CN102941075B - 焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法 - Google Patents

焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及甲醇的制备技术领域，尤其是焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，主要包括焦炉气变压吸附提氢的解吸气部分先进入已完成加热再生的转炉气变温吸附器，对其进行冷吹后被加热到转炉气变温吸附器需要的再生温度，进入到需要再生的转炉气变温吸附器对其加热再生；另一部分解吸先进入已完成加热再生的焦炉气预净化吸附器，对其进行冷吹；两种解吸气混合，经加热器加热到焦炉气预净化吸附器需要的再生温度，进入到焦炉气预净化需要再生的吸附器对其进行加热再生，再生后的解吸气经水冷后送出。本发明使焦炉气变温吸附的再生和转炉气变温吸附的再生结合起来，有效利用吸附剂再生的所含热量，节约能源，没有废水产生。

Description

焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法
技术领域
本发明涉及甲醇的制备技术领域，尤其是一种利用焦炉气提氢和转炉气制备甲醇技术中转炉气吸附再生热量利用的方法。
背景技术
在全球经济一体化条件下，受国际市场焦炭及钢铁产品需求的驱使，全国各地的炼焦及钢铁产业都得到了高速发展。钢铁产业的高速发展带动了经济发展，同时也产生很多废气污染环境，钢铁产业产生的废气主要有焦炉气、转炉气和高炉气，这些气体如果未采取回收治理措施和综合利用，会导致环境受到较严重的破坏，这个问题已经引起社会的高度关注。
转炉气中含有大量的CO2和CO，这些是合成化学品的宝贵原料。现在炼钢装置产生的转炉气绝大部分都是直接送火炬放空，产生大量的二氧化碳废气直接排入大气，不仅严重影响当地的环境空气质量，影响到周边的民众生活及生态环境，同时也严重浪费了资源。从可持续发展战略角度考虑，将这部分资源进行合理有效的综合利用是变废为宝、化害为利的重要举措，也是实现循环经济和可持续发展的有效途径。通过甲醇工艺的引入，可为今后焦化工业萎缩时企业转入新能源生产和化学工业生产打下基础，实现可持续发展，同时能够有效减排二氧化碳，实现低碳经济。
目前国内外有两套焦炉气和转炉气制甲醇装置，一套为焦炉气提氢和转炉气制甲醇装置，一套为焦炉气添加转炉气制甲醇装置。焦炉气添加转炉气制甲醇装置的焦炉气预净化和转炉气净化采用变温吸附工艺，但在转炉气变温吸附的再生时再生介质用的是蒸汽，冷吹介质用的是氮气。焦炉气提氢和转炉气制甲醇装置中，焦炉气预净化和转炉气净化同样采用变温吸附工艺，在转炉气变温吸附的再生时再生介质用的也是蒸汽，冷吹介质用的是焦炉气提纯后的氢气。这两套装置都没有将焦炉气变温吸附的再生和转炉气变温吸附的再生结合起来考虑，同时再生热量未充分利用。
这里提到的变温吸附是一种气体的净化方法，即变温吸附净化需要经过常温吸附、加热再生和冷吹降温三个布骤，一般有三个及以上的吸附器，未净化的气体在常温状态下进入一个及以上吸附器，其中的杂质被吸附在吸附剂上，净化后的气体送去后系统；吸附了杂质的吸附剂需要加热再生，这时将再生介质加热到再生需要的温度后送入吸附器，吸附剂上的杂质脱附到再生介质中，含杂质的再生介质经水冷后送出系统，再生后的吸附器温度较高，需要用冷吹气将其冷吹降温，到常温后又可以继续吸附。冷吹气根据系统情况可以为惰性气体，也可以是净化后气体等等。
转炉气净化一般都采用变温吸附工艺，其中吸附剂再生通常是采用蒸汽直接加热再生，也就是转炉气通过吸附器时转炉气中的硫、磷、砷等杂质吸附到吸附剂上，净化后的转炉气进入后系统，吸附了杂质的吸附剂需要用蒸汽再生，即用达到再生温度的蒸汽送入吸附器，将吸附剂上吸附的杂质脱附到蒸汽中，脱附后的吸附剂经冷吹后循环使用，再生过程中的含杂质蒸汽经水冷却后排出，但因排出的废水含有硫、磷、砷等杂质，需要送水处理系统处理后才能外排。
这样的转炉气净化需要外供蒸汽，同时吸附剂再生时的热量也未加以有效利用，还需要对再生时产生的废水进行处理。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的是提供一种转炉气净化吸附剂再生没有废水产生并利用转炉气净化吸附剂再生所含热量的新方法，使焦炉气变温吸附的再生和转炉气变温吸附的再生结合起来，有效利用焦炉气变压吸附提氢系统的解吸气作焦炉气预净化时变温吸附的再生气和转炉气净化时变温吸附的再生气，并有效利用吸附剂再生的所含热量，节约能源，同时没有废水产生。
本发明中解决技术问题的焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，包括焦炉气变压吸附提氢系统的解吸气、转炉气变温吸附器、加热器、冷却器和焦炉气预净化吸附器，其特征在于以下步骤：
步骤一：一部分解吸气进入已完成加热再生的转炉气变温吸附器（1），冷吹，转炉气再生加热器（5）再对此解吸气进行加热，加热后进入到需要再生的转炉气变温吸附器（2）中成气体A；
步骤二：另一部分解吸气进入已完成加热再生的焦炉气预净化吸附器（3），冷吹后成气体 B；
步骤三：A、B两部分气体混合，混合气经焦炉气预净化再生加热器（6）加热，再进入到焦炉气预净化需要再生的吸附器（4）中对其进行加热再生，再生后的气体经过冷却器（7）后送燃料气管网。
所述转炉气变温吸附器的表压力为20～40KPa。
所述步骤一中转炉气变温吸附器的再生温度40～180℃。
所述步骤二和步骤三中再生时焦炉气预净化的吸附器表压力为10～30KPa。
所述步骤三中焦炉气预净化的吸附器的再生温度50-150℃。
   表压力值和再生温度根据吸附剂的不同相应确定。
本发明中的变温吸附，使气体中的组分在吸附剂中的吸附容量随温度变化 ，在常温下被吸附剂吸附，在高温下脱吸，从而达到分离气体中组分的目的。
本发明的技术方案在转炉气成品系统中处于变温吸附的再生阶段。
本发明中的解析气是焦炉气提氢和转炉气制甲醇装置或焦炉气添加转炉气制甲醇装置中，焦炉气经过预吸附处理进行焦炉气变温吸附提氢时生成。
