一种自产自销分段式利用冶金炉气光-热协同催化生产高值品的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自产自销分段式利用冶金炉气光

【技术实现步骤摘要】
一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的装置及工艺


[0001]本专利技术属于冶炼工序炉气碳负排
，涉及一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的装置及工艺
。

技术介绍

[0002]冶金炉气中转炉煤气是转炉冶炼过程的主要副产品，通常含有
CO(55
～
60vol
％
)、CO2(15
～
20vol
％
)
和
N2(10
～
20vol
％
)
以及微量
H2和
O2，其平均热值为
8500
～
10000kJ/m3，是中等热值的气体燃料
。
高炉冶炼过程也会产生富含
CO(20
～
25vol
％
)、CO2(18
～
22vol
％
)
和
N2(50
～
55vol
％
)
的高炉煤气，其平均热值为
3300
～
4100kJ/m3，是较低热值的气体燃料
。
[0003]工业上除供给钢铁冶炼工序自用外，还存在相当一部分用于直接燃烧或发电，甚至部分排空处理，造成环境“无色”污染和有价气体资源浪费
。
在传统的烟气回收余热工艺中经汽化冷却烟道回收余热用于发电，但高温蒸汽只有约
25
～
35
％的废热转化为电能，能量转换效率不高，并且发电产生的收益要远低于用其处理后作为化工原料生产高附加值化工产品的收益
。
目前，为解决好冶金钢铁行业发生量较大的转炉煤气
/
高炉煤气的高值高效利用，依托现有技术争取资源配置最大化将成为发展关键
。
[0004]转炉
/
高炉冶炼工艺副产炉气主要组分
CO/CO2是
C1
化工的主要原料，直接用作合成高附加值化学产品
(
例甲烷
、
甲醇
、
乙醇
、
乙烯
、
尿素等
)
的原料气时需要额外引入
H2进行气质调整以及脱氮处理来满足合成要求，并不能使副产炉气充分高效利用，还会增加制
H2的能耗
。
另一方面，一些在高压
/
变压条件下实现气体分离的工业操作需要较高的运行能耗导致投资费用和运行成本较高
。
[0005]高附加值化学产品是重要的能源化工原料，国内外市场前景广阔
、
应用广泛
。
综上，为充分利用转炉煤气
/
高炉煤气组分中
CO、CO2含量高的特点，提高资源配置率以及经济效益，研发一种特定分段式捕集转炉煤气
/
高炉煤气中的
CO2同时“自产自销”H2作为合成化工产品的原料气，通过光
‑
热协同催化生产高附加值化学产品
(
例甲烷
、
甲醇及低碳烯烃
)
的装置及工艺是本领域技术人员亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的装置及工艺
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的系统，其特征在于，包括抽风机
、
炉气净化除尘装置
、
汽化冷却塔
、
余热利用温控装置
、
煤气柜
、
化学链反应器单元
、CO2/N2净化分离单元
、
蒸汽发生器
、
空气柜
、
甲烷光催化反应器
、
甲醇
/
低碳烯烃催化反应器
、
加压装置
、
第一换热器至第三换热器
、
第一气体储存柜至第四气体储存柜
、
产品储存柜
、
第一控制阀至第十控制阀
、
第一电磁流量计至第七电磁流量计
、
第一冷凝器至第二冷
凝器
、
第一烟气分析仪至第二烟气分析仪
、
第一色谱分析仪至第二色谱分析仪；
[0009]上述化学链反应器单元包括燃烧反应器
、
蒸汽反应器和空气反应器，上述燃烧反应器
、
蒸汽反应器和空气反应器通过管道依次连通；
[0010]上述抽风机
、
炉气净化除尘装置
、
汽化冷却塔
、
余热利用温控装置
、
煤气柜
、
第一控制阀
、
第一电磁流量计
、
第一换热器
、
燃烧反应器
、
第二控制阀
、
第一冷凝器
、
第一烟气分析仪和
CO2/N2净化分离单元通过管道依次连通；上述
CO2/N2净化分离单元通过管道分别与第一气体储存柜和第二气体储存柜连通；
[0011]上述蒸汽发生器
、
第三控制阀
