CN103890520A - 一种处理焦炉气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理焦炉气的方法，所述焦炉气含有氢，其中焦炉气至少部分与包含一氧化碳和/或二氧化碳的气体一起送入到用于形成二甲醚的方法中，从而形成含DME的产物气体。在形成二甲醚的方法开始时，设置氢与一氧化碳经过二氧化碳浓度加权的比率(式(I))为0.9至1.1，其中含DME的产物气体被送入用于将二甲醚转化成烯烃的方法中，从而形成含烯烃的产物气体，其中烯烃，特别是乙烯和/或丙烯，通过分离方法从含烯烃的产物气体中分离出来。

Description

一种处理焦炉气的方法
本发明涉及一种处理炼焦厂的废气的方法，其中所述废气含有氢。
在炼焦厂，在焦炉中由煤产生焦炭。其中，在焦炉中通过加热至900℃到1400℃的温度时，煤中的挥发性组份被裂解、释放并被取出。这样产生了主要由碳构成的焦炭，和包含挥发性组份的废气，所述废气被称为炼焦煤气。在焦炉中的裂解是在无氧情况下进行的。这原则上是批量工艺，炼焦废气的组成是波动的。但是，因为总是采用多个焦炭收集器，使得煤气的平均组成仅有小的波动：形成的炼焦煤气包含氢(约55％)、甲烷、氮、一氧化碳、二氧化碳、硫、高级烃。
WO2009/023987、CN101913558、CN101823937以及CN102079689均公开了由炼焦废气中或者炼钢得到的废气制备甲醇或者二甲醚的方法。
US2011/0112314包括一种由含氧原料制备烯烃的方法。
本发明的目的是由炼焦厂的废气获得一种或多种有价值的产品。
本发明的目的是通过以下实现的：将废气至少部分与含有一氧化碳和/或二氧化碳的气体一起送入制备甲醇和/或二甲醚的工艺中，从而形成包含DME的产物气体，将含有DME的产物气体送入用于将二甲醚转化成烯烃的工艺中，从而形成含烯烃的产物气体，然后通过分离工艺将烯烃，特别是乙烯和/或丙烯，从含烯烃的产物气体中分离出来。
而且，根据本发明，氢与一氧化碳经过二氧化碳的浓度加权的比率
Figure BPA0000186993630000011
为0.9至1.1，优选是1，该比率设置在用于形成二甲醚的工艺的入口，并且形成二甲醚。二氧化碳有利地也由一氧化碳形成。
这里，调节氢含量使得根据进一步的用于形成烯烃，尤其是乙烯的特定工艺(催化剂，等等)选择性地进行二甲醚的反应。
本发明的基本理念是从炼焦厂的焦炉产生的含氢废气生产一种合成气体，并将这种合成气体转化成有价值的烯烃产品。烯烃可以通过公知的分离工艺从含烯烃的产物气体中分离出来。特别是，所述含烯烃的产物气体能简单地作为进料送入烯烃厂的分馏部分。本发明对于包含一氧化碳和/或二氧化碳的便宜气体可经济地获得的地方是特别有价值的。
将例如甲醇转化成烯烃的工艺(例如，通过在铝和沸石催化剂上对甲醇的催化脱氢生产乙烯)在现有技术中是公知的，并且在，例如“Ethylene”，H.Zimmerman and R.walzl inUllman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Wiley2011中有描述。其同样可以应用于从这种含烯烃流(参见相同的参考文献以及其中出现的文献)分离出烯烃，尤其是乙烯和丙烯。本发明并不局限于那里描述的工艺以及那里描述的分离工艺。
在本发明的一个优选实施方案中，来自鼓风炉和/或炼钢厂或冶炼厂的转炉的废气用作包含一氧化碳和/或二氧化碳的气体。炼焦厂通常都位于钢厂或冶炼厂附近，因为在这些厂的鼓风炉中需要大量的焦炭。在这些厂，例如在鼓风炉或在转炉中，形成大量的包含一氧化碳和/或二氧化碳的废气。在本发明的该实施方案中，本发明的优点是显而易见的，因为这里将这两种厂的废气都转化成有价值的产品。
来自铁矿石的直接还原工艺的废气特别适用于本发明的方法。来自铁矿石的直接还原工艺的废气包含一氧化碳和氢气的比率非常适合制备二甲醚。
在本发明的一个实施方案中，废气和/或包含一氧化碳和/或二氧化碳的气体在它们作为进料送入到形成甲醇和/或二甲醚的工艺前被净化。这里，例如除了一氧化碳和/或二氧化碳之外的其它所有组分都能从含有一氧化碳和/或二氧化碳的气体中去除。净化以后，废气有利地仅由氢气和任选存在的一氧化碳和/或二氧化碳组成。
含有烯烃的产物气体，在分离出烯烃后，有利地作为含烷烃的尾气再循环回到焦炉和/或鼓风炉用于底部点火。在来自炉的废气中，一小部分烃(主要是烷烃)首先出现，其次在形成烯烃的副反应中也形成有烷烃。在烯烃，尤其是乙烯和/或丙烯，从含烯烃产物气体中分离出来之后，含烷烃的尾气现在主要由烷烃和其它可燃烧组分构成。因此，其非常适于炉(炼焦炉和/或鼓风炉)的底部燃烧。
在一个实施方案中，甲烷从含烷烃的尾气中分离出来并且作为进料送入燃气涡轮机用于产生电能。本发明的这个实施方案将本发明与废气主要用于产生电能的现有技术相结合。在废气的组分中，甲烷最适用于燃气涡轮机中产生电能并且在本发明的这个实施方案中，从含烷烃的尾气中分离出来并且作为进料送入燃气涡轮机或者送入现有的天然气网。
在本发明的另一个实施方案中，包含具有不超过1个碳原子的烃的馏分，在形成二甲醚的工艺之后从含DME产物气体中分离出来。在本发明的这个实施方案中该馏分基本由甲烷构成。
氢有利地采用低温分离工艺从含烯烃产物气体中分离出来。如果含烯烃产物气体仍然包含在前面的工艺步骤中没有反应的氢，其通过低温分离程序自动地分离出来(例如当含烯烃产物气体被送入现有的烯烃装置或单独的分离程序中)并且可以作为产品应用在装置的其它地方或者被排出。在本发明的另一个实施方案中，含烷烃的尾气被送入用于在有氧情况下将烷烃部分氧化成烯烃和炔烃的工艺中，由此形成氧化产物气体，该氧化产物气体被再循环回到用于分离烯烃的分离工艺中。氢和氧化产物气体有利地被送入用于炔烃的催化氢化的工艺中，由此形成氢化产物气体并且该氢化产物气体被再循环回到用于分离烯烃的分离工艺中。
所述的循环流同样包含烯烃，尤其是乙烯和/或丙烯，其进一步提高了乙烯和/或丙烯产量并且由此提高了经济性。
在本发明的另一个实施方案中，含烷烃的尾气被送入无氧的热工艺中，由此形成裂解产物气体和碳，并且该裂解产物气体被送入变压吸附工艺中，在其中被分离成氢和含乙炔的尾气。含乙炔的尾气主要由乙炔构成，其能作为有价值的产品被排出或者用做装置的燃料。除了使用变压吸附工艺，其它本领域技术人员熟知的工艺，例如膜分离工艺，或者，尤其是在较高乙炔含量的情况下，包括至少一个洗涤和再生步骤的化学洗涤也是可以的。
在本发明的另一个实施方案中，炼焦废气被送入形成甲醇和/或二甲醚的工艺上游的用于转化甲烷形成一氧化碳的工艺中，形成转化产物气体。在本发明的这个实施方案中，在形成甲醇和/或二甲醚的工艺的入口处的一氧化碳含量升高并且由此提高了该工艺中产物的形成。因此，在随后的工艺步骤中，可以形成更多的烯烃，尤其是乙烯和/或丙烯。此外，含烯烃的产物气体中甲烷的比例变得更低并且烯烃，尤其是乙烯和/或丙烯的分离由此被简化。在另一个实施方案中，转化炉可以与水煤气变换反应器结合到一起。
含烷烃的尾气同样可以与废气一起再循环到用于转化甲烷的工艺中以提高在形成甲醇和/或二甲醚的工艺上游的一氧化碳含量。
本发明特别地可以将炼焦废气转化成有价值的产品。因此废气不排放到大气中，降低了环境的污染。

