CN216427224U - 钢厂煤气的处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了钢厂煤气的处理系统，该处理系统包括：预处理单元，所述预处理单元用于对钢厂煤气进行预处理，以分别排出含有CO、CH₄、H₂的工艺气和含有CO₂的混合气；重整单元，该重整单元用于将混合气中的CO₂重整为含有CO和H₂的重整气；分离单元，该分离单元用于将工艺气和重整气中的CO、CH₄、H₂等气体分离；转化单元，该转化单元用于将所述分离单元分离的CO转化为液相产品。使用本申请的系统，可以将钢厂煤气中的有效组分分离出来，作为原料进行深加工，混合气中的二氧化碳也可以进行重整，并进一步转化为一氧化碳，以便进行深加工。本申请开辟了原料气的高值转化利用途径，避免直接燃烧带来的二氧化碳过度排放。

Description

钢厂煤气的处理系统

技术领域

本申请涉及环保生产领域，更具体地说，涉及一种钢厂煤气的处理系统。

背景技术

我国钢铁企业在高炉炼铁、转炉炼钢和电炉炼钢环节能够产生大量的可燃气体，其中的主要成分是一氧化碳。钢厂煤气，其统计产量高达1000亿立方米/月以上。现有技术中，钢厂针对钢厂煤气的处理和应用主要包括袋式除尘去除颗粒物，再经过TRT余压发电后，送往高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电等单元流程用作燃料。钢厂煤气的使用方式是利用煤气中具有热值的一氧化碳、甲烷和氢气，使其直接燃烧为钢厂的各种加热炉和发电单元提供热量。这样简单的钢厂煤气的利用方式会导致钢厂每年排放的二氧化碳含量居高不下，这无疑为我国的碳达峰和碳中和推进工作带来不利影响。

因此，如何提高钢厂煤气的高值使用并减少碳排放成为本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种钢厂煤气的处理系统，以实现钢厂煤气的高值转化利用并减少碳排放。

根据本申请，提出了一种钢厂煤气的处理系统，其中，所述处理系统包括：预处理单元，所述预处理单元用于对所述钢厂煤气进行预处理，以分别排出含有CO、CH₄、H₂的工艺气和含有CO₂的混合气；重整单元，所述重整单元用于将所述混合气中的CO₂重整为含有CO和H₂的重整气；分离单元，所述分离单元用于将所述工艺气和所述重整气中的CO、CH₄、H₂分离；转化单元，所述转化单元用于将所述分离单元分离的CO转化为液相产品。

可选的，所述分离单元包括变压吸附设备。

可选的，所述预处理单元包括：换热设备，所述换热设备用于使所述钢厂煤气与换热介质换热，以降低所述钢厂煤气的温度并输出高压蒸汽；除尘设备，所述除尘设备用于对降温后的所述钢厂煤气进行除尘处理；脱除设备，所述脱除设备用于对除尘后的所述钢厂煤气进行脱硫、脱水处理，以分离出所述工艺气。

可选的，所述预处理单元包括再生单元，所述再生单元用于使所述脱除设备产生的吸附有酸性气体的溶剂再生并排出所述混合气。

可选的，所述处理系统包括捕集单元，所述捕集单元连接所述再生单元和所述重整单元，以接收所述再生单元排放的所述混合气并将捕集的CO2输送至所述重整单元。

可选的，所述处理系统包括压缩单元，经所述除尘设备除尘的所述钢厂煤气通过所述压缩单元压缩后输送至所述脱除设备。

可选的，所述重整单元连接于所述压缩单元，以通过所述压缩单元压缩所述重整气。

可选的，所述换热设备包括蒸汽输出管道，以输出高压蒸汽。

可选的，所述换热设备包括输入管道，所述输入管道连接于焦炉煤气管道、高炉煤气管道、转炉煤气管道、电炉煤气管道中的至少一者。

可选的，所述处理系统包括设置在所述分离单元和所述转化单元之间的缓冲单元，以缓冲从所述分离单元分离的CO。

根据本申请的技术方案，可以将钢厂煤气中的有效组分CO、CH₄、H₂从钢厂煤气中分离出来，作为原料进行深加工，混合气中的二氧化碳也可以进行重整，并进一步转化为一氧化碳，以便进行深加工。本申请的技术方案开辟了原料气的高值转化利用途径，避免直接燃烧带来的二氧化碳过度排放。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的钢厂煤气的处理系统的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

