CN113292046A - 一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，包括如下步骤：S1：在炼焦煤通过炼焦炉焦化过程产生的荒煤气通过净化设备净化，净化后的煤气一部分作为炼焦炉、管式加热炉、克劳斯炉的燃料；另一部分进入制氢设备；S2：制氢设制备的氢气一部分用于PVC生产装置和甲醇生产装置生产PVC及甲醇；另一部分通过氢气提纯变压吸附设备进一步提纯后聚丙烯生产装置；S3：制氢设备和氢气提纯变压吸附设备产生的解析气体通过燃气加压站送往钾碱装置、PVC生产装置作为燃料。

Description

一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺
技术领域
本发明涉及焦炉煤气综合回收利用技术领域，具体涉及一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺。
背景技术
在盐湖区的金属镁一体化项目一般是以金属镁为核心，以钠利用为副线，以氯气平衡为前提，以煤炭资源为支撑，以天然气为辅助，实现盐化工、煤化工、天然气化工、有色金属冶炼的多产业间融合发展。
专利申请号为201410306659.X的中国发明专利公开了一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统及方法，系统中涵盖金属镁装置、电石装置、乙烯法PVC装置、钾碱装置、焦化装置和纯碱装置等；
其中以年产焦炭240万吨的焦化装置为例，按1.33t干煤生产1t焦炭，而每吨干煤可生产焦炉气300～350Nm3。焦化装置每年可产生的焦炉煤气约为72000～84000万Nm3。其主要成分为氢气(55％～60％)和甲烷(23％～27％)，另外还含有少量的一氧化碳(5％～8％)、C2以上不饱和烃(2％～4％)、二氧化碳(1.5％～3％)、氧气(0.3％～0.8％))、氮气(3％～7％)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。而其中所含的可燃成分高达90％，因此热值较高，低位发热值可达17.4MJ/Nm3。一般焦化厂需用约50％的焦炉煤气加热焦炉本身、粗苯工序的的管式加热炉等，其余50％左右的焦炉煤气向外输送或放散，由于焦炉煤气是无色有臭味的气体，且其中还有少量的H2S，如若放散就会造成环境的污染，以及资源的浪费。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，该工艺充分利用盐湖区金属镁一体化项目的优势，实现循环经济，使焦炉煤气充分回收利用；工艺从节能降耗，减少碳排放量方面进行优化考虑，所副产焦炉煤气废气来生产高纯度氢气作为PP装置、甲醇装置和PVC装置生产的原料和作为乙烯法PVC装置、电石装置和钾碱装置生产用燃料。解决了金属镁一体化项目中焦炉煤气放散造成环境的污染，以及资源浪费的问题。
为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，包括如下步骤：
S1：在炼焦煤通过炼焦炉焦化过程产生的荒煤气通过净化设备净化，净化后的煤气一部分作为炼焦炉、管式加热炉、克劳斯炉的燃料；另一部分进入70000Nm3制氢设备制备氢气；
S2：制氢设制备的氢气一部分用于PVC生产装置和甲醇生产装置生产PVC及甲醇；另一部分通过500Nm3氢气提纯变压吸附设备进一步提纯后通过聚丙烯生产装置生产聚丙烯；
S3：制氢设备和氢气提纯变压吸附设备产生的解析气体通过燃气加压站送往钾碱装置、PVC生产装置作为燃料。
进一步的，步骤S1中荒煤气在净化过程中添加洗油、32wt％的氢氧化钠、48wt％的氢氧化钾、75wt％的磷酸以及惰性球。
进一步的，步骤S1中荒煤气净化的过程为炼焦炉引出75℃荒煤气依次经气液分离器、横管初冷器、电捕焦油器，再通过煤气鼓风机升压后送往氨吸收塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔完成净化。
