本發(fā)明涉及煤氣資源化利用領域，尤其是一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、鋼鐵行業(yè)是co2排放大戶，碳排放約占全國的15%，其中的副產煤氣（高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣）是主要的排碳來源。目前，通過發(fā)電、燃燒等途徑對其進行利用不僅造成資源的浪費，還污染了環(huán)境。因此提高煤氣資源利用率，降低碳排放成為鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

2、鋼化聯(lián)產不僅能使鋼廠副產煤氣得到高效利用，同時可以促進化工原料多元供應，最重要的是能將鋼鐵行業(yè)排放的碳元素固定，實現(xiàn)降碳的目標。鋼鐵行業(yè)發(fā)展鋼化聯(lián)產重點聚焦于將鋼廠副產煤氣中有效組分（h2、co、co2、ch4等）分離提純作為原料，合成化工產品如甲醇、乙醇、乙二醇、尿素等。甲醇作為化工原料和綠色燃料應用廣泛，市場容量大，通過鋼化聯(lián)產將鋼廠煤氣分離提純co2和h2，合成高值品甲醇是降碳增效的有效途徑。

3、公開號cn116397062a的專利申請?zhí)峁┝艘环N近零碳排放的高爐長流程鋼化聯(lián)產工藝及其系統(tǒng)，該方法中高爐煤氣經變壓吸附脫碳分離出解吸氣和脫碳氣體；解吸氣經液化精餾提純得液態(tài)二氧化碳；脫碳氣體一部分回用高爐，另一部分與精制轉爐煤氣、經輕烴轉化過的焦爐煤氣混合分離出co+n2、h2物流，用于合成乙二醇。該工藝及其系統(tǒng)通過鋼焦融合、鋼化聯(lián)產把“碳”排放固化為液態(tài)二氧化碳產品；但沒有將co2直接進行固定為高值品，增加了co2后續(xù)處理工序。

4、公開號cn116947619a的專利申請?zhí)峁┝艘环N富甲烷氣體經干重整及羰基合成制醋酸的工藝及系統(tǒng)，該方法以富甲烷氣和co2為原料，經過干重整反應、co2分離、co分離、甲醇合成、羰基化合成等工序獲得醋酸產品。該工藝及系統(tǒng)充分利用富甲烷氣體制醋酸，降低了傳統(tǒng)制備醋酸工藝過程中溫室氣體co2的排放；但co2原料氣來源未知，工序流程較長，且未針對鋼廠煤氣進行有效處理。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種煤氣各組分循環(huán)高效利用的高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法；本發(fā)明還提供了一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用系統(tǒng)。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明方法所采取的技術方案包括下述步驟：

3、（1）將高爐煤氣經凈化脫硫處理后，進行co2分離提純，獲得富co2產品氣和貧co2氣；所述貧co2氣進行co分離提純，獲得1#富co產品氣和貧碳氧化物尾氣；

4、（2）焦爐煤氣經凈化分離后進行甲烷化反應，然后對氣體進行分離，獲得富甲烷氣以及富h2氣體；

5、（3）所述富co2產品氣與富甲烷氣進行干重整反應，獲得合成氣；所述合成氣分離出部分co，獲得2#富co產品氣和貧co產品氣；

6、（4）將貧co產品氣進行甲醇合成，獲得甲醇產品；

7、（5）所述1#富co產品氣、2#富co產品氣以及富h2氣體混合后回噴高爐進行循環(huán)利用。

8、進一步的，所述步驟（1），富co2產品氣中co2含量＞85vol%，1#富co產品氣中co含量＞85vol%。

9、進一步的，所述步驟（2），富甲烷氣中ch4含量＞85vol%，富h2氣體中h2含量＞80vol%。

10、進一步的，所述步驟（3），2#富co產品氣中co含量＞90vol%，貧co產品氣中氫碳摩爾比為2～2.8:1。

11、進一步的，所述步驟（4），甲醇合成產生的甲醇弛放氣返回甲醇合成過程。

12、進一步的，所述步驟（1），貧碳氧化物尾氣返回煤氣管網(wǎng)。

13、本發(fā)明系統(tǒng)所采取的技術方案是：包括凈化脫硫裝置、co2分離提純裝置、一號變壓吸附裝置、凈化分離裝置、甲烷化裝置、二號變壓吸附裝置、干重整反應裝置、三號變壓吸附裝置、甲醇合成裝置、精餾裝置、壓縮機、一號混氣裝置、二號混氣裝置和高爐；所述高爐煤氣管網(wǎng)通過管路依次連通凈化脫硫裝置和co2分離提純裝置，co2分離提純裝置的貧co2氣出口連通一號變壓吸附裝置的入口、富co2氣出口連通一號混氣裝置，一號變壓吸附裝置的富co氣出口通過二號混氣裝置連通高爐的煤氣入口；所述焦爐煤氣管網(wǎng)通過管路依次連通凈化分離裝置、甲烷化裝置和二號變壓吸附裝置，二號變壓吸附裝置的富h2氣出口連通二號混氣裝置的入口、富甲烷氣出口連通一號混氣裝置的入口；所述一號混氣裝置的出口依次連通干重整反應裝置和三號變壓吸附裝置，三號變壓吸附裝置的貧co氣出口依次連通甲醇合成裝置和精餾裝置；所述三號變壓吸附裝置的富co氣出口連通二號混氣裝置的入口；所述壓縮機提供動力。

