[发明专利]一种钢厂尾气综合利用制乙醇的方法及系统

说明书

本发明公开了一种钢厂尾气综合利用制乙醇的方法及系统。该方法包括以下步骤：以转炉煤气和/或高炉煤气经粗脱净化、加压后除氧脱硫脱碳、气体分离提纯一氧化碳；焦炉煤气经粗脱净化、加压后采用变压吸附PSA提氢，产生的富甲烷气部分转化制氢，部分与富余的转炉煤气和/或高炉煤气进行燃料气调配；将所得一氧化碳和氢气用于合成乙醇。本发明以钢厂尾气为初始原料，制氢气和一氧化碳用于合成乙醇；并且将制氢气过程中产生的富甲烷气通过燃料气调配装置总体调配，以使钢厂尾气得到最大程度资源化综合利用，达到提高有效能量利用，减排二氧化碳，提高钢厂整体经济效益的目的。

技术领域

本发明涉及钢厂尾气综合利用领域，具体涉及一种钢厂尾气综合利用制乙醇的方法及系统。

背景技术

乙醇是一种重要的化工原料和能源化学品，主要用于车用燃料、工业溶剂、有机化工原料、消毒剂、食品等。其中燃料乙醇是良好的辛烷值调和组分和汽油增氧剂，能够有效降低汽车尾气中的PM 2.5和一氧化碳排放，减少温室气体和污染物排放，受到广泛关注。

目前按我国的燃料乙醇标准，乙醇汽油是用90％的普通汽油与10％的燃料乙醇调和而成，乙醇汽油在全国11个省区全部和部分区域进行了推广试点。2018年中国汽油表观消费量为1.28亿吨，车用汽油消费量约为1亿吨，按10％的添加比例，燃料乙醇的需求约1000万吨，但目前的实际年利用量还不到300万吨左右，与需求量相距甚远。

目前，国内外乙醇生产方法主要有生物发酵法、醋酸加氢、醋酸酯化加氢、二甲醚法。

我国以消化陈化粮为主生产燃料乙醇的产能约100万吨/年，但生物发酵法燃料乙醇受“与人争粮”的制约，国家粮食安全政策对其发展有所限制。中国燃料乙醇行业逐渐向非粮经济作物和纤维素原料综合利用方向转变，但限于资源量限制往往也难以形成较大规模，专利申请CN101003818A公开一种以高粱秸秆制取燃料乙醇工艺的方法。近几年，以煤炭或钢厂尾气的资源化利用制取乙醇新技术已逐渐开展示范项目建设。

2013年首钢自动化信息技术有限公司建设投产一套年产300吨钢厂工业煤气制备乙醇实验示范装置，采用LanzaTech公司生物发酵技术利用净化后的钢厂尾气焦炉气、转炉气、高炉气中的CO进行微生物厌氧发酵生产乙醇、乙酸等，实验结果表明钢厂尾气制乙醇化学品的经济效益比煤气燃烧发电效益提高近3倍。2018年4.5万吨 /年工业尾气生物发酵法制燃料乙醇项目在首钢京唐公司调试成功。

专利申请CN106316786A《用焦炉煤气提氢制乙醇的方法》采用醋酸加氢工艺生产乙醇，其中提到先将焦炉煤气进行预净化精制、一氧化碳变换、湿法脱硫、湿法脱碳，精脱硫、甲烷化等净化措施，净化气再通过PSA变压吸附提取甲烷、氢气，然后以醋酸为原料与氢气进行加氢反应生产乙醇，提氢后的尾气回送焦炉作燃料。该工艺中焦炉煤气先经过了除尘、除焦油、萘和苯、脱硫、脱碳等复杂的预处理净化工艺却只利用了其中的氢气，其他的甲烷、CO等有效组分未能最大化资源利用。另外，醋酸法的流程中物料存在浓硫酸和醋酸的双腐蚀作用，因此设备须采用耐腐蚀材质。

专利申请CN109776261A《一种焦炉煤气直接制醇的方法及系统》采用原料焦炉煤气净化后提氢，提氢后的焦炉气与二氧化碳通过干重整反应，生产的粗合成气与 PSA提取氢气混合配制成一定氢碳比的合成气送往甲醇或乙醇生产装置。该工艺干重整反应采用金属铑、镍、钌、铱等贵金属催化剂，催化剂易积碳失活寿命较短，目前均处于实验室研究阶段，而且为防止催化剂中毒原料气净化要求较高。另外，上述专利提到的一步法合成气直接制乙醇技术还处于实验室阶段，尚未大规模工业化。