焦炉煤气自重整还原铁矿的特性研究

发布时间：2020-08-31 11:06

　　 随着电炉钢占世界钢产量的比例增大,直接还原铁的需求也相应增加。采用直接还原铁为原料,可以减少废钢中的有害杂质,提高冶炼钢种的质量。而气基直接还原占直接还原铁的比例达到了80%,已然成为当前直接还原技术研究的重要课题。作为焦化产业的副产物,焦炉煤气中含有45%~55%的H2,20%~24%的CH4,且随着焦炭行业的发展,大量的焦炉煤气并没有得到合理利用。将焦炉煤气直接通入竖炉内,可以发生自重整还原反应,既可以使CH4重整为CO和H2,还可以有效还原铁矿。文章运用化学反应平衡和物料平衡方程,并采用MATLAB编程计算了温度、压力、FeO及还原气成分对焦炉煤气还原后各组分的影响,分析焦炉煤气直接入炉还原铁矿的可行性;通过键级守恒理论,计算了各基元反应的活化能,结合实验验证所提出的反应路径,对比探讨不同焦炉煤气成分下自重整效果,并运用动力学计算方法,得出自重整反应速率,得到水蒸气及二氧化碳重整下的活化能;结合三界面未反应核模型及质量守恒方程,研究竖炉内直接通入焦炉煤气还原铁矿的特性,分析了竖炉高度方向上的各组分、反应速率及温度的变化规律。研究结果表明:(1)温度升高,H2更多地与CO2发生了反应,生成了CO和H2O;压力对自重整还原反应影响不大;焦炉煤气自重整还原铁矿时的渗碳量小于3%。(2)自重整过程中,CHx可以独立裂解,也有CHxO参与反应,CO2与CH发生反应生成CHO及CO,铁表面积累的碳与OH及H2O反应,生成CH。(3)海绵铁催化入炉焦炉煤气,温度1273K时,重整率约24%;随着炉气继续上升,催化竖炉中下部煤气时,同一温度下,重整率达到了73%;炉气继续上升,催化中上部煤气时,重整率高达75%。(4)海绵铁催化焦炉煤气时的反应速率方程为:(5)还原带内,CH4及H2量逐渐降低,H2O及CO量均随着还原气上升逐增大,CO2量有所增大;煤气综合利用率为43.12%,竖炉内还原铁矿的金属化率达到了92.31%。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF55
【部分图文】：

重庆大学硕士学位论文x 法是气基直接还原生产技术的主导工艺，由 Midland Ross 成为占直接还原铁市场 60%以上的主要方法[6, 19, 20]，工艺流化炉内生成的还原气进入竖炉，还原球团矿或块矿，生成海回收利用，部分经处理后排入大气。

HYL-III法工艺流程

1 绪 论司所有[13, 16, 17]，工艺流程如图 1.2 所示。该工艺是用天然，还原气在竖炉中将铁矿石还原成海绵铁。HYL-Ⅲ法具有对独立的特点，从而可以跟其他形式的制气设备相结合。 工艺，见图 1.3。HYL-ZR 工艺无需额外重整设备，可以直还原铁矿，节省了投资，为天然气匮乏地区发展气基直接

【参考文献】

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1 朱秋桦;程红伟;邹星礼;鲁雄刚;许茜;周忠福;;焦炉煤气二氧化碳重整制合成气中La_(0.6)Sr_(0.4)Ni_xCo_(1-x)O_3钙钛矿催化剂的合成、表征和催化性能研究（英文）[J];催化学报;2015年07期

2 祁阳;程振民;周志明;;以类水滑石为前体的Ni催化剂及其催化甲烷水蒸气重整制氢:催化活性和动力学(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2015年01期

3 张福明;曹朝真;徐辉;;气基竖炉直接还原技术的发展现状与展望[J];钢铁;2014年03期

4 吴开基;陈凌;张涛;郭敏;鹿存房;;气基竖炉工况焦炉煤气甲烷改质行为试验[J];钢铁;2014年03期

5 程鹏辉;;HYL-ZR法冶炼直接还原铁工艺概述[J];山西冶金;2013年06期

6 陈凌;张涛;郭敏;吴开基;鹿存房;林亮成;;利用焦炉煤气生产海绵铁的前景分析[J];钢铁研究;2013年05期

7 陶江善;;2013年中国直接还原铁市场状况及发展[J];中国废钢铁;2013年04期

8 吴建民;孙启文;张宗森;庞利峰;刘继森;;费托合成铁基催化剂上CO和H_2的吸附特性[J];过程工程学报;2013年02期

9 齐渊洪;钱晖;周渝生;许海川;;中国直接还原铁技术发展的现状及方向[J];中国冶金;2013年01期

10 孙启文;吴建民;张宗森;庞利峰;;煤间接液化技术及其研究进展[J];化工进展;2013年01期

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1 Pablo E Duarte;代书华;姜鑫;孟繁明;赵庆杰;;HYL(希尔)工艺采用焦炉煤气或合成气生产直接还原铁DRI[A];2006年中国非高炉炼铁会议论文集[C];2006年

2 曹朝真;张福明;毛庆武;徐辉;;利用焦炉煤气生产直接还原铁关键技术分析[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年

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1 吴嵘;反应吸附强化焦炉煤气水蒸气重整制氢研究及其工艺评价[D];浙江大学;2014年

2 熊志波;铁基SCR脱硝催化剂改性研究[D];山东大学;2013年

3 张国杰;炭材料催化二氧化碳重整甲烷制合成气[D];太原理工大学;2012年

4 刘红艳;Ni基双金属催化的CH_4/CO_2重整反应中积碳问题的研究[D];太原理工大学;2012年

5 程红伟;焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D];上海大学;2009年

6 李斗星;镍基和铁基催化剂上甲烷催化裂解反应的研究[D];天津大学;2009年

7 高林;煤基化工—动力多联产系统开拓研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2005年

8 郭建军;复合氧化物负载的镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应及其机理研究[D];浙江大学;2005年

9 熊建民;合成气制液体燃料F-T合成Co/AC催化剂的研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2005年

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4 司欢欢;炭负载铁基催化剂的制备及催化甲烷裂解性能[D];大连理工大学;2013年

5 梁国强;负载型炭基催化CH_4-CO_2重整反应活性的研究[D];西北大学;2012年

6 王丽丽;焦炉煤气直接还原铁矿石动力学研究[D];内蒙古科技大学;2011年

7 薛纪纬;SCR催化剂的制备和脱硝性能影响因素的研究[D];北京交通大学;2010年

8 赵钰琼;焦炉煤气制氢及甲烷系统中CO变换催化剂性能的研究[D];太原理工大学;2010年

9 陈燕;CeO_2-Fe_2O_3/ACF催化剂低温选择性催化还原烟气中NOx的研究[D];湖南大学;2009年

10 王欣;SCR板式催化剂的制备与脱硝性能实验研究[D];北京交通大学;2009年

本文编号：2808713