[发明专利]二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统

权利要求书

1.一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法至少包括：

在脱碳净化器出口分别获得二氧化碳循环气与还原气，所述二氧化碳循环气换热升温；

将经过脱硫处理的富甲烷原料气与换热升温后的所述二氧化碳循环气混合，形成混合气；

所述混合气与从转化炉出来的粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温并与预热的氧气进入所述转化炉进行反应，反应后生成所述粗合成气，所述粗合成气与所述混合气换热后降温；

降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温并进入所述脱碳净化器，换热后的所述还原气升温，再经过燃烧炉进一步升温后，所述还原气进入竖炉进行直接还原铁反应；

所述直接还原铁反应完成后，生成的炉顶气从所述竖炉出来，并与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气进入所述脱碳净化器；

经过以上步骤实现无需补充水蒸气的条件下二氧化碳与甲烷重整生产竖炉还原气并通过补充氧气提供反应的热量。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述富甲烷原料气富含甲烷，包括天然气、油田气、焦炉气及炼厂气中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述富甲烷原料气富含甲烷和二氧化碳，包括煤层气、页岩气、甲醇合成驰放气及费托合成驰放气的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：经过脱硫处理的所述富甲烷原料气的硫含量低于5ppm。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述转化炉中的出口温度介于700～1250℃之间；所述氧气与所述混合气中的甲烷摩尔比介于0.4～0.6之间，所述混合气中的二氧化碳与甲烷的摩尔比介于0.3～1之间。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：从所述转化炉出来的所述粗合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比介于1.1～1.5之间，甲烷的摩尔含量介于0～2％之间。

7.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述混合气与从所述转化炉出来的所述粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温至400～700℃。

8.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述粗合成气与所述混合气换热后降温至450～730℃。

9.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温至200以下。

10.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：与所述粗合成气换热后的所述还原气升温至280℃～420℃，再经过燃烧炉进一步升温至800℃以上，之后所述还原气进入所述竖炉进行直接还原铁反应。

11.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：从所述竖炉出来的所述炉顶气首先通过废热锅炉回收热量，产生蒸汽副产品，所述炉顶气温度降至300～400℃，再与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，温度降至35～40℃，之后所述炉顶气进入所述脱碳净化器。

12.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述燃烧炉的燃料气包括经洗涤冷却处理后获得的所述炉顶气。