。本发明实现高能效，并减少使用额外CH4源作为还原气的需求。CN107109500ACN107109500A权利要求书1/3页1.一种使用直接还原铁生成工艺来制备铁的方法，其中，供应到竖炉中的铁矿石在竖炉中直接用还原气还原，炉顶煤气从所述竖炉逸出，其中合成气用作至少部分所述还原气，且所述合成气在流化床煤气化系统中生成，在所述流化床煤气化系统中，碳质材料在流化床反应器中在部分氧化条件下与空气和水蒸汽反应生成包含CO、H2、CO2和CH4的合成气，且其中传输气用于将所述碳质材料移动到所述反应器中；该方法包括：使用至少部分所述炉顶煤气作为所述流化床反应器中的至少部分传输气。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将至少部分作为还原气的所述炉顶煤气循环至所述竖炉；以及控制所述用作传输气的炉顶煤气的流量，以将所述作为循环还原气的炉顶煤气的量降至最低。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在将所述作为循环还原气的炉顶煤气运送至所述竖炉前，使用发射器对其加压，其中所述用作还原气的合成气是用于所述发射器的动力气体。4.根据权利要求3所述的方法，还包括在使用所述合成气作为动力气体前从所述合成气中除去二氧化碳。5.根据权利要求2所述的方法，还包括从所述作为循环还原气的炉顶煤气中除去二氧化碳。6.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述反应器中使用所述传输气前压缩所述用作传输气的部分炉顶煤气。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碳质材料包括原料颗粒或从一个或多个固-气分离装置中从粗合成气中回收的细固体颗粒。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用至少部分所述炉顶煤气作为燃料气体；以及控制所述用作燃料气体的炉顶煤气的流量，以将用作循环还原气的所述炉顶煤气的量降至最低。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流化床反应器是SynthesisEnergySystems、Shell、Mitsubishi或MipponSteel气化炉反应器。10.一种使用直接还原铁生成工艺来生成铁的装置，其中供应到竖炉中的铁矿石用竖炉中的还原气直接还原，且炉顶煤气从所述竖炉中逸出，所述装置包括：第一合成气递送单元，其配置在流化床煤气化系统的反应器与所述竖炉之间，用于递送合成气作为至少部分所述还原气，其中，所述合成气在所述反应器中生成，其中碳质材料在流化床反应器中在部分氧化条件下与空气和水蒸汽反应生成含有CO、H2、CO2和CH4的合成气，且其中传输气用于将所述碳质材料移动到所述反应器中，或者用在灰分颗粒的移动和循环中；第一炉顶煤气递送单元，其配置成将至少部分所述炉顶煤气作为还原气循环至所述竖炉；以及第二炉顶煤气递送单元，其配置在所述竖炉与所述反应器之间，用于将至少部分所述炉顶煤气用作所述反应器中的传输气。11.根据权利要求10所述的装置，还包括：流量控制器，其配置成控制所述用作传输气的炉顶煤气，以控制所述用作循环还原气2CN107109500A权利要求书2/3页的炉顶煤气的量。12.根据权利要求11所述的装置，还包括：发射器，其配置成在将所述作为循环还原气的炉顶煤气运送至所述竖炉前对其加压，其中所述用作还原气的合成气是用于所述发射器的动力气体。13.根据权利要求12所述的装置，还包括：二氧化碳去除单元，其配置成在使用所述用作还原气的合成气作为动力气体前从中去除二氧化碳。14.根据权利要求11所述的装置，还包括：二氧化碳去除单元，其配置成在对所述作为循环还原气的炉顶煤气加压前从中除去二