根据本申请的一个方面，提供一种钢厂煤气的处理系统，其中，所述处理系统包括：

预处理单元，所述预处理单元用于对所述钢厂煤气进行预处理，以分别排出含有CO、CH₄、H₂的工艺气和含有CO₂的混合气；

重整单元10，所述重整单元10用于将所述混合气中的CO₂重整为含有CO和H₂的重整气；

分离单元20，所述分离单元20用于将所述工艺气和所述重整气中的CO、CH₄、H₂分离；

转化单元30，所述转化单元30用于将所述分离单元分离的CO转化为液相产品。

利用本申请的处理系统，可以将钢厂煤气中的有效组分CO、CH₄、H₂从钢厂煤气中分离出来，作为原料进行深加工，混合气中的二氧化碳也可以进行重整，并进一步转化为一氧化碳，以便进行深加工。本申请的技术方案开辟了原料气的高值转化利用途径，避免直接燃烧带来的二氧化碳过度排放。

其中，分离单元20可以为各种适当形式，以便将工艺气和重整气中的CO、CH₄、H₂分离，从而将CO、CH₄、H₂分别作为原料各自利用。例如，CO可以用于后续的转化，CH₄和H₂可以用于单独收集作为原料气。或者，如下文所述，CH₄可以用于CO₂的重整。优选地，分离单元20可以包括变压吸附设备(例如PSA-CO装置)。其中，分离单元20还可以包括设置在变压吸附设备上游的脱氧设备，以便在对工艺气和重整气进行分离之前将其中少量的O₂进行脱除，避免影响原料气的安全性。

本申请中，预处理单元可以采用适当的设备及组合，以对钢厂煤气进行预处理，获得工艺气和混合气。例如，在本申请的优选实施方式中，所述预处理单元可以包括换热设备40、除尘设备50和脱除设备60。

其中，所述换热设备40用于使所述钢厂煤气与换热介质换热，以降低所述钢厂煤气的温度并输出高压蒸汽。经过换热设备40处理后，钢厂煤气可以降温到250℃以下，以便进行后续处理。由此，一方面可以降低钢厂煤气的温度，另一方面可以充分利用钢厂煤气中的显热，即利用输出的高压蒸汽，例如可以将高压蒸汽与钢厂现有的显热的利用方式直接驳接(如用于产生中高压蒸汽、蒸汽轮机发电)。为此，所述换热设备40可以包括蒸汽输出管道，以输出高压蒸汽。换热设备40可以为各种适当形式，例如可以为余热锅炉。

所述除尘设备50用于对降温后的所述钢厂煤气进行除尘处理。具体的，除尘设备50可以采用各种适当形式，例如可以包括高温布袋、旋风分离器、电除尘、金属缠绕过滤器或者喷淋塔等。其中，除尘后的钢厂煤气可以进行压缩处理，从而增加钢厂煤气的压力(例如将钢厂煤气的压力增加到3MPa左右)，以便输送。具体的，所述处理系统可以包括压缩单元(例如压缩机)，经所述除尘设备50除尘的所述钢厂煤气通过所述压缩单元压缩后输送至所述脱除设备60。另外，优选地，除尘设备50除尘后的钢厂煤气可以与重整气汇合后一起压缩。具体的，所述重整单元10连接于所述压缩单元，以通过所述压缩单元压缩所述重整气。

所述脱除设备60用于对除尘后的所述钢厂煤气进行脱硫、脱水处理，以分离出所述工艺气。具体的，脱硫可以采用低温甲醇洗(钢厂煤气的流量与低温甲醇的流量比为1：10～100，经处理后为塔顶气)和胺法脱硫工艺(胺液的流量与钢厂煤气的流量比为1：40～1：200)，处理后的钢厂煤气中硫含量<10ppm,二氧化碳<20ppm。脱硫后可以进行脱杂处理，以使脱杂后的工艺气中含量在20ppm以下的杂质例如H₃As、Hg和PH₃等被完全脱除，最后进行脱水处理，可以采用三甘醇脱水和分子筛脱水，将钢厂煤气中的水含量降至100ppm以下。

