焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法

2023-09-20 20:40:10 1

專利名稱：焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法
技術領域：
本發明涉及甲醇的製備技術領域，尤其是一種利用焦爐氣提氫和轉爐氣製備甲醇技術中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法。
背景技術：
在全球經濟一體化條件下，受國際市場焦炭及鋼鐵產品需求的驅使，全國各地的煉焦及鋼鐵產業都得到了高速發展。鋼鐵產業的高速發展帶動了經濟發展，同時也產生很多廢氣汙染環境，鋼鐵產業產生的廢氣主要有焦爐氣、轉爐氣和高爐氣，這些氣體如果未採 取回收治理措施和綜合利用，會導致環境受到較嚴重的破壞，這個問題已經引起社會的高
度關注。轉爐氣中含有大量的CO2和CO，這些是合成化學品的寶貴原料。現在煉鋼裝置產生的轉爐氣絕大部分都是直接送火炬放空，產生大量的二氧化碳廢氣直接排入大氣，不僅嚴重影響當地的環境空氣品質，影響到周邊的民眾生活及生態環境，同時也嚴重浪費了資源。從可持續發展戰略角度考慮，將這部分資源進行合理有效的綜合利用是變廢為寶、化害為利的重要舉措，也是實現循環經濟和可持續發展的有效途徑。通過甲醇工藝的引入，可為今後焦化工業萎縮時企業轉入新能源生產和化學工業生產打下基礎，實現可持續發展，同時能夠有效減排二氧化碳，實現低碳經濟。目前國內外有兩套焦爐氣和轉爐氣制甲醇裝置，一套為焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇裝置，一套為焦爐氣添加轉爐氣制甲醇裝置。焦爐氣添加轉爐氣制甲醇裝置的焦爐氣預淨化和轉爐氣淨化採用變溫吸附工藝，但在轉爐氣變溫吸附的再生時再生介質用的是蒸汽，冷吹介質用的是氮氣。焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇裝置中，焦爐氣預淨化和轉爐氣淨化同樣採用變溫吸附工藝，在轉爐氣變溫吸附的再生時再生介質用的也是蒸汽，冷吹介質用的是焦爐氣提純後的氫氣。這兩套裝置都沒有將焦爐氣變溫吸附的再生和轉爐氣變溫吸附的再生結合起來考慮，同時再生熱量未充分利用。這裡提到的變溫吸附是一種氣體的淨化方法，即變溫吸附淨化需要經過常溫吸附、加熱再生和冷吹降溫三個布驟，一般有三個及以上的吸附器，未淨化的氣體在常溫狀態下進入一個及以上吸附器，其中的雜質被吸附在吸附劑上，淨化後的氣體送去後系統；吸附了雜質的吸附劑需要加熱再生，這時將再生介質加熱到再生需要的溫度後送入吸附器，吸附劑上的雜質脫附到再生介質中，含雜質的再生介質經水冷後送出系統，再生後的吸附器溫度較高，需要用冷吹氣將其冷吹降溫，到常溫後又可以繼續吸附。冷吹氣根據系統情況可以為惰性氣體，也可以是淨化後氣體等等。轉爐氣淨化一般都採用變溫吸附工藝，其中吸附劑再生通常是採用蒸汽直接加熱再生，也就是轉爐氣通過吸附器時轉爐氣中的硫、磷、砷等雜質吸附到吸附劑上，淨化後的轉爐氣進入後系統，吸附了雜質的吸附劑需要用蒸汽再生，即用達到再生溫度的蒸汽送入吸附器，將吸附劑上吸附的雜質脫附到蒸汽中，脫附後的吸附劑經冷吹後循環使用，再生過程中的含雜質蒸汽經水冷卻後排出，但因排出的廢水含有硫、磷、砷等雜質，需要送水處理系統處理後才能外排。這樣的轉爐氣淨化需要外供蒸汽，同時吸附劑再生時的熱量也未加以有效利用，還需要對再生時產生的廢水進行處理。

發明內容
