高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的綜合利用

1、高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的綜合利用張策 邢春良山西工業(yè)設(shè)備安裝公司 山西同世達(dá)煤化工集團(tuán)有限公司摘 要：本文主要論述了高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣通過變壓吸附制甲醇的工序消耗及經(jīng)濟(jì)性以及焦?fàn)t煤氣提氫后解析氣深冷制LNG的經(jīng)濟(jì)性。提出了鋼鐵企業(yè)高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣綜合利用的一種新途徑。關(guān)鍵詞： 高爐煤氣 焦?fàn)t煤氣 甲醇 LNG一、前言 傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)中，焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣除部分用于自身加熱外，大部分采用通過發(fā)電的形式進(jìn)行回收利用，隨著近年來國家節(jié)能減排政策的實(shí)施，如何以循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念為指導(dǎo)原則，充分挖掘能源等方面的潛力，提高資源的利用效率，最大限度的減少污染物的排放，成為眾多鋼鐵企業(yè)新的課題。二、高爐煤

2、氣與焦?fàn)t煤氣高爐煤氣，主要成分是CO，它是碳一化學(xué)品合成氣的主要組成。每生產(chǎn)1噸生鐵，產(chǎn)生高爐煤氣約24002800標(biāo)立方米，其中有1200標(biāo)立方米高爐煤氣被熱風(fēng)爐利用，剩下的1300標(biāo)立方米左右需合理利用，十分寶貴。高爐煤氣成份成份H2COCO2N2CH4O2熱值kcal含量1.5-325-309-1255-600.20.50.20.4800-1000焦化煤氣是制取焦炭的副產(chǎn)品。在900-1000高溫下，隔絕空氣煤分解，每噸煤產(chǎn)生焦化煤氣350到380立方米，每立方米熱值為40004300千卡，焦化煤氣的主要成分是氫氣和甲烷。焦?fàn)t氣組成成份H2COCO2N2CH4O2含量5560810352

3、320250.20.5做為鋼鐵企業(yè)，焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣數(shù)量巨大，目前雖利用三氣發(fā)電回收了熱能，但效果有限，環(huán)境效果也差，需改變利用思路，利用投資少、技術(shù)成熟的工藝方案將高爐煤氣中有效成分CO及焦?fàn)t煤氣中的甲烷和氫氣資源綜合利用，生產(chǎn)甲醇等高附加值的碳一化工產(chǎn)品，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少溫室氣體的排放，保護(hù)環(huán)境。 三、綜合利用方案 變壓吸附是利用吸附劑對氣體的吸附具有選擇性，即不同的氣體（吸附質(zhì)）在吸附劑上的吸附量有差異和一種特定的氣體在吸附劑上的吸附量隨壓力變化而變化的特性，實(shí)現(xiàn)氣體混合物的分離和吸附劑的再生。具有流程簡單、投資少、能耗低、自動化程度高、吸附劑壽命長等優(yōu)點(diǎn)，且操作靈活

4、、經(jīng)濟(jì)合理。循環(huán)過程由DCS自動控制，裝置彈性大，能適應(yīng)氣量和組成的較大幅度波動。針對鋼廠高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)，可利用變壓吸附工藝將其中有效成份提取出來，再加以利用。311高爐煤氣變壓吸附提取CO原料氣壓縮后進(jìn)入PSA系統(tǒng)。PSA由兩部分組成即PSA1、PSA2。在PSA1主要是脫除CO2，出口端得到半成品氣，被吸附的雜質(zhì)組份通過逆放,沖洗得到解吸。從PSA-1出來的半成品氣進(jìn)入PSA2。PSA2主要是脫除N2，被吸附的組份通過逆放、抽空得到解吸。逆放和抽空的氣體作為產(chǎn)品輸出界區(qū)； PSA2的吸附廢氣作為PSA1的沖洗氣。物料衡算表 CO收率65%組 份COCO2H2CH4N2氣量原料氣v

5、%23.5018.002.0000.50056.00100000產(chǎn)品COv%63.971.490.250.5333.7624134解吸氣v%10.6223.252.560.4963.0775866主要設(shè)備：吸附器I、吸附器II、原料氣壓縮機(jī)、PSA2真空泵消耗：每Nm3的產(chǎn)品氣消耗電0.35 KW，新鮮水0.4L焦?fàn)t煤氣變壓吸附本工序采用二種不同的吸附工藝，變溫吸附工藝和變壓吸附工藝。焦?fàn)t煤氣首先經(jīng)變溫吸附工藝除去焦?fàn)t煤氣中的高碳烴和高沸點(diǎn)組份，達(dá)到預(yù)凈化焦?fàn)t煤氣的目的，再經(jīng)變壓吸附工藝除去其它雜質(zhì)組份，得到99.80%的產(chǎn)品氫氣。焦?fàn)t煤氣經(jīng)預(yù)處理后，達(dá)到焦油含量5mg/Nm3、萘含量50mg