部分解吸气先进入已完成加热再生的转炉气变温吸附器，对其进行冷吹，同时解吸气被加热，然后再对此解吸气进行加热，加热到转炉气变温吸附器需要的再生温度，进入到需要再生的转炉气变温吸附器对其加热再生；此时的热量可提供转炉气变温吸附生成所需净化后转炉气和再生过程所用。使焦炉气变温吸附的再生和转炉气变温吸附的再生结合起来，同时再生热量充分利用。
另一部分解吸气进入已完成加热再生的焦炉气吸附器，对其进行冷吹，同时解吸气被加热，这两部分解吸气混合，再经加热器加热到焦炉气预净化吸附器需要的再生温度，进入到焦炉气预净化需要再生的吸附器对其进行加热再生，再生后的解吸气经水冷后送出系统等步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
⑴ 采用焦炉气变压吸附提氢后的解吸气作为再生气再生转炉气吸附剂，减少了蒸汽的使用，同时避免了蒸汽直接再生产生的废水，减少了三废排放。
⑵ 将解吸气先作为冷吹气冷吹再生后的吸附器后再加热后作再生气，同时因转炉气吸附剂的再生温度较高，用转炉气吸附剂的再生气再用于焦炉气预净化吸附剂的再生，减少焦炉气预净化吸附剂的再生加热热源，达到节能降耗的目的。
焦炉气变温吸附和转炉气变温吸附再生的气源共用一个，并通过本发明中的技术方案，使转炉气变温吸附高温再生气能作为焦炉气变温吸附再生时的加热气，从而节省转炉气变温吸附高温再生气冷却水消耗，同时节省焦炉气变温吸附再生时所需的蒸汽。
附图说明
图1为本发明的流程示意图
图2为本发明工艺流程图
其中：1、2是转炉气变温吸附器，3、4是焦炉气预净化变温吸附器，5. 转炉气再生加热器,6. 焦炉气预净化再生加热器  7.冷却器,8-15为解吸气管线
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例：
一种利用转炉气吸附再生热量回收的方法，主要包括焦炉气变压吸附提氢的解吸气部分先进入已完成加热再生的转炉气变温吸附器，对其进行冷吹，然后再对此解吸气进行加热，加热到转炉气变温吸附器需要的再生温度，进入到需要再生的转炉气变温吸附器对其加热再生；另一部分解析气先进入已完成加热再生的焦炉气预净化吸附器，对其进行冷吹，然后两种解吸气混合，再经加热器加热到焦炉气预净化吸附器需要的再生温度，进入到焦炉气预净化需要再生的吸附器对其进行加热再生，再生后的解吸气经水冷后送去燃料系统。
本发明的技术方案在转炉气成品系统中处于变温吸附的再生阶段。本发明中的解析气是焦炉气提氢和转炉气制甲醇装置或焦炉气添加转炉气制甲醇装置中，焦炉气经过预吸附处理进行焦炉气变温吸附提氢时生成。
部分解析气先进入已完成加热再生的焦炉气预净化吸附器，对其进行冷吹然后再经过加热，温度到转炉气变温吸附器需要的再生温度时，进入到需要再生的转炉气变温吸附器对其加热再生；此时的热量可提供转炉气变温吸附生成所需净化后转炉气和再生过程所用。使焦炉气变温吸附的再生和转炉气变温吸附的再生结合起来，同时再生热量充分利用。
由此，焦炉气变温吸附和转炉气变温吸附再生的气源共用一个，并通过本发明中的技术方案，使转炉气变温吸附高温再生气能作为焦炉气变温吸附再生时的加热气，从而节省转炉气变温吸附高温再生气冷却水消耗，同时节省焦炉气变温吸附再生时所需的蒸汽。
图2中焦炉气变压吸附提氢的解析气压力为20～40KPa（表压），温度20～40℃，管线8的温度为20～40℃，进入已完成再生的转炉气变温吸附器1对其进行冷吹，冷吹后管线9的解析气温度为40～180℃，进入转炉气再生加热器5，管线10的解析气温度250～350℃，然后进入需要再生的转炉气变温吸附器2对其加热再生，管线的解析气温度50～150℃；出焦炉气预净化吸附器3的冷吹解析气管线的解析气温度为40～180℃，与管线11混合后进入焦炉气预净化再生加热器6，管线13的解析气温度200～300℃，然后进入需要再生的焦炉气预净化吸附器4对其加热再生，管线14的解析气温度50～150℃，最后进入水冷器7，管线15的解析气温度～40℃去燃料气管网。
实施例1
本实施例的转炉气吸附再生热量回收流程如下：
焦炉气变压吸附提氢的解吸气流量～23000Nm3/h（以10万吨/年焦炉气提氢和转炉气制甲醇计），压力为30KPa，温度为40℃。
其流程如图1所示。进入已完成再生的转炉气变温吸附器1进行冷吹的解吸气流量3000Nm3/h，温度40℃，转炉气变温吸附器1温度～350℃，冷吹后解吸气温度约～180℃，进入转炉气再生加热器5被加热到～350℃，然后进入需要再生的转炉气变温吸附器2对其加热再生，出口解吸气温度～350℃；进焦炉气预净化吸附器3的解吸气流量3000Nm3/h，温度40℃，焦炉气预净化吸附器3温度～300℃，出焦炉气预净化吸附器3的冷吹解吸气温度为～130℃，混合后进入焦炉气预净化再生加热器6，解吸气被加热到～300℃，然后进入需要再生的焦炉气预净化吸附器4对其加热再生，出口解吸气温度～300℃，最后进入水冷器7被冷却到～40℃去燃料气管网。
该实施例中采用焦炉气变压吸附提氢解吸气再生转炉气吸附剂，与现有装置直接用蒸汽再生相比，减少废水排放～0.6t/h；将转炉气再生解吸气用于焦炉气预净化吸附剂再生与转炉气再生解吸气直接水冷流程相比，节约加热蒸气～0.1t/h。
实施例2
本实施例的转炉气吸附再生热量回收流程如下：
焦炉气变压吸附提氢的解吸气流量～16000Nm3/h（以7万吨/年焦炉气提氢和转炉气制甲醇计），压力为40KPa，温度为40℃。
进入已完成再生的转炉气变温吸附器1进行冷吹的解吸气流量2200Nm3/h，温度40℃，转炉气变温吸附器1温度～320℃，冷吹后解吸气温度约～170℃，进入转炉气再生加热器5被加热到～320℃，然后进入需要再生的转炉气变温吸附器2对其加热再生，出口解吸气温度～320℃；进焦炉气预净化吸附器3的解吸气流量2500Nm3/h，温度40℃，焦炉气预净化吸附器3温度～250℃，出焦炉气预净化吸附器3的冷吹解吸气温度为～100℃，混合后进入焦炉气预净化再生加热器6，解吸气被加热到～250℃，然后进入需要再生的焦炉气预净化吸附器4对其加热再生，出口解吸气温度～250℃，最后进入水冷器7被冷却到～40℃去燃料气管网。
该实施例中采用焦炉气变压吸附提氢解吸气再生转炉气吸附剂，与现有装置直接用蒸汽再生相比，减少废水排放～0.45t/h；将转炉气再生解吸气用于焦炉气预净化吸附剂再生与转炉气再生解吸气直接水冷流程相比，节约加热蒸气～0.08t/h。

