CN115888321A - 一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢焦化氢一体化生产领域，公开了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，所述焦炉煤气包括：H2：50～70份；N2：0～10份；CO：0～10份；CO2：0～10份；CH4：10～30份；C2H6：0～5份；C2H4：0～5份；C3H8：0～1份；C3H6：0～1份；3‑丁二烯：0～1份；环戊二烯：0～1份；O2：0～1份；H2S：0～300份；总有机硫：0～300份；本发明设计了独特的钢焦化氢生产工艺，通过调整原料配比以及相关设备参数，优化焦炉煤气化氢提纯流程；在现有焦炉热工结构的基础上，进行空气、煤气贫化的工艺优化改造；依托本发明的十大生产工艺步骤，提炼清洁度高的氢气。
Description
技术领域
本发明属于钢焦化氢一体化生产领域，具体是指一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺。
背景技术
钢铁行业是化石能源消耗密集型行业，相关温室气体排放约占世界总排放量的7%，全球近75%的钢铁生产采用高炉炼铁、转炉炼钢工艺，生产过程会向环境排放大量的CO2、硫化物、氮氧化物、污水等，因此，世界各国都在积极寻求低能耗、低排放、高效率的炼铁炼钢工艺，而氢能作为一种来源丰富、环保低碳的二次能源，发挥着不容忽视的作用。
我国作为世界最大的能源生产国与消费国，形成了规模庞大的煤炭、焦化、钢铁等能源消耗产业，在绿色能源开发、利用相关产业为经济社会发展作出了积极贡献，但也伴随着环境、生态、能源安全等问题，而氢能作为一种来源丰富、环保低碳的二次能源，发挥着不容忽视的作用，全面推进能源生产消费革命与生态文明建设，实现能源与环境绿色和谐发展的重大任务，因此构建“钢铁－焦炭－化工－氢能”一体化产业模式，全面打造“数字智能钢铁”，构建氢能产业链，打造钢铁特色的绿色、低碳发展之路成为未来研究的热点，而现有技术存在以下问题：
目前国内钢焦化氢技术同比发达国家较为落后，技术落后带来的是对我国生态环境的污染范围广、程度深的影响；为了解决好高污染行业持续性发展与环境治理保护之间的矛盾冲突，迫在眉睫；我国钢铁行业发展面临的主要的两大问题是耗能高和天然气短缺；高化学能或廉价的气体资源，如焦炉煤气的创新使用则是高炉炼铁的替代首选，但国内钢焦化氢生产工艺技术单一，建设成本较高，故对焦炉煤气转化氢能的生产工艺进行完善亟待解决；目前一些现有工艺的CO2排放高，环境保护落实不到位，亟待解决降碳减排的任务。
发明内容
针对上述情况，本发明旨在通过对钢焦化氢工艺流程进行升级创新，严格控制碳排放，保持与环境污染治理工作的步伐一致；通过调整原料配比以及相关设备参数，优化焦炉煤气化氢提纯流程；依托本发明的十大生产工艺步骤，降低碳排放，提炼清洁度高的还原氢气，供应钢铁冶炼；在现有焦炉热工结构的基础上，进行空气、煤气贫化的工艺优化改造，以尽可能改善燃烧室立火道内煤气的燃烧状况；细化并完善PSA-H2工艺过程，发明了独特的钢焦化氢生产工艺循环过程，提高生产利用率，把控氢气纯度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
进一步地，所述焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：50～70份；
N2：0～10份；
CO：0～10份；
CO2：0～10份；
CH4：10～30份；
C2H6：0～5份；
C2H4：0～5份；
C3H8：0～1份；
C3H6：0～1份；
3-丁二烯：0～1份；
环戊二烯：0～1份；
O2：0～1份；
H2S：0～300份；
总有机硫：0～300份。
进一步地，所述电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为70～90KV。
进一步地，过滤温度为10～40℃，压缩温度为60～90℃，所述分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
进一步地，所述H2S吸收脱除的压力范围为0～0.6Mpa，所述TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为180～220℃，冷却时间310～350分钟至30～50℃，所述再生过程的压力为0.2～0.6MPa。
进一步地，所述离心压缩工艺的进口温度为30～40℃，所述离心压缩工艺的出口温度为100～120℃，所述脱氧精脱硫工艺的加热温度为330～350℃，压力为3.7～3.8MPa。
进一步地，所述MDEA溶液的组成为：
MDEA：40～50份；活化剂：1～5份；水：50～60份。
进一步地，所述焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3000～3500kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
进一步地，所述高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，所述高炉炼铁温度为1300～1500℃，铁水温度为1200～1300℃，压力值为460～480Kpa。
进一步地，所述制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，所述高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
进一步地，所述转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，所述钢锭再轧制成各种钢材。
进一步地，所述转炉炼钢温度为1500～1600℃，压力值为微负压。
进一步地，所述PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
进一步地，所述PSA-H2的压力为3.3～3.5Mpa，进料速度为66000～68000NM3/h。
进一步地，所述高纯度氢气＞99.999%。
采用上述本发明取得的有益效果如下：
（1）通过改进钢焦化氢生产工艺流程，严格控制碳排放，保持与环境污染治理工作的步伐一致；
（2）对钢焦化氢工艺流程进行升级创新，通过调整原料配比以及相关设备参数，优化焦炉煤气化氢提纯流程；
（3）依托本发明的十大生产工艺步骤，降低碳排放，提炼清洁度高的还原氢气，供应钢铁冶炼；
