[发明专利]以冶金烟气中多碳源为原料一步法生产甲醇和二甲醚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金烟气中CO、CO₂、CH₄等多碳源重整混配一步转化合成甲 醇和二甲醚的方法，可实现冶金烟气资源化的综合利用。

背景技术

冶金行业是高能耗、高污染排放的行业之一。在冶金生产过程中副产大量焦 炉气，不仅量大价廉，而且富含50％-60％的氢气，是一种优质的制氢原料。通过 焦炉煤气净化、重整制氢，与富含一氧化碳、二氧化碳的冶金炉尾气如高炉气、 转炉气、密闭鼓风炉气、密闭电炉气等多碳源的冶金炉气进行混配，用于生产甲 醇和二甲醚，一方面可以生产具有高附加值的绿色化学品，具有较好的经济效益、 社会效益，另一方面减少了SO₂大气污染物和CO₂温室气体的排放，具有良好的环 境效益和气候效益，对国家提出的“大力发展绿色经济，积极发展低碳经济和循 环经济，研发和推广气候友好技术”方针政策是一个积极主动的反馈。

目前，焦炉气、高炉气、转炉气及其他冶金炉尾气主要是通过将气源中的H₂、 CO、CO₂进行分离提纯，混配后用于甲醇、二甲醚的合成。原料气中的CO₂气体没 有得到有效的利用，直接放空或另外收集，CO₂气体的减排并没有真正意义上的 实现。

发明内容

本发明的目的是针对上述情况，提供一种新的不需对原料气中CO、CO₂进行 分离而直接以几种多碳源冶金烟气混合作为合成甲醇、二甲醚的原料，与焦炉气 重整后的富氢气体进行混配进行甲醇、二甲醚合成，有效的解决了生产投资较大， 分离设备复杂，工艺要求较高，产率不高等问题，同步实现了冶金烟气中富氢源、 多碳源的资源化循环利用。

本发明以冶金烟气中多碳源为原料一步法生产甲醇、二甲醚的方法是这样完 成的：含有以下工艺步骤：

(1)对冶金烟气中的焦炉气及多碳源冶金炉尾气进行脱硫净化，使气源的总 硫体积分数满足焦炉气重整制氢和甲醇、二甲醚合成反应的要求；

(2)将净化后的焦炉煤气送入重整反应器与水蒸气发生重整反应，从而在产 物中生成高浓度的氢气，水蒸气与甲烷摩尔比2-6，在制氢催化剂作用下焦炉气 重整，焦炉气重整制氢反应器出口压力0.1-4Mpa，反应器进出口温度为450-650 ℃；

(3)将焦炉气经净化重整后得到的富氢气体与脱硫净化后的冶金炉中富含 CO、CO₂多碳源的炉气按照氢碳摩尔比2-4进行混配，作为甲醇、二甲醚合成的 原料；在反应压力控制在3-7Mpa，反应温度控制在220-300℃合成甲醇、二甲醚；

(4)甲醇合成工艺排出的粗甲醇，经预热后进入预精馏塔进行预精馏，进而 加压甲醇精馏塔，从塔顶出来的甲醇蒸汽进入常压甲醇精馏塔而得到甲醇产品； 残余气体返回系统混合后循环利用；

或(5)二甲醚合成的反应尾气降温至50-90℃进行气液分离，在20-40℃， 0.6-2.0MPa条件下以甲醇水溶液为吸收剂进行吸收，残余气体返回系统混合后 循环利用，吸收塔液体进入二甲醚精馏单元；

(6)二甲醚精馏单元包括预精馏和主精馏塔两部分，预精馏塔操作压力为 0.4-1.2MPa，塔顶温度为15-25℃，塔釜温度为60-120℃，塔顶分离出的CO、 CO₂气体加压输送到二甲醚合成反应器前的原料气调配罐进行再利用；釜液导入 主精馏塔，操作压力0.3-1MPa，塔顶温度35-55℃，塔釜温度60-120℃，塔顶 分离出液相二甲醚，含有一定量的甲醇溶液从塔底流出，冷却后输送至吸收塔作 为吸收剂或收集他用。

步骤(2)重整后的富氢气体中，CH₄体积分数≤0.4％，H₂体积分数≥90％， 制氢反应的催化剂成分为CaO、NiO、Al₂O₃、SiO₂的混合物、金属氧化物的固溶 体或煅烧后形成的物质；焦炉气重整制氢催化剂使用后进行再生，即向再生反应 器通入空气，再生反应器温度800-900℃。