Claims (11)

1.一种处理来自炼焦厂的废气的方法，其中所述废气包含氢，其特征在于，所述废气至少部分与包含一氧化碳和/或二氧化碳的气体一起送入到用于形成二甲醚的工艺中，从而形成含DME的产物气体，其中氢与一氧化碳经过二氧化碳浓度加权的比率
Figure FPA0000186993620000011
为0.9至1.1，该比率被设置在形成二甲醚的工艺的入口，所述含DME的产物气体被送入到用于将二甲醚转化成烯烃的工艺中，从而形成含烯烃的产物气体，以及烯烃，特别是乙烯和/或丙烯，通过分离工艺从所述含烯烃的产物气体中分离出来。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，来自包括鼓风炉和/或转炉的钢厂或者来自冶炼厂的废气被用作包含一氧化碳和/或二氧化碳的气体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用来自铁矿石的直接还原工艺的废气。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于氢与一氧化碳经过二氧化碳浓度加权的比率
Figure FPA0000186993620000012
为1，该比率被设置在用于形成二甲醚的工艺的入口。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述含烯烃的产物气体，在分离出烯烃之后，作为含烷烃的尾气被送入到燃气涡轮机用于产生电能。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，通过低温分离工艺将氢从所述含烯烃的产物气体中分离出来。
7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述含烷烃的尾气被送入到用于在有氧情况下将烷烃部分氧化成烯烃和炔烃的工艺中，从而形成氧化产物气体，所述氧化产物气体被再循环到分离工艺中用于分离出烯烃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，氢和所述氧化产物气体被送入到用于炔烃的催化氢化的工艺中，从而形成氢化产物气体，所述氢化产物气体被再循环到分离工艺中用于分离出烯烃。
9.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述含烷烃的尾气在无氧的情况下被送入到热工艺中，从而形成裂解产物气体和碳，以及其中所述裂解产物气体被送入到变压吸附工艺中，在那里被分离成氢和含乙炔的尾气。
10.根据权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述废气被送入到在形成二甲醚的工艺上游的用于将甲烷转化成一氧化碳的工艺中，形成转化产物气体。
11.一种用于实施前述权利要求之一所述的方法的装置。
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