进一步的，步骤S1中制备氢气的过程制备氢气时，将净化后的煤气加压后送到粗脱萘系统脱除焦油和萘，再送入精脱萘系统进一步脱除萘、苯后，进入PSA系统制取氢气。
进一步的，步骤S2中氢气提纯时，经氢气脱氧装置脱氧，再经油水分离器后进入4个吸附器组成PSA单元制取高纯氢气，高纯氢气送往聚丙烯生产装置生产聚丙烯。
进一步的，步骤S3中通过燃气加压站送往PVC生产装置的燃气用于乙烯法PVC生产装置的EDC裂解单元和电石装置；
在EDC裂解单元中精制EDC送到EDC裂解炉，高温裂解成VCM和HCl，利用焦炉煤气回收的燃料为反应提供热量；
电石装置的套筒石灰窑使用送来的燃料来煅烧石灰石；燃烧产生的二氧化碳作为下游纯碱装置原料。
进一步的，步骤S3中通过燃气加压站送往钾碱装置熔盐加热单元，在钾碱装置的熔盐加热单元，助燃空气经助燃空气风机送入助燃空气预热器，与烟道气换热后进入烧嘴系统，通过送来的燃料燃烧产生热量，热量通过熔盐加热器的辐射段和对流段传送给熔盐；熔盐槽中的熔盐经熔盐泵打至熔盐加热器，熔盐升温后流出熔盐加热器，待温度达到开车温度时循环到最终浓缩器下部收集器并被均匀的分配到各个浓缩管；在浓缩管内部熔盐与碱液逆向流动；冷却的熔盐通过重力从最终浓缩器流出流回到熔盐槽中。
进一步的，在聚丙烯生产装置中，来自DMTO装置的丙烯和氢气提纯变压吸附设备提纯后的高纯氢气经精制后和催化剂连续加入反应器，外部冷却的循环气用于使反应床层流化，提供新鲜的反应物，并移除聚合反应时所产生的热量。
进一步的，制氢设备制备的氢气用于PVC生产中的氯氢合成工序；制氢设备制备的氢气和钾碱装置产生的氢气一并与金属镁装置和钾碱装置生产的氯气经氯气净化处理后在氯化氢合成工序进行合成，生成氯化氢供电石法PVC生产，部分氯化氢用纯水吸收生产高纯盐酸供金属镁一体化项目需要盐酸的装置。
进一步的，在甲醇生产中，制氢设备制备的氢气与甲醇生产装置氢回收工序分离出的氢气混合后压缩至9.0856MPa，与在低温甲醇洗工段进一步除去部分杂质后的新鲜气，一起送入甲醇水冷反应器发生合成反应，生成粗甲醇。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
通过该综合回收利用工艺中将金属镁一体化项目中产生的焦炉煤气直接用于下游各装置的燃料，同时从中提取氢气，作为甲醇、聚丙烯(PP)装置的原料。这样通过资源的整合和综合利用，金属镁一体化项目在资源消耗、节能、减排方面实现了质的转变和提升，同时也为工业经济发展注入了新的活力。
附图说明
图1是本发明一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺流程框图；
图中：炼焦炉1、煤气净化设备2、制氢设备3、氢气提纯变压吸附设备4、燃气加压站5、PVC生产装置6、聚丙烯生产装置7、管式加热炉8、甲醇生产装置9、钾碱装置10、克劳斯炉11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，包括如下步骤：
S1：在炼焦煤通过炼焦炉1焦化过程产生的荒煤气通过净化设备净化，净化后的煤气一部分作为炼焦炉1、管式加热炉8、克劳斯炉11的燃料；另一部分进入70000Nm3制氢设备3制备氢气；具体实施时，炼焦炉1采用4×60孔炭化室高5.5m的JNDK55-07型捣固焦炉煤气用量为：460040×103Nm3/a；用于粗苯工序的管式加热炉8煤气用量：30222×103Nm3/a。而焦化装置年产焦炉煤气为1094283×103Nm3/a，因此焦化装置每年将剩余604021×103Nm3/a的焦炉煤气。
S2：制氢设备3制备的氢气一部分用于PVC生产装置6和甲醇生产装置9生产PVC及甲醇；另一部分通过500Nm3氢气提纯变压吸附设备4提纯后通过聚丙烯生产装置7生产聚丙烯；