（4）在现有焦炉热工结构的基础上，进行空气、煤气贫化的工艺优化改造，以尽可能改善燃烧室立火道内煤气的燃烧状况；
（5）细化并完善PSA-H2工艺过程，把控氢气纯度，完成我国钢焦化氢技术突破；
（6）发明了独特的钢焦化氢生产工艺循环过程，提高生产利用率，把控氢气纯度；
（7）改型后的钢焦化氢生产工艺弥补了我国天然气短缺的现实性问题，解决了我国在该领域内的技术短板，能够降低炼钢建设成本，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明中新型钢焦化氢的工艺流程图；
图2为本发明中新型钢焦化氢生产的乙二醇XRD图；
图3为本发明中新型钢焦化氢中高炉喷煤工艺流程图。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
实施例1
本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
其中，焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：59份；
N2：3份；
CO：5份；
CO2：3份；
CH4：19份；
C2H6：0.5份；
C2H4：0.5份；
C3H8：0.005份；
C3H6：0.005份；
3-丁二烯：0.005份；
环戊二烯：0.005份；
O2：0.3份；
H2S：50份；
总有机硫：50份。
其中，电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为70KV。
其中，过滤温度为10℃，压缩温度为60℃，分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
其中，H2S吸收脱除的压力范围为0.1Mpa，TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为180℃，冷却时间310分钟至30℃，再生过程的压力为0.2MPa。
其中，离心压缩工艺的进口温度为30℃，离心压缩工艺的出口温度为100℃，脱氧精脱硫工艺的加热温度为330℃，压力为3.7MPa。
其中，MDEA溶液的组成为：
MDEA：40份；活化剂：1份；水：50份。
其中，焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3000kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
其中，高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，高炉炼铁温度为1300℃，铁水温度为1200℃，压力值为460Kpa。
其中，制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
其中，转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，钢锭再轧制成各种钢材。
其中，转炉炼钢温度为1500℃，压力值为微负压。
其中，PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
其中，PSA-H2的压力为3.3Mpa，进料速度为66000NM3/h。
其中，高纯度氢气＞99.999%。
实施例2
本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
其中，焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：61份；
N2：3份；
CO：8份；
CO2：4份；
CH4：23份；
C2H6：0.7份；
C2H4：1份；
C3H8：0.005份；
C3H6：0.005份；
3-丁二烯：0.005份；
环戊二烯：0.005份；
O2：0.6份；
H2S：90份；
总有机硫：90份。
其中，电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为75KV。
其中，过滤温度为20℃，压缩温度为68℃，分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
其中，H2S吸收脱除的压力范围为0.2Mpa，TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为190℃，冷却时间320分钟至35℃，再生过程的压力为0.3MPa。
其中，离心压缩工艺的进口温度为32℃，离心压缩工艺的出口温度为105℃，脱氧精脱硫工艺的加热温度为335℃，压力为3.72MPa。
其中，MDEA溶液的组成为：
MDEA：42份；活化剂：2份；水：52份。
其中，焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3100kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
其中，高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，高炉炼铁温度为1350℃，铁水温度为1220℃，压力值为465Kpa。
其中，制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
其中，转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，钢锭再轧制成各种钢材。
其中，转炉炼钢温度为1520℃，压力值为微负压。
其中，PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
其中，PSA-H2的压力为3.35Mpa，进料速度为66500NM3/h。
其中，高纯度氢气＞99.999%。
实施例3
本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
其中，焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：63份；
N2：4份；
CO：8份；
CO2：4份；
CH4：23份；
C2H6：0.8份；
C2H4：1.5份；
C3H8：0.005份；
C3H6：0.005份；
3-丁二烯：0.005份；
环戊二烯：0.005份；
O2：0.6份；
H2S：100份；
总有机硫：100份。