為解決以上技術問題，本發明的目的是提供一種轉爐氣淨化吸附劑再生沒有廢水產生並利用轉爐氣淨化吸附劑再生所含熱量的新方法，使焦爐氣變溫吸附的再生和轉爐氣變溫吸附的再生結合起來，有效利用焦爐氣變壓吸附提氫系統的解吸氣作焦爐氣預淨化時變溫吸附的再生氣和轉爐氣淨化時變溫吸附的再生氣，並有效利用吸附劑再生的所含熱量，節約能源，同時沒有廢水產生。本發明中解決技術問題的焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的 方法，包括焦爐氣變壓吸附提氫系統的解吸氣、轉爐氣變溫吸附器、加熱器、冷卻器和焦爐氣預淨化吸附器，其特徵在於以下步驟
步驟一一部分解吸氣進入已完成加熱再生的轉爐氣變溫吸附器(1)，冷吹，加熱器
(5)再對此解吸氣進行加熱，加熱後進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器(2)中成氣體A ;步驟二 另一部分解吸氣進入已完成加熱再生的焦爐氣吸附器(3)，冷吹後成氣體B ；步驟三A、B兩部分氣體混合，混合氣經加熱器(6)加熱，再進入到焦爐氣預淨化需要再生的吸附器(4)中對其進行加熱再生，再生後的氣體經過冷卻器(7)後送燃料氣管網。所述轉爐氣變溫吸附器的表壓力為20 40KPa。所述步驟一中轉爐氣變溫吸附器的再生溫度40 180°C。所述步驟二和步驟三中再生時焦爐氣預淨化的吸附器表壓力為10 30KPa。所述步驟一中焦爐氣預淨化的吸附器的再生溫度50_150°C。表壓力值和再生溫度根據吸附劑的不同相應確定。本發明中的變溫吸附，使氣體中的組分在吸附劑中的吸附容量隨溫度變化，在常溫下被吸附劑吸附，在高溫下脫吸，從而達到分離氣體中組分的目的。本發明的技術方案在轉爐氣成品系統中處於變溫吸附的再生階段。本發明中的解析氣是焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇裝置或焦爐氣添加轉爐氣制甲醇裝置中，焦爐氣經過預吸附處理進行焦爐氣變溫吸附提氫時生成。部分解吸氣先進入已完成加熱再生的轉爐氣變溫吸附器，對其進行冷吹，同時解吸氣被加熱，然後再對此解吸氣進行加熱，加熱到轉爐氣變溫吸附器需要的再生溫度，進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器對其加熱再生；此時的熱量可提供轉爐氣變溫吸附生成所需淨化後轉爐氣和再生過程所用。使焦爐氣變溫吸附的再生和轉爐氣變溫吸附的再生結合起來，同時再生熱量充分利用。另一部分解吸氣進入已完成加熱再生的焦爐氣吸附器，對其進行冷吹，同時解吸氣被加熱，這兩部分解吸氣混合，再經加熱器加熱到焦爐氣預淨化吸附器需要的再生溫度，進入到焦爐氣預淨化需要再生的吸附器對其進行加熱再生，再生後的解吸氣經水冷後送出系統等步驟。
與現有技術相比，本發明的有益效果是
(1)採用焦爐氣變壓吸附提氫後的解吸氣作為再生氣再生轉爐氣吸附劑，減少了蒸汽的使用，同時避免了蒸汽直接再生產生的廢水，減少了三廢排放。(2)將解吸氣先作為冷吹氣冷吹再生後的吸附器後再加熱後作再生氣，同時因轉爐氣吸附劑的再生溫度較高，用轉爐氣吸附劑的再生氣再用於焦爐氣預淨化吸附劑的再生，減少焦爐氣預淨化吸附劑的再生加熱熱源，達到節能降耗的目的。焦爐氣變溫吸附和轉爐氣變溫吸附再生的氣源共用一個，並通過本發明中的技術方案，使轉爐氣變溫吸附高溫再生氣能作為焦爐氣變溫吸附再生時的加熱氣，從而節省轉爐氣變溫吸附高溫再生氣冷卻水消耗，同時節省焦爐氣變溫吸附再生時所需的蒸汽。


圖I為本發明的流程示意圖· 圖2為本發明工藝流程圖
其中1、2是轉爐氣變溫吸附器，3、4是焦爐氣預淨化變溫吸附器，5.加熱器，6.冷卻器，8-15為解吸氣管線
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於下述實施例