S3：制氢设备3和氢气提纯变压吸附设备4产生的解析气体通过燃气加压站5送往钾碱装置10、PVC生产装置6作为燃料。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S1中荒煤气在净化过程中添加洗油、32wt％的氢氧化钠、48wt％的氢氧化钾、75wt％的磷酸以及惰性球。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S1中荒煤气净化的过程为炼焦炉1引出75℃荒煤气依次经气液分离器、横管初冷器、电捕焦油器，再通过煤气鼓风机升压后送往氨吸收塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔完成净化。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S1中制备氢气的过程制备氢气时，将净化后的煤气加压后送到粗脱萘系统脱除焦油和萘，再送入精脱萘系统进一步脱除萘、苯后，进入PSA系统制取氢气。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S2中氢气提纯时，经氢气脱氧装置脱氧，再经油水分离器后进入4个吸附器组成PSA单元制取高纯氢气，高纯氢气送往聚丙烯生产装置7。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S3中通过燃气加压站5送往PVC生产装置6的燃气用于乙烯法PVC生产装置的EDC裂解单元和电石装置；
在EDC裂解单元中精制EDC送到EDC裂解炉，高温裂解成VCM和HCl，此裂解反应为吸热反应，反应发生在燃气的箱式炉内，利用焦炉煤气回收的燃料为反应提供热量，温度高达480～490℃，压力为1.0MPa；
电石装置的套筒石灰窑使用送来的燃料来煅烧石灰石，此套筒竖窑热耗为：950kcal/kg石灰，如用天然气为燃料，燃料单耗950×1000/9250＝103Nm3/t；103×600/24＝2575Nm3/h；如用回收的焦炉煤气为主要气源，天然气为备用，可每小时节省2000Nm3的天然气，同时燃烧产生的二氧化碳也可作为下游纯碱装置原料，实现了资源的综合利用，减少了二氧化碳的排放量13万吨/a。
在本发明的一个具体实施例中，步骤S3中通过燃气加压站5送往钾碱装置10熔盐加热单元，在钾碱装置的熔盐加热单元，助燃空气经助燃空气风机送入助燃空气预热器，与烟道气换热后进入烧嘴系统，送来燃料燃烧产生大量的热，热量通过熔盐加热器的辐射段和对流段传送给熔盐；熔盐槽中的熔盐经熔盐泵打至熔盐加热器，熔盐升温后流出熔盐加热器，待温度达到开车温度时循环到最终浓缩器EV-2301下部收集器并被均匀的分配到各个浓缩管；在浓缩管内部熔盐与碱液逆向流动；冷却的熔盐通过重力从最终浓缩器流出流回到熔盐槽中。
在本发明的一个具体实施例中，在聚丙烯生产装置7中，来自DMTO装置的丙烯和氢气提纯变压吸附设备4提纯后的高纯氢气经精制后和催化剂连续加入反应器，外部冷却的循环气用于使反应床层流化，提供新鲜的反应物，并移除聚合反应时所产生的热量。
在本发明的一个具体实施例中,制氢设备3制备的氢气用于PVC生产中的氯氢合成工序；制氢设备3制备的氢气和钾碱装置10产生的氢气一并与金属镁装置和钾碱装置生产的氯气经氯气净化处理后在氯化氢合成工序进行合成，生成氯化氢供电石法PVC生产，部分氯化氢用纯水吸收生产高纯盐酸供金属镁一体化项目需要盐酸的装置。
在本发明的一个具体实施例中,在甲醇生产中，制氢设备3制备的氢气与甲醇生产装置氢回收工序分离出的氢气混合后压缩至9.0856MPa(G)，与在低温甲醇洗工段进一步除去部分杂质后的新鲜气，一起送入甲醇水冷反应器发生合成反应，生成粗甲醇。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：在炼焦煤通过炼焦炉焦化过程产生的荒煤气通过净化设备净化，净化后的煤气一部分作为炼焦炉、管式加热炉、克劳斯炉的燃料；另一部分进入70000Nm3制氢设备制备氢气；
