圖4—20使用天然氣或焦?fàn)t煤氣的PUROFER流程
1天然氣；2加壓機(jī)；3一助燃風(fēng)機(jī)；4一爐頂煤氣；5一洗滌器；
6轉(zhuǎn)化爐；7一豎爐；8熱海綿鐵罐；9熱壓機(jī)；10還原氣
制氣單元配備兩個(gè)像熱風(fēng)爐那樣交替工作的轉(zhuǎn)化爐，分別稱為1號和2號轉(zhuǎn)化爐。當(dāng)1號爐燒爐時(shí)，2號爐進(jìn)行還原氣轉(zhuǎn)化。反之，當(dāng)2號爐燒爐時(shí)，則1號爐進(jìn)行還原氣轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化爐中充填有催化劑。工作情況如下：
(1)燒爐。燃料為經(jīng)文氏管清洗過的爐頂煤氣，空氣助燃。燒爐時(shí)間約為40min，要求轉(zhuǎn)化室溫度達(dá)到1400°C。然后切換氣流，轉(zhuǎn)入還原氣轉(zhuǎn)化工作狀態(tài)。
(2)還原氣轉(zhuǎn)化。還原氣轉(zhuǎn)化可采用兩種方式。一種方式是空氣助燃，借助CH4的不完全燃燒制取還原氣：
CH4+1/2O2——Co+2H2
另一種方式是使用爐頂煤氣作裂化劑，通過裂化反應(yīng)制取還原氣：
CH4+C02——2CO+2H2
當(dāng)轉(zhuǎn)化室溫度降至1200lC左右時(shí)，停止還原氣轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)入燒爐。在轉(zhuǎn)化期間沉積于催化劑表面的硫?qū)⒃跓隣t過程中被破壞掉。因此，催化劑不容易發(fā)生嚴(yán)重的硫中毒事故。由于轉(zhuǎn)化溫度高，天然氣轉(zhuǎn)化相當(dāng)充分。還原氣不經(jīng)處理即可直接使用，氧化度一般能夠保證在2%以下。
還原氣出爐溫度為900～1000℃，調(diào)節(jié)至950°C±10°C后送入豎爐。海綿鐵金屬化率約95%。100m3( 3.1m×13m)裝置的利用系數(shù)為5，單位能耗約14.4 GJ。
第一座使用重油制取還原氣的PUROFER法工業(yè)裝置于1976年在巴西投產(chǎn)。該廠屬Cosigua鋼鐵公司所有，設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)36萬t，其工藝流程如圖4—21所示。該工藝主要
由重油氣化、還原氣凈化、還原氣預(yù)熱和豎爐還原四部分組成。
重油與助燃氧氣首先各自在一個(gè)換熱器中利用水蒸氣進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱后的重油與一定比例的氧氣和水蒸氣通過一個(gè)裝設(shè)在氣化爐頂?shù)臒爝M(jìn)行不完全燃燒和裂化反應(yīng)，生成粗還原氣。
高溫粗還原氣首先通過一個(gè)余熱鍋爐，利用所含的物理熱生產(chǎn)水蒸氣。水蒸氣除用于氣化爐外，還用于還原氣和爐頂煤氣的CO。脫除。換熱后的粗煤氣通入一個(gè)洗滌器，用水將殘留的炭黑清洗掉。洗掉炭黑的還原氣再經(jīng)化學(xué)吸收法除掉過剩的CO2和H2S。由于清洗過程溫度的降低，還原氣中過剩的水蒸氣也因冷凝而脫除。凈還原氣中CO和H2含量各約50%。
圖4—21 使用重油的PuROFER流程
爐頂煤氣中含有大量氧化性氣體CO2和H2O。經(jīng)清洗后，H2O冷凝脫除。然后煤氣分成兩路。一路作為燃料送往還原氣加熱爐；另一路加壓后繼續(xù)通過化工法去掉CO2和H2S。
經(jīng)過如此處理的爐頂煤氣主要由CO和H2組成。由于CO的利用率在豎爐中較H2高，凈爐頂煤氣的氫含量高于凈還原氣。這一路凈煤氣與凈還原氣混合后送往還原氣加熱爐。在還原氣加熱爐中，混合還原氣被預(yù)熱至1000℃左右。各氣體成分見表4—12。
表4一12煤氣成分(％)
煤氣 CO H2 CO2 H2O 氧化度ro CH4 N2 粗還原氣 44.0 43.0 12.0 爐頂煤氣 26.3 33.0 21.1 17.3 39.3 0.5 1.2 混合還原氣 44.3 49.3 3.6 1.2 4.88 0.5 1.1