其中，电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为80KV。
其中，过滤温度为28℃，压缩温度为78℃，分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
其中，H2S吸收脱除的压力范围为0.4Mpa，TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为200℃，冷却时间330分钟至40℃，再生过程的压力为0.4MPa。
其中，离心压缩工艺的进口温度为35℃，离心压缩工艺的出口温度为110℃，脱氧精脱硫工艺的加热温度为340℃，压力为3.75MPa。
其中，MDEA溶液的组成为：
MDEA：44份；活化剂：3份；水：56份。
其中，焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3300kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
其中，高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，高炉炼铁温度为1400℃，铁水温度为1260℃，压力值为470Kpa。
其中，制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
其中，转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，钢锭再轧制成各种钢材。
其中，转炉炼钢温度为1560℃，压力值为微负压。
其中，PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
其中，PSA-H2的压力为3.4Mpa，进料速度为67000NM3/h。
其中，高纯度氢气＞99.999%。
实施例4
本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
其中，焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：65份；
N2：5份；
CO：9份；
CO2：5份；
CH4：25份；
C2H6：0.9份；
C2H4：1.8份；
C3H8：0.005份；
C3H6：0.005份；
3-丁二烯：0.005份；
环戊二烯：0.005份；
O2：0.8份；
H2S：130份；
总有机硫：150份。
其中，电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为85KV。
其中，过滤温度为40℃，压缩温度为90℃，分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
其中，H2S吸收脱除的压力范围为0.5Mpa，TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为210℃，冷却时间340分钟至40℃，再生过程的压力为0.5MPa。
其中，离心压缩工艺的进口温度为30～40℃，离心压缩工艺的出口温度为115℃，脱氧精脱硫工艺的加热温度为345℃，压力为3.78MPa。
其中，MDEA溶液的组成为：
MDEA：48份；活化剂：4份；水：58份。
其中，焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3400kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
其中，高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，高炉炼铁温度为1450℃，铁水温度为1280℃，压力值为475Kpa。
其中，制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
其中，转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，钢锭再轧制成各种钢材。
其中，转炉炼钢温度为1580℃，压力值为微负压。
其中，PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
其中，PSA-H2的压力为3.45Mpa，进料速度为67500NM3/h。
其中，高纯度氢气＞99.999%。
实施例5
本发明提供了一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
其中，焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：65份；
N2：5份；
CO：9份；
CO2：5份；
CH4：25份；
C2H6：1份；
C2H4：2份；
C3H8：0.005份；
C3H6：0.005份；
3-丁二烯：0.005份；
环戊二烯：0.005份；
O2：0.8份；
H2S：150份；
总有机硫：200份。
其中，电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为90KV。
其中，过滤温度为40℃，压缩温度为90℃，分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液。
其中，H2S吸收脱除的压力范围为0.6Mpa，TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为220℃，冷却时间350分钟至50℃，再生过程的压力为0.6MPa。
其中，离心压缩工艺的进口温度为40℃，离心压缩工艺的出口温度为120℃，脱氧精脱硫工艺的加热温度为350℃，压力为3.8MPa。
其中，MDEA溶液的组成为：
MDEA：50份；活化剂：5份；水：60份。
其中，焦炉煤气配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3500kal/Nm3，贫化降低高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
其中，高炉炼铁的工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统，高炉炼铁温度为1500℃，铁水温度为1300℃，压力值为480Kpa。
其中，制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