、
第二电磁流量计
、
蒸汽反应器
、
第四控制阀
、
第二冷凝器
、
第二烟气分析仪和第三气体储存柜通过管道依次连通；
[0012]上述空气柜
、
第五控制阀
、
第三电磁流量计
、
第二换热器
、
空气反应器和第六控制阀通过管道依次连通；
[0013]上述蒸汽发生器
、
第七控制阀
、
第四电磁流量计和甲烷光催化反应器通过管道依次连通；
[0014]上述第一气体储存柜
、
第八控制阀
、
第五电磁流量计
、
甲烷光催化反应器
、
第一色谱分析仪和第四气体储存柜通过管道依次连通；
[0015]上述第三气体储存柜
、
第九控制阀
、
第六电磁流量计
、
第三换热器和甲醇
/
低碳烯烃催化反应器通过管道依次连通；
[0016]上述第五电磁流量计
、
第十控制阀
、
第七电磁流量计
、
第三换热器
、
甲醇
/
低碳烯烃催化反应器<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的系统，其特征在于，包括抽风机
、
炉气净化除尘装置
、
汽化冷却塔
、
余热利用温控装置
、
煤气柜
、
化学链反应器单元
、CO2/N2净化分离单元
、
蒸汽发生器
、
空气柜
、
甲烷光催化反应器
、
甲醇
/
低碳烯烃催化反应器
、
加压装置
、
第一换热器至第三换热器
、
第一气体储存柜至第四气体储存柜
、
产品储存柜
、
第一控制阀至第十控制阀
、
第一电磁流量计至第七电磁流量计
、
第一冷凝器至第二冷凝器
、
第一烟气分析仪至第二烟气分析仪
、
第一色谱分析仪至第二色谱分析仪；所述化学链反应器单元包括燃烧反应器
、
蒸汽反应器和空气反应器，所述燃烧反应器
、
蒸汽反应器和空气反应器通过管道依次连通；所述抽风机
、
炉气净化除尘装置
、
汽化冷却塔
、
余热利用温控装置
、
煤气柜
、
第一控制阀
、
第一电磁流量计
、
第一换热器
、
燃烧反应器
、
第二控制阀
、
第一冷凝器
、
第一烟气分析仪和
CO2/N2净化分离单元通过管道依次连通；所述
CO2/N2净化分离单元通过管道分别与第一气体储存柜和第二气体储存柜连通；所述蒸汽发生器
、
第三控制阀
、
第二电磁流量计
、
蒸汽反应器
、
第四控制阀
、
第二冷凝器
、
第二烟气分析仪和第三气体储存柜通过管道依次连通；所述空气柜
、
第五控制阀
、
第三电磁流量计
、
第二换热器
、
空气反应器和第六控制阀通过管道依次连通；所述蒸汽发生器
、
第七控制阀
、
第四电磁流量计和甲烷光催化反应器通过管道依次连通；所述第一气体储存柜
、
第八控制阀
、
第五电磁流量计
、
甲烷光催化反应器
、
第一色谱分析仪和第四气体储存柜通过管道依次连通；所述第三气体储存柜
、
第九控制阀
、
第六电磁流量计
、
第三换热器和甲醇
/
低碳烯烃催化反应器通过管道依次连通；所述第五电磁流量计
、
第十控制阀
、
第七电磁流量计
、
第三换热器
、
甲醇
/
低碳烯烃催化反应器
、
第二色谱分析仪和产品储存柜通过管道依次连通；所述加压装置和甲醇
/
低碳烯烃催化反应器通过管道连通
。2.
根据权利要求1所述一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的系统，其特征在于，所述化学链反应器单元内部填装载氧体，所述甲烷光催化反应器内部填充催化剂，所述甲醇
/
低碳烯烃催化反应器内部填充催化剂
。3.
根据权利要求2所述一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的系统，其特征在于，所述载氧体为
Fe
基载氧体
、Co
基载氧体
、Mn
基载氧体
、Ni
基载氧体或钙钛矿类载氧体中的一种或几种的混合
。4.
根据权利要求2所述一种自产自销分段式利用冶金炉气光
‑
热协同催化生产高值品的系统，其特征在于，所述甲烷光催化反应器内部填充催化剂为
Fe、Ti、Zn、Cu、Bi、Br、Pt、Cd、W
或
g
‑
C3N4的氧化物
、
复合催化剂或
MOF

【专利技术属性】
技术研发人员：李孔斋，左慧琮，蔡君，何伦，江磊，李跃伦，黄利南，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：