一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用矿热炉煤气生产化工产品甲醇的工艺，依次按照下述步骤进行：除尘、煤气冷却、气柜、煤气压缩、精脱硫、变换、脱碳、CO2液化、合成气压缩、甲醇合成、氢回收、甲醇精馏，最终获得甲醇成品，其甲醇回收率≥98％，精甲醇产品中水的质量含量≤0.1％，0℃，101.3kPa条件下沸程≤0.8℃，蒸发残渣质量≤0.001％。本发明专利技术利用高CO含量的矿热炉煤气生产化工产品甲醇，为矿热炉煤气的利用提供了新的途径，有效解决了铁合金生产企业的环保问题。具有工艺流程先进、可靠，综合能耗低，经济效益高的优点。

A process for producing methanol from submerged arc furnace gas

The invention discloses a process for producing chemical product methanol by using submerged arc furnace gas, which proceeds in turn in the following steps: dust removal, gas cooling, gas holder, gas compression, fine desulfurization, conversion, decarbonization, CO2 liquefaction, synthesis gas compression, methanol synthesis, hydrogen recovery, methanol distillation, and finally obtains methanol product, its A. The recovery of alcohol is more than 98%. The quality of water in refined methanol product is less than 0.1%. The boiling range is less than 0.8%. The quality of evaporation residue is less than 0.001%. The invention produces chemical product methanol by using high CO content ore furnace gas, provides a new way for the utilization of ore furnace gas, and effectively solves the environmental protection problem of ferroalloy production enterprises. It has the advantages of advanced and reliable technological process, low comprehensive energy consumption and high economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺
本专利技术涉及工业尾气综合利用技术，更具体地说，涉及一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺。
技术介绍
矿热炉又称为电弧电炉或电阻电炉，主要用于生产锰铁、硅猛、硅铁、铬铁等铁合金产品。我国是铁合金生产大国，产能和产量均位居世界第一，2016年我国铁合金产量高达3558.8万吨。为了促进铁合金行业结构调整和优化升级，中国人民共和国工业和信息化部于2015年12月10日公布了《铁合金、电解金属锰行业规范条件》，规范条件中指出锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁矿热炉应采用全封闭型，镍铁矿热炉采用矮烟罩封闭或全封闭型，并同步配套煤气综合利用设施。矿热炉在冶炼铁合金过程中会产生大量的煤气，采用全密闭式矿热炉生产1t铁合金可产生700～1200Nm3的矿热炉煤气。矿热炉煤气的主要成分为CO，其含量约为65～90％，此外还含有H2(3％～6％)、CO2(9％～14％)、N2(7％～15％)等。矿热炉煤气的发热值较高，因此矿热炉煤气可用于工业燃气。当没有合适的燃气用户时，矿热炉煤气只能通过点天灯烧掉，不仅造成资源的浪费，而且污染环境。