通过脱除设备60对钢厂煤气进行脱硫、脱水处理时，溶剂吸附含硫、含碳气体达到饱和状态，可以通过再生处理使溶剂能够循环利用。为此，如图1所示，所述预处理单元可以包括再生单元70，所述再生单元70用于使所述脱除设备60产生的吸附有含硫、含碳气体的溶剂再生并排出所述混合气。具体的，再生单元70可以包括再生塔，以通过加热吸附有含硫、含碳气体的溶剂实现溶剂的再生，再生塔的温度可以控制在40℃-110℃，混合气从再生塔的塔顶排出。

从再生单元70获得的混合气中，主要含有硫化物和CO₂。为便于对CO₂进行重整处理，所述处理系统包括捕集单元80，所述捕集单元80连接所述再生单元70和所述重整单元10，以接收所述再生单元70排放的所述混合气并将捕集的CO₂输送至所述重整单元10。捕集单元80用于去除混合气中的硫化物，可以采用液相捕集或固相捕集方式。

具体的，采用液相捕集方式的情况下，液相CO₂捕集采用络合铁硫磺回收溶液，捕集单元80包括气体吸收塔，在气体吸收塔内硫化氢以及少量的有机硫被碱性络合溶液固定在溶液中，CO₂由塔顶排出。捕集单元80还可以包括再生塔，从气体吸收塔回收的溶液进入再生塔，采用空气作为氧化剂将其中吸附的HS^-氧化为单质硫从再生塔底部排出。采用固相捕集方式的情况下，可以采用氧化铁脱硫吸附剂/或者氧化锌脱硫吸附剂对混合气进行处理。混合气中的硫化物和吸附剂发生化学反应进行吸附，从而除去硫化物。采用固相捕集方式的情况下，可以采用氧化铁脱硫吸附剂/或者氧化锌脱硫吸附剂对混合气进行处理。混合气中的硫化物和吸附剂发生化学反应进行吸附，从而除去硫化物。

捕集单元80可以通过对CO₂加压、冷凝等方式回收，回收的CO₂产品可以是高压CO₂气体或者干冰。

重整单元10用于将CO₂重整为含有CO和H₂的重整气。具体的，可以通过使CO₂配入CH₄来进行重整。在Ni系重整催化剂存在条件下，反应温度400℃～850℃，反应压力0.1Mpa～3Mpa，空速800h^-1～4000h^-1条件下进行重整反应：CO₂+CH₄→2CO+2H₂，反应生成CO和H₂。为此，可以利用分离单元20分离获得的CH₄，以进行重整处理。分离单元20可以设置为向重整单元10输送CH₄。

为确保向转化单元30平稳提供CO原料气，所述处理系统包括设置在所述分离单元20和所述转化单元30之间的缓冲单元，以缓冲从所述分离单元20分离的CO。缓冲单元可以为CO储气柜或者CO缓冲罐。分离单元20分离的CO可以首先输送至CO储气柜或者CO缓冲罐。

转化单元30可以采用各种适当形式，将CO原料气转化为液相产品。具体的，可以通过转化单元30将CO转化为含碳液体有机物例如甲酸、甲醇、甲酸甲酯等附加值较高的化工产品。根据所需转化的液相产品不同，转化单元30的具体设置可以相应调整。

例如，通过转化单元30将CO转化为甲酸的情况下，转化单元30可以包括甲醇羰基化单元和甲酸甲酯水解单元。甲酸甲酯水解单元包括精馏塔、水解反应单元和蒸馏塔。将CO通入甲醇羰基化单元中，并向甲醇羰基化单元中补充甲醇，采用甲醇钠作为催化剂，反应温度60℃～90℃，反应压力3MPa～6MPa，反应时间0.5h～2h，以发生反应：CO+CH₃OH→CH₃OOCH。随后，将甲醇羰基化单元获得的混合溶液输送到精馏塔进行精馏，甲酸甲酯由塔顶排出，进行冷却收集后，再进入水解反应单元。向水解反应单元补充水，以进行水解。水解反应单元产生的混合溶液进入精馏塔分离，甲醇由塔顶排出(可以继续进入甲醇羰基化单元)，甲酸由塔底产出。