一種利用轉爐氣吸附再生熱量回收的方法，主要包括焦爐氣變壓吸附提氫的解吸氣部分先進入已完成加熱再生的轉爐氣變溫吸附器，對其進行冷吹，然後再對此解吸氣進行加熱，加熱到轉爐氣變溫吸附器需要的再生溫度，進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器對其加熱再生；另一部分解析氣先進入已完成加熱再生的焦爐氣預淨化吸附器，對其進行冷吹，然後兩種解吸氣混合，再經加熱器加熱到焦爐氣預淨化吸附器需要的再生溫度，進入到焦爐氣預淨化需要再生的吸附器對其進行加熱再生，再生後的解吸氣經水冷後送去燃料系統。本發明的技術方案在轉爐氣成品系統中處於變溫吸附的再生階段。本發明中的解析氣是焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇裝置或焦爐氣添加轉爐氣制甲醇裝置中，焦爐氣經過預吸附處理進行焦爐氣變溫吸附提氫時生成。部分解析氣先進入已完成加熱再生的焦爐氣預淨化吸附器，對其進行冷吹然後再經過加熱，溫度到轉爐氣變溫吸附器需要的再生溫度時，進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器對其加熱再生；此時的熱量可提供轉爐氣變溫吸附生成所需淨化後轉爐氣和再生過程所用。使焦爐氣變溫吸附的再生和轉爐氣變溫吸附的再生結合起來，同時再生熱量充分利用。由此，焦爐氣變溫吸附和轉爐氣變溫吸附再生的氣源共用一個，並通過本發明中的技術方案，使轉爐氣變溫吸附高溫再生氣能作為焦爐氣變溫吸附再生時的加熱氣，從而節省轉爐氣變溫吸附高溫再生氣冷卻水消耗，同時節省焦爐氣變溫吸附再生時所需的蒸汽。圖2中焦爐氣變壓吸附提氫的解析氣壓力為20 40KPa(表壓)，溫度20 40°C，管線8的溫度為20 40°C，進入已完成再生的轉爐氣變溫吸附器I對其進行冷吹，冷吹後管線9的解析氣溫度為40 180°C，進入轉爐氣再生加熱器5，管線10的解析氣溫度250 350°C，然後進入需要再生的轉爐氣變溫吸附器2對其加熱再生，管線的解析氣溫度50 150°C;出焦爐氣預淨化吸附器3的冷吹解析氣管線的解析氣溫度為40 180°C，與管線11混合後進入焦爐氣預淨化再生加熱器6，管線13的解析氣溫度200 30(TC，然後進入需要再生的焦爐氣預淨化吸附器4對其加熱再生，管線14的解析氣溫度50 150°C，最後進入水冷器7，管線15的解析氣溫度 40°C去燃料氣管網。實施例I
本實施例的轉爐氣吸附再生熱量回收流程如下
焦爐氣變壓吸附提氫的解吸氣流量 23000Nm3/h (以10萬噸/年焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇計)，壓力為30KPa，溫度為40°C。其流程如圖I所示。進入已完成再生的轉爐氣變溫吸附器I進行冷吹的解吸氣流量3000Nm3/h，溫度40°C，轉爐氣變溫吸附器I溫度 350°C，冷吹後解吸氣溫度約 180°C，進入轉爐氣再生加熱器5被加熱到 350°C，然後進入需要再生的轉爐氣變溫吸附器2對其加熱再生，出口解吸氣溫度 350°C ;進焦爐氣預淨化吸附器3的解吸氣流量3000Nm3/h，溫度40°C，焦爐氣預淨化吸附器3溫度 300°C，出焦爐氣預淨化吸附器3的冷吹解吸氣溫度為 130°C，混合後進入焦爐氣預淨化再生加熱器6，解吸氣被加熱到 30(TC，然後進入需要再生的焦爐氣預淨化吸附器4對其加熱再生，出口解吸氣溫度 300°C，最後進入水冷器7被冷卻到 40°C去燃料氣管網。該實施例中採用焦爐氣變壓吸附提氫解吸氣再生轉爐氣吸附劑，與現有裝置直接用蒸汽再生相比，減少廢水排放 O. 6t/h ;將轉爐氣再生解吸氣用於焦爐氣預淨化吸附劑再生與轉爐氣再生解吸氣直接水冷流程相比，節約加熱蒸氣 O. lt/h。實施例2
本實施例的轉爐氣吸附再生熱量回收流程如下