6、/Nm3后氣，送入壓縮工序加壓后進(jìn)入變壓吸附系統(tǒng)。從吸附器頂部出來的產(chǎn)品氫氣送入合成工序，解析氣去深冷裝置另行處理。物料衡算表組 份COCO2H2CH4N2O2原料氣v%8.43.45925.842.860.5產(chǎn)品H2v%0.4360.005998.0040.51880.8360.199解吸氣v%24.23514.255.915650.4154.610.57主要設(shè)備：粗脫萘器、精脫萘器、吸附器、真空泵、原料氣壓縮機(jī)。消耗：每Nm3的氫氣消耗電0.28 KW，新鮮水2.3L。焦?fàn)t煤氣提氫解析氣制LNG焦?fàn)t氣變壓吸附提氫后解析氣，其主要成份為CH4，這部分氣體如果單純用于燃燒或其它，將造成嚴(yán)重浪費(fèi)

7、，根據(jù)目前國內(nèi)天然氣的消費(fèi)及市場情況，可將這部分氣體深冷制LNG。焦?fàn)t氣提氫后解析氣先經(jīng)過脫碳裝置，將解析氣中CO2脫除至50100PPM，再經(jīng)分子篩脫水、脫汞，活性炭脫除芳香烴和重?zé)N，最后經(jīng)過液化裝置液化后低溫分離得到高純度的液體。組 份COCO2H2CH4N2O2原料氣v%24.23514.255.915650.4154.610.57冷凍解析氣v%79.783.071.015.460.7根據(jù)冷凍解析氣的主要成份，其中CO比例占79%以上，這部分氣體可送入高爐煤氣變壓吸附系統(tǒng)提取CO。達(dá)到氣體全部利用。主要設(shè)備：原料氣壓縮機(jī)、脫碳塔、再生塔、吸附塔、脫汞塔、低溫精餾塔、增壓透平膨脹機(jī)、氮甲烷

8、循環(huán)壓縮機(jī)、LNG貯槽、消耗：每Nm3的LNG消耗電1KW/h，新鮮水7.2L 四、經(jīng)濟(jì)分析1）投資分析 根據(jù)甲醇產(chǎn)量10萬噸/年，配套LNG約273.8m3/d設(shè)計(jì)經(jīng)過綜合估算：A、高爐煤氣變壓吸附提取CO產(chǎn)品氣約需求量為12900Nm3/h,原料高爐煤氣約需55000 Nm3/h，變壓吸附后解析氣中主要成份為N2，可送鍋爐進(jìn)行回收，裝置界區(qū)內(nèi)軟、硬件總投資約8000萬元；B、焦?fàn)t煤氣變壓吸附提氫裝置，原料焦?fàn)t氣需30000Nm3/h，產(chǎn)品氫氣量約為17300 Nm3/h，提氫后解析氣主要成份為CH4，可通過冷凍液化生產(chǎn)LNG，裝置界區(qū)內(nèi)軟、硬件總投資約1200萬元。C、焦?fàn)t氣變壓吸附提氫后

9、的12700 Nm3/h解析氣，CH4含量為50%左右，通過深冷配套生產(chǎn)273.8m3/d 的LNG，產(chǎn)量可達(dá)裝置界區(qū)內(nèi)投資約9500萬元。 10萬噸/年的甲醇裝置采用該方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，與目前相同規(guī)模的焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇裝置相比，在工藝上可減少空分、CH4轉(zhuǎn)化等工序，投資需兩億多，僅相當(dāng)于同等規(guī)模甲醇項(xiàng)目的一半多費(fèi)用。 2）、收益分析：根據(jù)成本核算，噸甲醇成本在12001300元噸(如果將機(jī)組改為蒸汽輪機(jī)，成本還可進(jìn)一步降低)， 目前甲醇出廠價按照2200元噸計(jì)算，這樣利潤在1000元噸左右，甲醇年利潤非常可觀。液化LNG如果不計(jì)原料氣成本，其只有消耗電的成本，成本優(yōu)勢非常明顯。五、結(jié)論 隨著人們對

10、環(huán)境的日益關(guān)注和能源的日益緊缺，鋼廠三氣利用的呼聲日益高漲，在大型焦化企業(yè)興建焦?fàn)t氣制甲醇、化肥項(xiàng)目的同時，鋼鐵企業(yè)也應(yīng)該積極的想辦法，提高三氣的綜合利用水平。鋼鐵企業(yè)利用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇配套生產(chǎn)LNG，實(shí)現(xiàn)了資源由燃料化利用過渡為資源化利用，是中小型鋼鐵企業(yè)廢氣綜合利用的一個好方法，具有相對投資規(guī)模小，產(chǎn)品市場好、風(fēng)險低、能耗低、裝置操作彈性大和投資回報(bào)率高等優(yōu)點(diǎn)。Comprehensive utilization of blast furnace gas and coke oven gasZhangce XingchunliangIndustrial equipment inst

11、allation company in Shanxi provinceShanxi tongshida coal chemical industry group Co., LTDAbstract:This paper discusses the blast furnace gas and coke oven gas by pressure swing adsorption (methanol process cost and efficiency and coke oven gas lift hydrogen gas cryogenic system after analysis of LNG. Put forward a new method of comprehensive util