目前，根据我国环保政策的要求，部分企业考虑利用矿热炉煤气发电。受发电上网费用高等因素的影响，企业获得的利润少，经济效益差。无论是作为工业燃气还是用来发电，利用的都是矿热炉煤气的可燃性，并没有对其化学组成及性质进行充分的利用。如果能针对矿热炉煤气CO含量高的特点，利用矿热炉煤气作为化工原料，生产甲醇等化工产品及其下游产品，将极大的扩宽矿热炉煤气的利用途径，具有极好的经济性以及市场竞争力。专利CN203940751U《一种矿热炉尾气回收余热发电系统》公开了一种利用矿热炉尾气进行发电的方法，该方法的主要内容是回收余热以及经净化处理的矿热炉尾气燃烧发电。专利CN102160954A《用于化工产品生产的密闭矿热炉尾气净化方法》公开了一种净化矿热炉尾气的方法，该方法利用气固分离装置、密闭水洗净化装置、密闭脱水装置、变压吸附装置对出矿热炉顶部的煤气进行净化处理，经该方法处理后的矿热炉煤气粉尘量少，能够作为化工产品生产的原料气体。但该方法对于利用矿热炉煤气生产某一种具体的化工产品的工艺路线没有提及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，针对矿热炉煤气高CO含量的特点以及甲醇合成对气体成分的要求，提供一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现：一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺，包括以下步骤：(1)除尘：采用电捕或吸附过滤对矿热炉中的粉尘和焦油杂质进行脱除，除尘后的矿热炉煤气送至煤气冷却装置；(2)煤气冷却：将矿热炉煤气的温度降至35～40℃，冷却后的矿热炉煤气进入缓冲和稳压气柜；(3)气柜：控制缓冲时间为20～30min，出气柜的矿热炉煤气送至煤气压缩装置；(4)煤气压缩：进入煤气压缩机的矿热炉煤气压力为0.003～0.02MPaG，压缩机最终出口压力为1.8～4.0MPaG，送至精脱硫装置；(5)精脱硫：采用水解法或加氢转化法脱除矿热炉煤气中的有机硫，再采用氧化锌脱硫技术对矿热炉煤气中的无机硫进行脱除，控制处理后的煤气中总硫含量低于0.1ppm，以满足变换催化剂和甲醇合成催化剂对硫含量的要求，脱硫后的矿热炉煤气送至变换装置；(6)变换：采用中温或低温变换工艺技术，使煤气中的CO与水蒸汽发生变换反应生成H2和CO2，变换炉操作温度范围为210～450℃，变换催化剂采用Fe-Cr系或Cu-Zn系催化剂，控制CO转化率为60～80％，变换气先经废热回收器进行热量回收，副产0.5～3.9MPaG饱和蒸汽，再经进出口换热器预热进入变换炉的原料气，变换气温度降至170～200℃，该变换气经锅炉给水预热器、脱盐水预热器进一步回收热量后，再用空冷器、循环水冷却器进行冷却，温度降至40℃，送至脱碳装置；(7)脱碳：采用湿法脱碳技术对变换气中的CO2进行脱除，在吸收塔内，变换气与脱碳溶液逆流接触，变换气中的CO2被溶液所吸收，脱碳净化气送至合成气压缩装置，脱碳净化气体摩尔组成满足(H2-CO2)/(CO+CO2)＝1.60～2.05，吸收CO2后的脱碳富液经加热脱除CO2再生后循环利用；(8)CO2液化：脱碳富液经加热脱除的CO2进行净化、压缩，制得纯度≥99.0％的液化CO2产品；(9)合成气压缩：将甲醇合成新鲜气和循环气压缩至甲醇合成所需的压力，甲醇合成新鲜气由脱碳净化气和氢回收装置回收的氢气混合而成，气体摩尔组成满足(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.05～2.15，进入合成气压缩机的新鲜气压力为1.3～3.2MPaG，循环气压力为5.2～7.0MPaG，压缩机最终出口压力为6.0～8.0MPaG，合成气压缩出口气体送至甲醇合成反应器；(10)甲醇合成：采用低压法甲醇合成工艺，合成塔操作温度范围为180～300℃，操作压力范围为5.5～8.0MPaG，甲醇合成反应器产生的粗甲醇送至甲醇精馏装置，未反应的气体大部分作为循环气送至合成气压缩装置循环利用，少部分作为弛放气送至氢回收装置；(11)氢回收：采用膜分离或变压吸附法回收弛放气中的氢气，氢气回收率≥85％，回收的氢气送至合成气压缩装置，与脱碳净化气混合形成甲醇合成新鲜气；(12)甲醇精馏：采用由三塔或四塔精馏工艺，甲醇回收率≥98％，精甲醇产品质量满足GB338-2011优等品的技术要求,甲醇中水的质量含量≤0.1％，沸程(0℃，101.3kPa)≤0.8℃，蒸发残渣质量≤0.001％。