本申请中，钢厂煤气可以包括各种来源，例如可以包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电路煤气等。各种来源可以以适当的比例混合并通过本申请的系统进行处理。具体的，所述换热设备40包括输入管道，所述输入管道连接于焦炉煤气管道、高炉煤气管道、转炉煤气管道、电炉煤气管道中的至少一者。

根据本申请的另一方面，提供一种钢厂煤气的处理方法，其中，所述处理方法包括：

对所述钢厂煤气进行预处理，以分别排出含有CO、CH₄、H₂的工艺气和含有CO₂的混合气；

将从所述混合气中收集的CO₂重整为含有CO和H₂的重整气；

将所述工艺气和所述重整气中的CO、CH₄、H₂分离；

将分离出的CO转化为液相产品。

使用本申请的方法，可以将钢厂煤气中的有效组分CO、CH₄、H₂从钢厂煤气中分离出来，作为原料进行深加工，混合气中的二氧化碳也可以进行重整，并进一步转化为一氧化碳，以便进行深加工。本申请的技术方案开辟了原料的高值转化利用途径，避免直接燃烧带来的二氧化碳过度排放。

本申请中，钢厂煤气可以为多路原料气的组合，原料气可以来自钢厂的各种炉型的高温煤气，也可以来自钢厂的煤气气柜。

其中，可以采用各种适当方式将工艺气和重整气中的CO、CH₄、H₂分离，从而将CO、CH₄、H₂分别作为原料各自利用。例如，CO可以用于后续的转化，CH₄和H₂可以用于单独收集作为原料气。或者，如下文所述，CH₄可以用于CO₂的重整。优选地，本申请方法中，通过变压吸附将所述工艺气和所述重整气中的CO、CH₄、H₂分离。具体的，可以使用变压吸附设备(例如PSA-CO装置)。其中，还可以在变压吸附设备上游设置脱氧设备，以便在对工艺气和重整气进行分离之前将其中少量的O₂进行脱除，避免影响原料气的安全性。

本申请中，可以采用适当的方式对钢厂煤气进行预处理，获得工艺气和混合气。例如，在本申请的优选实施方式中，可以对钢厂煤气进行换热、除尘、脱硫等预处理步骤。具体的：

可以使所述钢厂煤气与换热介质换热，以降低所述钢厂煤气的温度并输出高压蒸汽。经过换热处理后，钢厂煤气可以降温到250℃以下，以便进行后续处理。由此，一方面可以降低钢厂煤气的温度，另一方面可以充分利用钢厂煤气中的显热，即利用输出的高压蒸汽，例如可以将高压蒸汽与钢厂现有的显热的利用方式直接驳接(如用于产生中高压蒸汽、蒸汽轮机发电)。

随后，可以对降温后的所述钢厂煤气进行除尘处理。具体的，可以采用各种适当方式除尘，例如可以使用高温布袋、旋风分离器、电除尘、金属缠绕过滤器或者喷淋塔等。其中，除尘后的钢厂煤气可以进行压缩处理，从而增加钢厂煤气的压力(例如将钢厂煤气的压力增加到3MPa左右)，以便输送。

对除尘后的所述钢厂煤气可以进行脱硫、脱水处理，以分离出所述工艺气。具体的，脱硫可以采用低温甲醇洗(钢厂煤气的流量与低温甲醇的流量比为1：10～100，经处理后为塔顶气)和胺法脱硫工艺(胺液的流量与钢厂煤气的流量比为1：40～1：200)，处理后的钢厂煤气中硫含量<10ppm,二氧化碳<20ppm。脱硫后可以进行脱杂处理，以使脱杂后的工艺气中含量在20ppm以下的杂质例如H₃As、Hg和PH₃等被完全脱除，最后进行脱水处理，可以采用三甘醇脱水和分子筛脱水，将钢厂煤气中的水含量降至100ppm以下。