焦爐氣變壓吸附提氫的解吸氣流量 16000Nm3/h (以7萬噸/年焦爐氣提氫和轉爐氣制甲醇計)，壓力為40KPa，溫度為40°C。進入已完成再生的轉爐氣變溫吸附器I進行冷吹的解吸氣流量2200Nm3/h，溫度400C，轉爐氣變溫吸附器I溫度 320°C，冷吹後解吸氣溫度約 170°C，進入轉爐氣再生加熱器5被加熱到 320°C，然後進入需要再生的轉爐氣變溫吸附器2對其加熱再生，出口解吸氣溫度 320°C ;進焦爐氣預淨化吸附器3的解吸氣流量2500Nm3/h，溫度40°C，焦爐氣預淨化吸附器3溫度 250°C，出焦爐氣預淨化吸附器3的冷吹解吸氣溫度為 100°C，混合後進入焦爐氣預淨化再生加熱器6，解吸氣被加熱到 250°C，然後進入需要再生的焦爐氣預淨化吸附器4對其加熱再生，出口解吸氣溫度 250°C，最後進入水冷器7被冷卻到 40°C去燃料氣管網。該實施例中採用焦爐氣變壓吸附提氫解吸氣再生轉爐氣吸附劑，與現有裝置直接用蒸汽再生相比，減少廢水排放 O. 45t/h;將轉爐氣再生解吸氣用於焦爐氣預淨化吸附劑再生與轉爐氣再生解吸氣直接水冷流程相比，節約加熱蒸氣 O. 08t/h。
權利要求
1.焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，包括焦爐氣變壓吸附提氫系統的解吸氣、轉爐氣變溫吸附器、加熱器、冷卻器和焦爐氣預淨化吸附器，其特徵在於以下步驟 步驟一一部分解吸氣進入已完成加熱再生的轉爐氣變溫吸附器(1)，冷吹，加熱器(5)再對此解吸氣進行加熱，加熱後進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器(2)中成氣體A ; 步驟二 另一部分解吸氣進入已完成加熱再生的焦爐氣吸附器(3)，冷吹後成氣體B ； 步驟三A、B兩部分氣體混合，混合氣經加熱器(6)加熱，再進入到焦爐氣預淨化需要再生的吸附器(4)中對其進行加熱再生，再生後的氣體經過冷卻器(7)後送燃料氣管網。
2.根據權利要求I中焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，其特徵在於步驟一中轉爐氣變溫吸附器的再生溫度40 180°C。
3.根據權利要求I中焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，其特徵在於步驟一中再生時轉爐氣變溫吸附器表壓力為20 40KPa。
4.根據權利要求I中焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，其特徵在於步驟二和步驟三中再生時焦爐氣預淨化的吸附器表壓力為10 30KPa。
5.根據權利要求I中焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，其特徵在於步驟一中焦爐氣預淨化的吸附器的再生溫度50-150°C。
全文摘要
本發明涉及甲醇的製備技術領域，尤其是焦爐氣和轉爐氣制甲醇中轉爐氣吸附再生熱量利用的方法，主要包括焦爐氣變壓吸附提氫的解吸氣部分先進入已完成加熱再生的轉爐氣變溫吸附器，對其進行冷吹後被加熱到轉爐氣變溫吸附器需要的再生溫度，進入到需要再生的轉爐氣變溫吸附器對其加熱再生；另一部分解吸先進入已完成加熱再生的焦爐氣預淨化吸附器，對其進行冷吹；兩種解吸氣混合，經加熱器加熱到焦爐氣預淨化吸附器需要的再生溫度，進入到焦爐氣預淨化需要再生的吸附器對其進行加熱再生，再生後的解吸氣經水冷後送出。本發明使焦爐氣變溫吸附的再生和轉爐氣變溫吸附的再生結合起來，有效利用吸附劑再生的所含熱量，節約能源，沒有廢水產生。
文檔編號C07C29/151GK102941075SQ20121043705
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者蹇守華, 黃維柱, 王小勤 申請人:四川天一科技股份有限公司