CN206607265U - 转炉煤气利用系统 - Google Patents

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薛逊
曹志成
冯鲁兴
唐敬坤
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Abstract

本实用新型公开了一种转炉煤气利用系统，所述转炉煤气利用系统包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；甲醇合成塔，所述脱碳塔的出口与所述甲醇合成塔的进口相连。本实用新型实施例的转炉煤气利用系统，将转炉煤气通过变换、脱碳工艺后用于合成甲醇，转炉炼钢与甲醇生产设备进行耦合，既可经济有效的利用转炉煤气，降低CO2排放，避免煤制气中的H2S使甲醇催化剂中毒，又可降低煤制气设备投资及甲醇生产所需的能源消耗。

Description

转炉煤气利用系统
技术领域
本实用新型属于煤化工技术领域，具体而言，涉及一种转炉煤气利用系统。
背景技术
转炉炼钢在吹炼期间会产生大量煤气，其温度达1400℃-1600℃，转炉煤气中CO的含量达到60-85％，其发热值达7MJ/M3以上，由于煤气温度和CO含量高，出炉口后遇到空气就立即燃烧。相关技术中，对转炉煤气的利用主要有以下几种方式：(1)将煤气随意燃烧后经降温、除尘后放散，这种方式不仅浪费了大量资源还会造成严重的环境污染；(2)煤气回收利用，比如分离CO2富集CO，CO的分离复杂，会残余大量的N2，且CO仅作燃料，应用范围窄，可回收的煤气量少，即吨钢回收煤气只有70m3，单位发热值只有5MJ/m3左右。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种转炉煤气利用系统，所述转炉煤气利用系统可将转炉煤气用于生产甲醇。
根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统，包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；甲醇合成塔，所述脱碳塔的出口与所述甲醇合成塔的进口相连。
根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统，将转炉煤气通过变换、脱碳工艺后用于合成甲醇，转炉炼钢与甲醇生产设备进行耦合，既可经济有效的利用转炉煤气，降低CO2排放，避免煤制气中的H2S使甲醇催化剂中毒，又可降低煤制气设备投资及甲醇生产所需的能源消耗。
根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统，所述锅炉为余热锅炉，且所述转炉的排气口通过排气管与所述余热锅炉的换热器相连，且换热后的转炉煤气输入所述转化炉。
根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统，还包括：洗涤塔，所述洗涤塔串联在所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口之间。
根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统，所述脱碳塔内放置有碱性溶液。
根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统，还包括：冷却装置，所述冷却装置的进口与所述甲醇合成塔的出口相连。
根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统，精馏装置，所述精馏装置的进口与所述冷却装置的出口相连。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统的结构示意图；
附图标记：
转炉煤气利用系统100，
转炉1，锅炉2，换热器2a，转化炉3，洗涤塔4，脱碳塔5，甲醇合成塔9，精馏装置10。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参考图1描述根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统100。
如图1所示，根据本实用新型一个实施例的转炉煤气利用系统100包括转炉1、锅炉2、转化炉3、脱碳塔5和甲醇合成塔9。
其中，转炉1上可以设有排气管，以排出转炉煤气，转炉煤气的主要成分为CO、CO2和N2，锅炉2可以产生水蒸气H2O，转炉1的排气口与转化炉3相连，以将转炉煤气通入到转化炉3内，锅炉2的出气口与转化炉3相连，以将水蒸气通入到转化炉3内，转化炉3内可以为高温环境，以使转炉煤气中的CO与H2O反应得到CO2和H2，化学方程式为CO+H2O＝CO2+H2，即部分的CO将H2O还原得到H2。
转化炉3的出口与脱碳塔5的进口相连，脱碳塔5用于去除CO2，即转化后的混合气体通过管道输送到脱碳塔5内，以去除混合气体中的CO2，可选地，脱碳塔5内可以放置有碱性溶液，脱碳原理：CO2+碱性溶液＝碳酸盐液，转炉煤气经过变换、脱碳、可以得到以CO、H2、N2为主的气体，还包含少量CO2、H2O。