对钢厂煤气进行脱硫、脱水处理时，溶剂吸附含硫、含碳气体达到饱和状态，可以通过再生处理使溶剂能够循环利用。为此，可以使所述脱除设备产生的吸附有含硫、含碳气体的溶剂再生并排出所述混合气。具体的，可以使用再生塔进行再生处理，以通过加热吸附有含硫、含碳气体的溶剂实现溶剂的再生，再生塔的温度可以控制在40℃-110℃，混合气从再生塔的塔顶排出。

混合气中主要含有硫化物和CO₂。为便于对CO₂进行重整处理，对所述钢厂煤气进行预处理包括接收所述混合气并捕集CO₂，以对捕集的CO₂进行重整处理。捕集CO₂，也就是去除混合气中的硫化物，可以采用液相捕集或固相捕集方式。例如，可以采用络合铁硫回收工艺、金属氧化物(Fe₂O₃、ZnO)吸附工艺、以及ADA硫磺回收工艺等，其中也包含克劳斯硫磺回收或者克劳斯硫磺回收+SCOT串级硫磺回收工艺等。

具体的，采用液相捕集方式的情况下，液相CO₂捕集采用络合铁硫磺回收溶液，具体的，可以采用气体吸收塔和再生塔，在气体吸收塔内硫化氢以及少量的有机硫被碱性络合溶液固定在溶液中，CO₂由塔顶排出。从气体吸收塔回收的溶液进入再生塔，采用空气作为氧化剂将其中吸附的HS^-氧化为单质硫从再生塔底部排出。采用固相捕集方式的情况下，可以采用氧化铁脱硫吸附剂/或者氧化锌脱硫吸附剂对混合气进行处理。混合气中的硫化物和吸附剂发生化学反应进行吸附，从而除去硫化物。

捕集单元80可以通过对CO₂加压、冷凝等方式回收，回收的CO₂产品可以是高压CO₂气体或者干冰。

可以采用适当方式将CO₂重整为含有CO和H₂的重整气。具体的，可以通过使CO₂配入CH₄来进行重整。在Ni系重整催化剂存在条件下，反应温度400℃～850℃，反应压力0.1Mpa～3Mpa，空速800h^-1～4000h^-1条件下进行重整反应：CO₂+CH₄→2CO+2H₂，反应生成CO和H₂。为此，可以利用分离工艺气和重整气获得的CH₄，以进行重整处理。具体的，可以将所述工艺气和所述重整气中分离的CH₄配入CO₂进行重整处理。

重整单元10还可以采用CO₂、CH₄和水蒸汽的三重整方式进行重整反应CO₂+2CH₄+H₂O→3CO+5H₂。

为确保平稳提供CO原料气以进行转化，从工艺气和重整气分离的CO可以首先输送至CO储气柜或者CO缓冲罐。

可以采用各种适当方式将CO原料气转化为液相产品。具体的，可以将CO转化为含碳液体有机物例如甲酸、甲醇、甲酸甲酯等附加值较高的化工产品。根据所需转化的液相产品不同，转化所需的设备的具体设置可以相应调整。

例如，在将CO转化为甲酸的情况下，可以使用甲醇羰基化单元和甲酸甲酯水解单元。甲酸甲酯水解单元包括精馏塔、水解反应单元和蒸馏塔。将CO通入甲醇羰基化单元中，并向甲醇羰基化单元中补充甲醇，采用甲醇钠作为催化剂，反应温度60℃～90℃，反应压力3Mpa～6Mpa，反应时间0.5h～2h，以发生反应：CO+CH₃OH→CH₃OOCH。随后，将甲醇羰基化单元获得的混合溶液输送到精馏塔进行精馏，甲酸甲酯由塔顶排出，进行冷却收集后，再进入水解反应单元。向水解反应单元补充水，以进行水解。水解反应单元产生的混合溶液进入精馏塔分离，甲醇由塔顶排出(可以继续进入甲醇羰基化单元)，甲酸由塔底产出。

下面参考附图说明使用本申请处理系统对钢厂煤气进行处理的实施例

本申请中，钢厂煤气可以包括各种来源，例如可以包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电路煤气等。各种来源可以以适当的比例混合并通过本申请的系统和方法进行处理。