如上所述步骤(1)中进入除尘装置的矿热炉煤气中粉尘和焦油总含量为20～50mg/Nm3，温度范围为150～180℃，压力范围为5～20kPa，除尘处理后控制矿热炉煤气中的粉尘和焦油总含量低于5mg/Nm3。如上所述步骤(2)矿热炉煤气的冷却降温采用间接冷却方式，通过脱盐水与矿热炉煤气，和循环水与矿热炉煤气二次逆流间接冷却换热，以满足后序矿热炉煤气进气柜的温度要求。如上所述步骤(3)缓冲和稳压气柜采用低压立式气柜对矿热炉煤气进行缓冲和稳压。如上所述步骤(4)压缩机采用往复式压缩机或离心式压缩机对矿热炉煤气进行加压，压缩机采用电机或者汽轮机驱动。如上所述步骤(5)水解法是在150～250℃的温度条件下进行的，将煤气中的COS、CS2等有机硫水解生成H2S；加氢转化法是在300～400℃的温度条件下进行的，将煤气中的硫醇、硫醚、噻吩等大分子有机硫组分转化生成H2S；氧化锌脱硫是在200～400℃的温度条件下进行的，利用ZnO硫脱剂将煤气中的H2S脱除至0.1ppm以下。如上所述步骤(6)变换催化剂采用Fe-Cr系催化剂时，其主要成分为，Fe2O3：80～90％(wt)，Cr2O3：7～11％(wt)。采用Cu-Zn系催化剂时，其主要成分为，CuO：15.3～42％(wt),ZnO：32～62.2％(wt),Al2O3：0～40.5％(wt)。如上所述步骤(9)的压缩采用离心式压缩机或往复式压缩机进行压缩。如上所述步骤(10)甲醇合成催化剂可使用大连瑞克科技有限公司的RK-5型催化剂、南化集团研究院的C307型催化剂、西南化工研究设计院的XN-98型催化剂或托普索公司的MK-121型催化剂中的一种。如上所述步骤(10)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺，其特征在于包括如下步骤：包括以下步骤：(1)除尘：采用电捕或吸附过滤对矿热炉中的粉尘和焦油杂质进行脱除，除尘后的矿热炉煤气送至煤气冷却装置；(2)煤气冷却：将矿热炉煤气的温度降至35～40℃，冷却后的矿热炉煤气进入缓冲和稳压气柜；(3)气柜：控制缓冲时间为20～30min，出气柜的矿热炉煤气送至煤气压缩装置；(4)煤气压缩：进入煤气压缩机的矿热炉煤气压力为0.003～0.02MPaG，压缩机最终出口压力为1.8～4.0MPaG，送至精脱硫装置；(5)精脱硫：采用水解法或加氢转化法脱除矿热炉煤气中的有机硫，再采用氧化锌脱硫技术对矿热炉煤气中的无机硫进行脱除，控制处理后的煤气中总硫含量低于0.1ppm，脱硫后的矿热炉煤气送至变换装置；(6)变换：采用中温或低温变换工艺技术，使煤气中的CO与水蒸汽发生变换反应生成H2和CO2，变换炉操作温度范围为210～450℃，变换催化剂采用Fe‑Cr系或Cu‑Zn系催化剂，控制CO转化率为60～80％，变换气先经废热回收器进行热量回收，副产0.5～3.9MPaG饱和蒸汽，再经进出口换热器预热进入变换炉的原料气，变换气温度降至170～200℃，该变换气经锅炉给水预热器、脱盐水预热器进一步回收热量后，再用空冷器、循环水冷却器进行冷却，温度降至40℃，送至脱碳装置；(7)脱碳：采用湿法脱碳技术对变换气中的CO2进行脱除，在吸收塔内，变换气与脱碳溶液逆流接触，变换气中的CO2被溶液所吸收，脱碳净化气送至合成气压缩装置，脱碳净化气体摩尔组成满足(H2‑CO2)/(CO+CO2)＝1.60～2.05，吸收CO2后的脱碳富液经加热脱除CO2再生后循环利用；(8)CO2液化：脱碳富液经加热脱除的CO2进行净化、压缩，制得纯度≥99.0％的液化CO2产品；(9)合成气压缩：将甲醇合成新鲜气和循环气压缩至甲醇合成所需的压力，甲醇合成新鲜气由脱碳净化气和氢回收装置回收的氢气混合而成，气体摩尔组成满足(H2‑CO2)/(CO+CO2)＝2.05～2.15，进入合成气压缩机的新鲜气压力为1.3～3.2MPaG，循环气压力为5.2～7.0MPaG，压缩机最终出口压力为6.0～8.0MPaG，合成气压缩出口气体送至甲醇合成反应器；(10)甲醇合成：采用低压法甲醇合成工艺，合成塔操作温度范围为180～300℃，操作压力范围为5.5～8.0MPaG，甲醇合成反应器产生的粗甲醇送至甲醇精馏装置，未反应的气体大部分作为循环气送至合成气压缩装置循环利用，少部分作为弛放气送至氢回收装置；(11)氢回收：采用膜分离或变压吸附法回收弛放气中的氢气，氢气回收率≥85％，回收的氢气送至合成气压缩装置，与脱碳净化气混合形成甲醇合成新鲜气；(12)甲醇精馏：采用三塔或四塔精馏工艺进行精馏，甲醇回收率≥98％。...

