[发明专利]一种气体转化装置

说明书

本发明公开一种气体转化装置，包括外壳、中间壳体和内层壳体；外壳设有封闭的腔体，中间壳体设置在外壳的腔体内，其包括由上到下依次连接的上段、中段和下段，中间壳体的顶部与外壳的顶部固定连接，中段上设有多个第一通气孔，下段倾斜设置，中间壳体的底部固定在外壳的内壁上；内层壳体通过连接臂固定在中间壳体的内部，其包括由上到下依次连接的分料段和竖直段，分料段为锥形；外壳和中间壳体之间形成气体腔，还原气出口连通气体腔，中间壳体与内层壳体之间形成物料腔，进料口、出料口和高甲烷还原煤气进口连通物料腔。本发明的气体转化装置利用竖炉排出的金属化球团作为热源和催化剂，生产还原气，结构简单，节约生产成本。

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，尤其涉及一种气体转化装置。

背景技术

直接还原竖炉方法是目前海绵铁生产的主流工艺，由于采用天然气生产海绵铁工艺并不适合我国国情，通过对甲烷改质获得适合竖炉的还原气，可以解决天然气对海绵铁工艺的束缚，满足不同地区海绵铁市场的需求。

现有的冶金还原煤气去除过量甲烷的主要方法有直接燃烧法、换热式蒸汽转化法和蓄热式蒸汽转化法。

其中直接燃烧法制造出来的转化煤气，其二氧化碳和水的含量很高(10～11％)，气体氧化度过高，作为竖炉还原气使用时，有效气成分不达标，导致球团金属化率低，不适用于铁矿石的还原。

换热式蒸汽转化法采用单段式触媒蒸汽转化法，在转化器中借助触媒作用，转化反应在换热管内进行，于900～1100℃下使甲烷发生如下反应：CH4+H2O＝CO+3H2，转化后煤气中CH4含量为0.6％～0.7％。燃料气对镍触媒和反应气进行加热，加热效果受限制，温度的波动将导致转化率的波动。此外，反应管需要耐高温、不怕温度波动并能防止氢腐蚀的特殊合金钢制造，价格昂贵。转化气从换热管底部排出，需要增加额外的排气装置。同时为了防止镍触媒中毒，气体需进行预先脱硫，硫含量降低到3mg/m3以下，镍基催化剂加大了生产投资。

蓄热式蒸汽转化法用两个蓄热式转化炉交替地加热和进行转化。一种是采用含有触媒的蓄热填充体，转化温度在1000～1050摄氏度下进行，转化效率高，得到甲烷及氧化度在2％以下的还原煤气，成分满足竖炉要求；另一种是无触媒方法，使用高温石球热风炉，在1300摄氏度进行，使用时需混入冷煤气进行调温。蓄热式蒸汽转化法的缺点为：设备费用昂贵庞大，生产不连续，煤气成分与温度产生联动，操作及维护困难。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新的气体转化装置，结构简单，制造成本低，能够使得所制备的还原气中甲烷含量较低。

本发明提供一种气体转化装置，包括外壳、中间壳体和内层壳体；

所述外壳设有封闭的腔体，顶部设有进料口，侧壁的上部设有还原气出口，侧壁的下部设有高甲烷还原煤气进口和出料口；

所述中间壳体设置在所述外壳的腔体内，其包括由上到下依次连接的上段、中段和下段，所述中间壳体的顶部与所述外壳的顶部固定连接，所述中段上设有多个第一通气孔，所述下段倾斜设置，所述中间壳体的底部固定在所述外壳的内壁上；

所述内层壳体通过连接臂固定在所述中间壳体的内部，其包括由上到下依次连接的分料段和竖直段，所述分料段为锥形；

所述外壳和所述中间壳体之间形成气体腔，所述还原气出口连通所述气体腔，所述中间壳体与所述内层壳体之间形成物料腔，所述进料口、出料口和高甲烷还原煤气进口连通所述物料腔。

作为本发明优选的方案，所述中间壳体的上段倾斜设置，所述上段与水平面的夹角为60～90°。