例如，钢厂煤气组成如下表1所示

表1

项目	焦炉煤气	高炉煤气	转炉煤气	电炉煤气
					CO<sub>2</sub>含量％	2.25	11.5	12	17.5
CO含量％	6.5	27.5	70	67.5
					H<sub>2</sub>含量％	57.5	2.75	1.1	6.5
CH<sub>4</sub>含量％	25	0.35	/	1.5
					N<sub>2</sub>含量％	5.5	57.5	12.5	5.5
O<sub>2</sub>含量％	0.55	0.3	0.3	0.5
					其他％	2.7	0.1	4.1	1.0

实施例1

钢厂煤气的体积比为0：6：3：1(焦炉煤气：高炉煤气：转炉煤气：电炉煤气)时，使用本申请的处理系统处理的总的煤气量为7.5╳10⁵Nm³/h。高炉煤气为4.5╳10⁵Nm³/h,转炉煤气为2.25╳10⁵Nm³/h,电炉煤气为7.5╳10⁴Nm³/h。钢厂煤气的压力为10Kpa～30Kpa，温度为850℃～1400℃。

换热设备40采用余热锅炉，将钢厂煤气的温度降低至170℃-250℃，并能够向外输出1MPa的蒸汽。随后，通过除尘设备50对钢厂煤气进行除尘，使钢厂煤气中的PM2.5降至2ppm。除尘后的钢厂煤气温度降低至室温-60℃，压力为20KPa。经过除雾器处理以确保钢厂煤气中不含游离水，随后通过压缩机对钢厂煤气进行压缩，以获得5MPa-6MPa的出口压力。

通过脱除设备60对钢厂煤气进行脱硫、脱水处理。进入脱除设备60的钢厂煤气中，CO₂含量12.25％，CO含量44.25％，H₂含量2.63％，CH₄含量0.36％，N₂含量38.8％，O₂含量0.32％，其他物质含量1.39％。采用胺溶液对钢厂煤气进行脱硫处理，胺液的流量与钢厂煤气的流量比为1：40-200。通过三甘醇脱水或者分子筛脱水，处理后钢厂煤气组成为CO含量51.24％，H₂的含量为3.04％，CH₄含量0.42％，N₂含量44.93％，O₂含量0.37％。

通过PSA-CO装置对上述组成的钢厂煤气进行变压吸附，PSA-CO装置在一个周期中，其吸附塔依次进行吸附、均压降压、顺放、逆向放压、抽真空、均压升压、终充压。得到合格的CO产品气送往储气柜90进行缓冲，再通过压缩机压缩至所需压力输送至转化单元30。

进入转化单元30的CO的体积流量为3.31╳10⁵Nm³/h，压力为6MPa。向转化单元30中补充甲醇，甲醇的补充量为402t/h。采用甲醇钠作为催化剂，催化剂的用量为0.3mol/L～0.5mol/L，反应温度60～90℃，反应压力3MPa～6MPa，反应时间0.5h～2h。所得混合溶液进入精馏塔进行精馏，甲酸甲酯由塔顶排出，进行冷却收集后，再进入水解反应单元。向水解单元补充的水量为226t/h。水解反应单元产生的混合溶液进入蒸馏塔进行分离，甲醇由塔顶排出，继续进入转化单元30循环使用，甲酸则由塔底产出。甲酸的产量为640t/h，甲酸的产量为500万吨/年，减少二氧化碳排放量661t/h，每年可减排二氧化碳528万吨。

分离单元20分离获得的H₂的流量为1.96╳10⁴Nm³/h，CH₄的流量为2.71╳10³Nm³/h。甲烷气体和氢气可以作为产品外输，也可进入下游工艺单元制备化工产品。

脱除设备60产生的吸附有含硫、含碳气体的溶剂通过再生单元70再生，再生塔温度控制在40～110℃，混合气由塔顶排出，其中CO₂的浓度为89.81％，含硫化合物的浓度为10.18％，混合气的流量为1.02╳10⁵Nm³/h。

混合气进入捕集单元80，其中可以采用络合铁脱硫及硫磺回收溶液，副产品硫磺产量为15.35t/h。采用氧化铁或者氧化锌作为脱硫剂副产物硫化亚铁和硫化锌的产量为42t/h和46.53t/h。从捕集单元80获得的气体主要为CO₂，气量为9.16╳10⁴Nm³/h，其中3.25╳10³Nm³/h的CO₂进入重整单元10与CH₄反应生成CO和氢气，CO和H₂的产量为5.42╳10³Nm³/h。另外的8.84╳10⁴Nm³/h的二氧化碳进行封存或者外排。该过程能减排二氧化碳6.43t/h，每年减少二氧化碳排放5.1万吨。