【技术特征摘要】
1.一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺，其特征在于包括如下步骤：包括以下步骤：(1)除尘：采用电捕或吸附过滤对矿热炉中的粉尘和焦油杂质进行脱除，除尘后的矿热炉煤气送至煤气冷却装置；(2)煤气冷却：将矿热炉煤气的温度降至35～40℃，冷却后的矿热炉煤气进入缓冲和稳压气柜；(3)气柜：控制缓冲时间为20～30min，出气柜的矿热炉煤气送至煤气压缩装置；(4)煤气压缩：进入煤气压缩机的矿热炉煤气压力为0.003～0.02MPaG，压缩机最终出口压力为1.8～4.0MPaG，送至精脱硫装置；(5)精脱硫：采用水解法或加氢转化法脱除矿热炉煤气中的有机硫，再采用氧化锌脱硫技术对矿热炉煤气中的无机硫进行脱除，控制处理后的煤气中总硫含量低于0.1ppm，脱硫后的矿热炉煤气送至变换装置；(6)变换：采用中温或低温变换工艺技术，使煤气中的CO与水蒸汽发生变换反应生成H2和CO2，变换炉操作温度范围为210～450℃，变换催化剂采用Fe-Cr系或Cu-Zn系催化剂，控制CO转化率为60～80％，变换气先经废热回收器进行热量回收，副产0.5～3.9MPaG饱和蒸汽，再经进出口换热器预热进入变换炉的原料气，变换气温度降至170～200℃，该变换气经锅炉给水预热器、脱盐水预热器进一步回收热量后，再用空冷器、循环水冷却器进行冷却，温度降至40℃，送至脱碳装置；(7)脱碳：采用湿法脱碳技术对变换气中的CO2进行脱除，在吸收塔内，变换气与脱碳溶液逆流接触，变换气中的CO2被溶液所吸收，脱碳净化气送至合成气压缩装置，脱碳净化气体摩尔组成满足(H2-CO2)/(CO+CO2)＝1.60～2.05，吸收CO2后的脱碳富液经加热脱除CO2再生后循环利用；(8)CO2液化：脱碳富液经加热脱除的CO2进行净化、压缩，制得纯度≥99.0％的液化CO2产品；(9)合成气压缩：将甲醇合成新鲜气和循环气压缩至甲醇合成所需的压力，甲醇合成新鲜气由脱碳净化气和氢回收装置回收的氢气混合而成，气体摩尔组成满足(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.05～2.15，进入合成气压缩机的新鲜气压力为1.3～3.2MPaG，循环气压力为5.2～7.0MPaG，压缩机最终出口压力为6.0～8.0MPaG，合成气压缩出口气体送至甲醇合成反应器；(10)甲醇合成：采用低压法甲醇合成工艺，合成塔操作温度范围为180～300℃，操作压力范围为5.5～8.0MPaG，甲醇合成反应器产生的粗甲醇送至甲醇精馏装置，未反应的气体大部分作为循环气送至合成气压缩装置循环利用，少部分作为弛放气送至氢回收装置；(11)氢回收：采用膜分离或变压吸附法回收弛放气中的氢气，氢气回收率≥85％，回收的氢气送至合成气压缩装置，与脱碳净化气混合形成甲醇合成新鲜气；(12)甲醇精馏：采用三塔或四塔精馏工艺进行精馏，甲醇回收率≥98％。2.如权利要求1所述的一种利用矿热炉煤气生产甲醇的工艺，其特征在于所述步骤(1)中进入除尘装置的矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：周恩利，刘建卫，王玉龙，武麦桂，
申请(专利权)人：赛鼎工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14