脱碳塔5的出口与甲醇合成塔9的进口相连，以在甲醇合成塔9内合成甲醇CH3OH，反应式：CO+2H2＝CH3OH，CO2+3H2＝CH3OH+H2O。
根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统100，将转炉煤气通过变换、脱碳工艺后用于合成甲醇，转炉炼钢与甲醇生产设备进行耦合，既可经济有效的利用转炉煤气，降低CO2排放，避免煤制气中的H2S使甲醇催化剂中毒，又可降低煤制气设备投资及甲醇生产所需的能源消耗。
根据本实用新型的一个优选实施例的转炉煤气利用系统100，如图1所示，锅炉2可以为余热锅炉，且转炉1的排气口通过排气管与余热锅炉的换热器2a相连，且换热后的转炉煤气输入转化炉3。
也就是说，转炉1的高温排气管与余热锅炉的换热器2a相连，烟气经过高温排气管输入到余热锅炉的换热器2a来加热锅炉2以生产水蒸气，将换热后的转炉煤气再与水蒸气通过管道输入转化炉3加热反应。通过利用转炉煤气的高温显热进行余热锅炉的加热，充分利用了转炉煤气的显热，整个转炉煤气利用系统100的能效更高。
根据本实用新型的一个实施例的转炉煤气利用系统100，转炉1输出的转炉煤气与锅炉2输出的水蒸气的比例可调。换言之，转炉煤气变换所需水蒸气量可以根据甲醇生产所要求的参数可调，以使甲醇的生产效率高。比如，锅炉2的输出管路上可以设有调节阀。
根据本实用新型的一个优选实施例的转炉煤气利用系统100，如图1所示，还包括：洗涤塔4，洗涤塔4可以串联在转化炉3的出口与脱碳塔5的进口之间。这样，可以去除转换后的气体中的粉尘等杂质，防止污染后续的设备。
根据本实用新型的一个优选实施例的转炉煤气利用系统100，还可以包括冷却装置，冷却装置的进口与甲醇合成塔9的出口相片，冷却装置用于分离出液态的CH3OH与剩余气体。
可以理解的是，合成后的甲醇从甲醇合成塔9出来后通过冷却装置的降温可以以液态形式存在，这样未反应的N2、H2、CO2、CO等气体的大部分被去除。
进一步地，转炉煤气利用系统100还包括：精馏装置10，精馏装置10可以布置在冷却装置后，精馏装置10的进口与冷却装置的出口相连，精馏装置10用于精馏液态的CH3OH。液体甲醇中溶解有少量的未反应气体，通过降低压力可以将这部分未反应气体解析出来，这样可以去除杂质获得纯甲醇。
下面描述根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统100的一个具体的实施例。
将120t转炉煤气经高温管道进入余热锅炉的换热器2a，转炉煤气经过高温烟气管输入余热锅炉的换热器2a来加热锅炉2以生产水蒸气，将换热后的转炉煤气与水蒸气通过管道输入高温转化炉3加热，并对部分CO进行转换，120t转炉煤气量26400Nm3/h(煤气成分如表1所示)，加入水蒸气量8910kg/h，变换转炉煤气成分，转换后的混合气体送入洗涤塔4洗涤，洗涤后的混合煤气通过管道输送至脱碳塔5进行脱除二氧化碳的脱碳处理，脱碳原理：CO2+碱液＝碳酸盐液，脱碳处理后的气体用送入甲醇合成塔9塔合成甲醇，反应式：CO+2H2＝CH3OH，CO2+3H2＝CH3OH+H2O，合成后的甲醇从甲醇合成塔9塔出来冷却、低压精馏去除未反应的N2、H2、CO2、CO等杂质，获得产品纯甲醇。120t转炉煤气年产甲醇65万t。
表1转炉煤气主要成分及含量
成分 CO CO2 N2
含量，％ 63 22 15
综上所述，根据本实用新型实施例的转炉煤气利用系统100，可以有效地利用转炉煤气的显热，且实现了转炉炼钢与甲醇生产设备的耦合，既可经济有效地利用转炉煤气，又可降低甲醇生产的投资和能源消耗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种转炉煤气利用系统，其特征在于，包括：
转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；
脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；
甲醇合成塔，所述脱碳塔的出口与所述甲醇合成塔的进口相连。
2.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，所述锅炉为余热锅炉，且所述转炉的排气口通过排气管与所述余热锅炉的换热器相连，且换热后的转炉煤气输入所述转化炉。
3.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：洗涤塔，所述洗涤塔串联在所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口之间。
4.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，所述脱碳塔内放置有碱性溶液。
5.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：冷却装置，所述冷却装置的进口与所述甲醇合成塔的出口相连。
6.根据权利要求5所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：精馏装置，所述精馏装置的进口与所述冷却装置的出口相连。
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