实施例2

使用与实施例1相似的方法处理钢厂煤气。其中：

钢厂煤气的体积比为0：6：3：1(焦炉煤气：高炉煤气：转炉煤气：电炉煤气)时，使用本申请的处理系统处理的总的煤气量为1.5╳10⁴Nm³/h。高炉煤气为9╳10³Nm³/h,转炉煤气为4.5╳10³Nm³/h,电炉煤气为1.5╳10³Nm³/h。钢厂煤气的压力为10Kpa～30Kpa，温度为850℃～1400℃。

进入转化单元30的CO的体积流量为6.62╳10³Nm³/h，压力为6MPa。向转化单元30中补充甲醇，甲醇的补充量为8.04t/h。采用甲醇钠作为催化剂，催化剂的用量为0.3mol/L～0.5mol/L，反应温度60～90℃，反应压力3MPa～6MPa，反应时间0.5h～2h。所得混合溶液进入精馏塔进行精馏，甲酸甲酯由塔顶排出，进行冷却收集后，再进入水解反应单元。向水解单元补充的水量为4.52t/h。水解反应单元产生的混合溶液进入蒸馏塔进行分离，甲醇由塔顶排出，继续进入转化单元30循环使用，甲酸则由塔底产出。甲酸的产量为12.8t/h，甲酸的产量为10万吨/年，减少二氧化碳排放量13.22t/h，每年可减排二氧化碳10.6万吨。

分离单元20分离获得的H₂的流量为392Nm³/h，CH₄的流量为54Nm³/h。甲烷气体和氢气可以作为产品外输，也可进入下游工艺单元制备化工产品。

脱除设备60产生的吸附有含硫、含碳气体的溶剂通过再生单元70再生，再生塔温度控制在40～110℃，混合气由塔顶排出，其中CO₂的浓度为89.81％，含硫化合物的浓度为10.18％，混合气的流量为2╳10³Nm³/h。

混合气进入捕集单元80，其中可以采用络合铁脱硫及硫磺回收溶液，副产品硫磺产量为307kg/h。采用氧化铁或者氧化锌作为脱硫剂副产物硫化亚铁和硫化锌的产量为840kg/h和931kg/h。从捕集单元80获得的气体主要为CO₂，气量为1.8╳10³Nm³/h，其中65Nm³/h的CO₂进入重整单元10与CH₄反应生成CO和氢气，CO和H₂的产量为108Nm³/h。另外的1735Nm³/h的二氧化碳进行封存或者外排。该过程能减排二氧化碳0.13t/h，每年减少二氧化碳排放1040吨。

实施例3

使用与实施例1相似的方法处理钢厂煤气。其中：

钢厂煤气的体积比为3：3：3：1(焦炉煤气：高炉煤气：转炉煤气：电炉煤气)时，使用本申请的处理系统处理的总的煤气量为1.5╳10⁴Nm³/h。焦炉煤气为4.5╳10³Nm³/h,高炉煤气为4.5╳10³Nm³/h,转炉煤气为4.5╳10³Nm³/h,电炉煤气为1.5╳10³Nm³/h。钢厂煤气的压力为10Kpa～30Kpa，温度为850℃～1400℃。

通过脱除设备60对钢厂煤气进行脱硫、脱水处理。进入脱除设备60的钢厂煤气中，CO₂含量9.48％，CO含量37.95％，H₂含量19.06％，CH₄含量7.76％，N₂含量23.2％，O₂含量0.40％，其他物质含量2.37％。采用胺溶液对钢厂煤气进行脱硫处理，采用低温甲醇对粗煤气进行脱硫处理，钢厂煤气的流量与低温甲醇的流量比为1：10～100。通过三甘醇脱水或者分子筛脱水，处理后钢厂煤气组成为CO含量42.94％，H₂的含量为21.57％，CH₄含量8.78％，N₂含量26.25％，O₂含量0.45％。