其中，转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，钢锭再轧制成各种钢材。
其中，转炉炼钢温度为1600℃，压力值为微负压。
其中，PSA-H2包括以下工艺过程：
吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
其中，PSA-H2的压力为3.5Mpa，进料速度为68000NM3/h。
其中，高纯度氢气＞99.999%。
不同气体的火焰传播浓度极限
不同气体的火焰传播浓度的试验条件为：0.1Mpa，20℃。
表1不同气体的火焰传播浓度极限
如图1、图2、图3和表1所示，本发明实施例中碳排放量明显低于现有技术，生产工艺效率明显高于现有技术，说明本发明的钢焦化氢生产工艺流程严格控制碳排放，通过调整原料配比以及相关设备参数，优化了焦炉煤气化氢提纯工艺流程。
采用本发明提供的一种减少碳排放新型钢焦化氢及其生产工艺，通过改进钢焦化氢生产工艺流程，本发明通过对钢焦化氢工艺流程进行升级创新，严格控制碳排放；依托本发明的十大生产工艺步骤，降低碳排放，提炼清洁度高的还原氢气；在现有焦炉热工结构的基础上，进行空气、煤气贫化的工艺优化改造，以尽可能改善燃烧室立火道内煤气的燃烧状况；细化并完善PSA-H2工艺过程，发明了独特的钢焦化氢生产工艺循环过程，提高生产利用率，把控氢气纯度，完成我国钢焦化氢技术突破。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤一：将焦炉煤气送往焦炉煤气电捕焦工序进行除尘和焦油脱除，剩余的焦炉煤气送往焦化厂进一步加工利用；
步骤二：将步骤一进行除尘和焦油脱除后的焦炉煤气依次经过过滤、压缩、分离净化步序；
步骤三：将所述步骤二得到的产物进行H2S吸收脱除；
步骤四：将所述步骤三得到的产物进行TSA除杂工艺，吸附焦油、萘、苯、氨及HCN和少量的硫，吸附饱和后的产物转入再生过程；
步骤五：将所述步骤四得到的焦炉煤气进行离心压缩工艺；
步骤六：将所述步骤五得到的产物进行脱氧精脱硫工艺，并对脱氧精脱硫中的反应热和压缩热回收利用；
步骤七：将所述步骤六处理的焦炉煤气送往MDEA溶液脱碳，脱除焦炉煤气中的二氧化碳；
步骤八：将所述步骤七分离的产物进一步脱除水分、二氧化碳和重烃，在LNG冷箱内分离甲烷、氮气和一氧化碳，所述分离的LNG作为商品销售，所述分离的氢气送到PSA-H2进行提纯，得到纯净的氢气并用于制备乙二醇，对逆放气和冲洗解吸气加压0.8MPa.G，外送钢厂做还原气，所述还原气用作高炉炼铁的原料；
步骤九：将所述步骤八中产生的氢气一部分进行高炉炼铁，所述高炉炼铁中产出物铁水直接用于转炉炼钢，产生的转炉煤气用于制备化工产品，所述制备化工产品过程中产生二氧化碳可送到转炉炼钢中使用；
步骤十：将所述步骤八中产生的氢气一部分进一步提纯净化后用于加氢站中以便氢能汽车的使用。
2.根据权利要求1所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述焦炉煤气包括下述重量份配比的原料：
H2：50～70份；
N2：0～10份；
CO：0～10份；
CO2：0～10份；
CH4：10～30份；
C2H6：0～5份；
C2H4：0～5份；
C3H8：0～1份；
C3H6：0～1份；
3-丁二烯：0～1份；
环戊二烯：0～1份；
O2：0～1份；
H2S：0～300份；
总有机硫：0～300份。
3.根据权利要求2所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于：所述电捕焦工序中使用电捕焦油器型号为X-11001A/B，电压为70～90KV，过滤温度为10～40℃，压缩温度为60～90℃，所述分离成分为硫化氢、粉尘的酸性洗涤液，所述H2S吸收脱除的压力范围为0～0.6Mpa，所述TSA除杂工艺的进料速度为单系列60000NM3/h，加热温度为180～220℃，冷却时间310～350分钟至30～50℃，所述再生过程的压力为0.2～0.6Mpa，所述离心压缩工艺的进口温度为30～40℃，所述离心压缩工艺的出口温度为100～120℃，所述脱氧精脱硫工艺的加热温度为330～350℃，压力为3.7～3.8MPa。
4.根据权利要求3所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述MDEA溶液的组成为：
MDEA：40～50份；活化剂：1～5份；水：50～60份。
5.根据权利要求4所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于：所述焦炉煤气按比例配入高炉煤气，调整高炉煤气热值为3000～3500kal/Nm3，贫化降低所述高炉煤气中的氢气含量，降低燃料在立火道内的燃烧速度，杂质更少的高炉煤气代替部分焦炉煤气，焦炉煤气中排放的SO2、NOx降低，水汽比例降低。
6.根据权利要求5所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述高炉炼铁工艺流程包括以下过程：上料系统、冷却系统、送风系统、炉前渣铁系统、煤气处理系统、煤粉喷吹系统。
7.根据权利要求6所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于：所述制备乙二醇过程中产生的二氧化碳用于高炉炼铁中进行炉后底吹，所述高炉炼铁生产的高炉煤气直接用于焦炉。
8.根据权利要求7所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述转炉炼钢的工艺包括以下过程：废钢入炉，倒入铁水加入适量的造渣材料，吹入氧气和高温的铁水，除去硫、磷杂质后出钢，钢水注入钢水包里，同时加入脱氧剂，钢水合格后，浇铸成铸件或钢锭，所述钢锭再轧制成各种钢材。
9.根据权利要求8所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于，所述PSA-H2包括以下工艺过程：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、五均降、六均降、七均降、顺放、逆放、冲洗解析、七均升、六均升、五均升、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升。
10.根据权利要求9所述的一种减少碳排放新型钢焦化氢的生产工艺，其特征在于：所述高纯度氢气＞99.999%。
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