[发明专利]焦炉气的综合利用处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对炼焦生产过程中产生的焦炉气进行综合利用的处理方法。

背景技术

炼焦过程必然副产大量焦炉煤气，例如，目前每生产一吨焦炭通常会产生380~440Nm³的焦炉气。因此，对焦炉气的综合利用符合发展低碳经济的方向，也是实现煤化工领域节能环保的重要措施。

焦炉气是含有H₂、CH₄、N₂、CO、CO₂和C₂⁺烃类等多种组分的混合气，其中以H₂为主，比例约为50~60(v)%，其余为CH₄和C₂⁺的烃类气体约为20~30%，CO+CO₂约为5~10%； N₂约为5~10% 。其中的H₂、CO、CH₄及C₂⁺烃类气体等，都是应回收和利用的有效组分。近年来对焦炉气的开发利用大多集中在生产合成天然气（包括液化天然气）、合成氨和甲醇原料气等方面。

目前焦化企业对焦炉气的一般处理及利用方式，是将炼焦炉产出焦炉气的约40-60%量经化产车间净化后，直接作为炼焦炉燃气（即回炉气）返回炼焦炉，为炼焦干馏工序提供热量。目前的炼焦炉都是按照以焦炉气为“回炉气”设计、建造和运行的，因此炼焦生产中对作为燃料的“回炉气”热值有一定的要求，一般焦炉气低位热值为16.5MJ/Nm³左右。“回炉气”燃烧后的烟气如果直接排空，因其中的SO₂高达数百mg/Nm³或更高，是造成空气污染的一个重要原因。

除“回炉气”部分外的外供焦炉气主要经甲烷化处理，利用其中的H₂以及CH₄、CO、CO₂和C₂⁺烃类等碳源组分制合成天然气（SNG）或液化天然气（LNG），以及外供作为其它化工产品的原料或发电等使用。

以焦炉气为原料经甲烷化处理制成合成天然气（SNG）或液化天然气（LNG），目前已多有报道，如公开号CN101280235A、CN101649232A、CN101747965A、CN101391935A、CN101508922A等中国专利已分别报道了相应的制备方法。由于焦炉气成分的组成特点是 “氢多碳少”，这些制备方法存在的一个共同问题，是不能充分有效利用完焦炉气中的氢气。为此，公开号CN101818087A、CN101597527A等中国专利分别提出了通过“补碳”，即通过向焦炉气中一次或数次补入CO或CO₂的方式，以实现能充分利用完焦炉气中过量的氢气。这种采用“补碳”方式以利用和消化掉焦炉气中多余的氢气，显然增加了甲烷化制天然气过程的复杂性和处理成本。

公开号CN102031159A的中国专利文献中提出了不采用甲烷化，而是将初步净化、压缩、深度净化后的焦炉气，经-95~-168℃的深度冷凝分离，冷凝后的烃类成分作为液化天然气产品（LNG），不凝性的可燃气体则返回作为焦炉的燃料气。该方法虽然省去了甲烷化处理过程，但由于不凝气体中的主要成分是含量高达75%以上的氢气，其热值仅为目前直接作为回炉气的焦炉气热值的约2/3，而气量则约为目前回炉气气量的1.5倍，因此直接返回炼焦炉的前提，必然要对目前设计、建造和运行的炼焦炉进行改造，这无疑很难推广应用。

发明内容

    针对上述情况，本发明以目前已有报道和使用的成熟技术/操作单元为基础，提供了一种焦炉气的综合利用处理方法，在可由焦炉气制得天然气或液化天然气产品的基础上，使其余气体可满足作为炼焦炉燃料热值要求而作为合格的“回炉气”返回使用，而且处理全过程中既无需“补碳”，也没有任何多余或尾气需要排空或还需再进一步处理回收，实现了全部有效气体的充分回收利用和零排放。

    本发明的焦炉气综合利用处理方法的基本过程，是对来自焦化生产阶段的焦炉气经预处理净化和精脱硫后的焦炉气进行甲烷化处理，分离出甲烷化气中的甲烷作为天然气产品，剩余气体则全部返回炼焦炉作为回炉气使用。