进入转化单元30的CO的体积流量为5.69╳10³Nm³/h，压力为6MPa。向转化单元30中补充甲醇，甲醇的补充量为6.91t/h。采用甲醇钠作为催化剂，催化剂的用量为0.3mol/L～0.5mol/L，反应温度60～90℃，反应压力3MPa～6MPa，反应时间0.5h～2h。所得混合溶液进入精馏塔进行精馏，甲酸甲酯由塔顶排出，进行冷却收集后，再进入水解反应单元。向水解单元补充的水量为3.89t/h。水解反应单元产生的混合溶液进入蒸馏塔进行分离，甲醇由塔顶排出，继续进入转化单元30循环使用，甲酸则由塔底产出。甲酸的产量为11t/h，甲酸的产量为8.8万吨/年，减少二氧化碳排放量11.36t/h，每年可减排二氧化碳9.09万吨。

分离单元20分离获得的H₂的流量为2859Nm³/h，CH₄的流量为116.4Nm³/h。甲烷气体和氢气可以作为产品外输，也可进入下游工艺单元制备化工产品。

脱除设备60产生的吸附有含硫、含碳气体的溶剂通过再生单元70再生，再生塔温度控制在40～110℃，混合气由塔顶排出，其中CO₂的浓度为80％，含硫化合物的浓度为20％，混合气的流量为1.78╳10³Nm³/h。

混合气进入捕集单元80，其中可以采用络合铁脱硫及硫磺回收溶液，副产品硫磺产量为546kg/h。采用氧化铁或者氧化锌作为脱硫剂副产物硫化亚铁和硫化锌的产量为1493kg/h和1656kg/h。从捕集单元80获得的气体主要为CO₂，气量为1.42╳10³Nm³/h，其中140Nm³/h的CO₂进入重整单元10与CH₄反应生成CO和氢气，CO和H₂的产量为108Nm³/h。另外的1150Nm³/h的二氧化碳进行封存或者外排。该过程能减排二氧化碳0.28t/h，每年减少二氧化碳排放2237吨。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：

预处理单元，所述预处理单元用于对所述钢厂煤气进行预处理，以分别排出工艺气和混合气；

重整单元（10），所述重整单元（10）用于将所述混合气中的CO₂重整为重整气；

分离单元（20），所述分离单元（20）用于将所述工艺气和所述重整气中的CO、CH₄、H₂分离；

转化单元（30），所述转化单元（30）用于将所述分离单元分离的CO转化为液相产品。

2.根据权利要求1所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述分离单元（20）包括变压吸附设备。

3.根据权利要求1所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述预处理单元包括：

换热设备（40），所述换热设备（40）用于使所述钢厂煤气与换热介质换热，以降低所述钢厂煤气的温度并输出高压蒸汽；

除尘设备（50），所述除尘设备（50）用于对降温后的所述钢厂煤气进行除尘处理；

脱除设备（60），所述脱除设备（60）用于对除尘后的所述钢厂煤气进行脱硫、脱水处理，以分离出所述工艺气。

4.根据权利要求3所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述预处理单元包括再生单元（70），所述再生单元（70）用于使所述脱除设备（60）产生的溶剂再生并排出所述混合气。

5.根据权利要求4所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括捕集单元（80），所述捕集单元（80）连接所述再生单元（70）和所述重整单元（10），以接收所述再生单元（70）排放的所述混合气并将捕集的CO₂输送至所述重整单元（10）。

6.根据权利要求4或5所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括压缩单元，经所述除尘设备（50）除尘的所述钢厂煤气通过所述压缩单元压缩后输送至所述脱除设备（60）。

7.根据权利要求6所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述重整单元（10）连接于所述压缩单元，以通过所述压缩单元压缩所述重整气。

8.根据权利要求3所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述换热设备（40）包括蒸汽输出管道，以输出高压蒸汽。

9.根据权利要求3所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述换热设备（40）包括输入管道，所述输入管道连接于焦炉煤气管道、高炉煤气管道、转炉煤气管道、电炉煤气管道中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的钢厂煤气的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括设置在所述分离单元（20）和所述转化单元（30）之间的缓冲单元，以缓冲从所述分离单元（20）分离的CO。

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