S2：制氢设制备的氢气一部分用于PVC生产装置和甲醇生产装置生产PVC及甲醇；另一部分通过500Nm3氢气提纯变压吸附设备进一步提纯后通过聚丙烯生产装置生产聚丙烯；
S3：制氢设备和氢气提纯变压吸附设备产生的解析气体通过燃气加压站送往钾碱装置、PVC生产装置作为燃料。
2.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S1中荒煤气在净化过程中添加洗油、32wt％的氢氧化钠、48wt％的氢氧化钾、75wt％的磷酸以及惰性球。
3.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S1中荒煤气净化的过程为炼焦炉引出75℃荒煤气依次经气液分离器、横管初冷器、电捕焦油器，再通过煤气鼓风机升压后送往氨吸收塔、终冷塔、洗苯塔、脱硫塔完成净化。
4.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S1中制备氢气的过程制备氢气时，将净化后的煤气加压后送到粗脱萘系统脱除焦油和萘，再送入精脱萘系统进一步脱除萘、苯后，进入PSA系统制取氢气。
5.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S2中氢气提纯时，经氢气脱氧装置脱氧，再经油水分离器后进入4个吸附器组成PSA单元制取高纯氢气，高纯氢气送往聚丙烯生产装置生产聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S3中通过燃气加压站送往PVC生产装置的燃气用于乙烯法PVC生产装置的EDC裂解单元和电石装置；
在EDC裂解单元中精制EDC送到EDC裂解炉，高温裂解成VCM和HCl，利用焦炉煤气回收的燃料为反应提供热量；
电石装置的套筒石灰窑使用送来的燃料来煅烧石灰石；燃烧产生的二氧化碳作为下游纯碱装置原料。
7.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：步骤S3中通过燃气加压站送往钾碱装置的熔盐加热单元，在钾碱装置的熔盐加热单元，助燃空气经助燃空气风机送入助燃空气预热器，与烟道气换热后进入烧嘴系统，通过送来的燃料燃烧产生热量，热量通过熔盐加热器的辐射段和对流段传送给熔盐；熔盐槽中的熔盐经熔盐泵打至熔盐加热器，熔盐升温后流出熔盐加热器，待温度达到开车温度时循环到最终浓缩器下部收集器并被均匀的分配到各个浓缩管；在浓缩管内部熔盐与碱液逆向流动；冷却的熔盐通过重力从最终浓缩器流出流回到熔盐槽中。
8.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：在聚丙烯生产装置中，来自DMTO装置的丙烯和氢气提纯变压吸附设备提纯后的高纯氢气经精制后和催化剂连续加入反应器，外部冷却的循环气用于使反应床层流化，提供新鲜的反应物，并移除聚合反应时所产生的热量。
9.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：制氢设备制备的氢气用于PVC生产中的氯氢合成工序；制氢设备制备的氢气和钾碱装置产生的氢气一并与金属镁装置和钾碱装置生产的氯气经氯气净化处理后在氯化氢合成工序进行合成，生成氯化氢供电石法PVC生产，部分氯化氢用纯水吸收生产高纯盐酸供金属镁一体化项目需要盐酸的装置。
10.根据权利要求1所述的一种金属镁一体化项目焦炉煤气综合回收利用工艺，其特征在于：在甲醇生产中，制氢设备制备的氢气与甲醇生产装置氢回收工序分离出的氢气混合后压缩至9.0856MPa，与在低温甲醇洗工段进一步除去部分杂质后的新鲜气，一起送入甲醇水冷反应器发生合成反应，生成粗甲醇。
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