14、進一步的，所述三號變壓吸附裝置和甲醇合成裝置之間還設有三號混氣裝置；所述甲醇合成裝置的弛放氣出口連通三號混氣裝置的入口。

15、進一步的，所述一號變壓吸附裝置的尾氣出口連通煤氣管網(wǎng)。

16、采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發(fā)明以高爐煤氣中的co2和焦爐煤氣甲烷化得到的富甲烷氣為原料進行干重整，得到的合成氣分離部分co后合成甲醇產品，解決了鋼鐵廠高爐煤氣co2大量排放的難題，并進行了高值化利用。本發(fā)明所述高爐煤氣分離的co、合成氣分離的?co，以及焦爐煤氣甲烷化產生的富氫氣體回噴高爐，實現(xiàn)了鋼廠煤氣各有效組分循環(huán)高效利用，工藝流程簡單，并且從源頭對高爐工序進行了降碳。本發(fā)明在降低co2排放的同時，實現(xiàn)了煤氣各有效組分循環(huán)高效利用，提高了鋼廠經濟效益，對“雙碳”目標的實現(xiàn)具有重要的意義。

技術特征：

1.一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于，其包括下述步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于：所述步驟（1），富co2產品氣中co2含量＞85vol%，1#富co產品氣中co含量＞85vol%。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于：所述步驟（2），富甲烷氣中ch4含量＞85vol%，富h2氣體中h2含量＞80vol%。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于：所述步驟（3），2#富co產品氣中co含量＞90vol%，貧co產品氣中氫碳摩爾比為2～2.8:1。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于：所述步驟（4），甲醇合成產生的甲醇弛放氣返回甲醇合成過程。

6.根據(jù)權利要求1-5任意一項所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法，其特征在于：所述步驟（1），貧碳氧化物尾氣返回煤氣管網(wǎng)。

7.一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：包括凈化脫硫裝置、co2分離提純裝置、一號變壓吸附裝置、凈化分離裝置、甲烷化裝置、二號變壓吸附裝置、干重整反應裝置、三號變壓吸附裝置、甲醇合成裝置、精餾裝置、壓縮機、一號混氣裝置、二號混氣裝置和高爐；所述高爐煤氣管網(wǎng)通過管路依次連通凈化脫硫裝置和co2分離提純裝置，co2分離提純裝置的貧co2氣出口連通一號變壓吸附裝置的入口、富co2氣出口連通一號混氣裝置，一號變壓吸附裝置的富co氣出口通過二號混氣裝置連通高爐的煤氣入口；所述焦爐煤氣管網(wǎng)通過管路依次連通凈化分離裝置、甲烷化裝置和二號變壓吸附裝置，二號變壓吸附裝置的富h2氣出口連通二號混氣裝置的入口、富甲烷氣出口連通一號混氣裝置的入口；所述一號混氣裝置的出口依次連通干重整反應裝置和三號變壓吸附裝置，三號變壓吸附裝置的貧co氣出口依次連通甲醇合成裝置和精餾裝置；所述三號變壓吸附裝置的富co氣出口連通二號混氣裝置的入口；所述壓縮機提供動力。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：所述三號變壓吸附裝置和甲醇合成裝置之間還設有三號混氣裝置；所述甲醇合成裝置的弛放氣出口連通三號混氣裝置的入口。

9.根據(jù)權利要求7或8所述的一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：所述一號變壓吸附裝置的尾氣出口連通煤氣管網(wǎng)。

技術總結
本發(fā)明公開了一種高爐煤氣與焦爐煤氣合成甲醇的綜合利用方法及系統(tǒng)，包括下述步驟：（1）將高爐煤氣經凈化脫硫處理后，進行CO<subgt;2</subgt;分離提純，獲得富CO<subgt;2</subgt;產品氣和貧CO<subgt;2</subgt;氣；所述貧CO<subgt;2</subgt;氣進行CO分離提純，獲得1#富CO產品氣和貧碳氧化物尾氣；（2）焦爐煤氣經凈化分離后進行甲烷化反應，然后對氣體進行分離，獲得富甲烷氣以及富H<subgt;2</subgt;氣體；（3）所述富CO<subgt;2</subgt;產品氣與富甲烷氣進行干重整反應，獲得合成氣；所述合成氣分離出部分CO，獲得2#富CO產品氣和貧CO產品氣；（4）將貧CO產品氣進行甲醇合成，獲得甲醇產品；（5）所述1#富CO產品氣、2#富CO產品氣以及富H<subgt;2</subgt;氣體混合后回噴高爐進行循環(huán)利用。本方法及系統(tǒng)在降低CO<subgt;2</subgt;排放的同時，實現(xiàn)了煤氣各有效組分循環(huán)高效利用。

技術研發(fā)人員：王改榮,趙素興,張彩東,李蘭杰,田志強,李鵬陽,紀恒,韓星,李仁國,白佳佩
受保護的技術使用者：河北河鋼材料技術研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9