Claims (5)

1.焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，包括焦炉气变压吸附提氢系统的解吸气、转炉气变温吸附器、加热器、冷却器和焦炉气预净化吸附器，其特征在于以下步骤：
步骤一：一部分解吸气进入已完成加热再生的转炉气变温吸附器（1），冷吹，转炉气再生加热器（5）再对此解吸气进行加热，加热后进入到需要再生的转炉气变温吸附器（2）中成气体A；
步骤二：另一部分解吸气进入已完成加热再生的焦炉气预净化吸附器（3），冷吹后成气体 B；
步骤三：A、B两部分气体混合，混合气经焦炉气预净化再生加热器（6）加热，再进入到焦炉气预净化需要再生的吸附器（4）中对其进行加热再生，再生后的气体经过冷却器（7）后送燃料气管网。
2.根据权利要求1中焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，其特征在于：步骤一中转炉气变温吸附器的再生温度40～180℃。
3.根据权利要求1中焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，其特征在于：步骤一中再生时转炉气变温吸附器表压力为20～40KPa。
4.根据权利要求1中焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，其特征在于：步骤二和步骤三中再生时焦炉气预净化的吸附器表压力为10～30KPa。
5.根据权利要求1中焦炉气和转炉气制甲醇中转炉气吸附再生热量利用的方法，其特征在于：步骤三中焦炉气预净化的吸附器的再生温度50-150℃。
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