[发明专利]一种焦炉煤气减碳资源化利用方法及系统

说明书

本发明涉及一种焦炉煤气减碳资源化利用方法及系统，将焦炉煤气经分离得到解吸气，或将焦炉煤气经一级分离得到一级解吸气，再经二级分离得到二级解吸气，剩余为重组分气体；重组分气体用于焦炉煤气深加工；解吸气优先作为焦炉煤气深加工过程的氢气源，剩余部分用于焦炉加热；一级解吸气优先作为焦炉煤气深加工的氢气源，剩余部分用于焦炉加热；二级解吸气优先用于焦炉加热，剩余部分用于焦炉煤气深加工。本发明可避免热值低的一氧化碳作为燃料，并减少二氧化碳产生量；同时通过对解吸气、一级解吸气、二级解吸气的合理分配利用，在确保焦炉煤气深加工合理碳氢比的前提下，满足焦炉加热需求。

技术领域

本发明涉及焦炉煤气利用技术领域，尤其涉及一种焦炉煤气减碳资源化利用方法及系统。

背景技术

炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右(高温干馏)，通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。焦炭是钢铁冶炼过程中不可获取的原材料，其在发挥还原剂作用的同时，还起到支撑炼铁原料的骨架作用。

在炼焦过程中，煤炭在焦炉炭化室内经高温干馏制成焦炭，同时生成的荒煤气从焦炉顶部逸出，进入煤气净化车间。焦炉煤气净化后，一部分作为加热燃料返回焦炉为炼焦过程提供热量，另外一部分作为焦炉煤气深加工原料用于生产化工产品，或作为燃料输送去往其它工艺车间

炼焦过程中，二氧化碳主要由回炉煤气燃烧产生。为应对全球气候变化，我国二氧化碳减排已经提上日程，给二氧化碳排放总量居于制造业首位的钢铁行业带来巨大挑战。为此，焦炭生产过程二氧化碳的排放也逐渐受到各界关注，急需开发相应的降低焦炭生产过程中二氧化碳排放的工艺技术以适应我国碳达峰碳中和工作的需要。

焦炉煤气主要由氢气、甲烷、一氧化碳以及少量C2～C3的烃类组成，其中氢气体积占比约56％，甲烷体积占比约26％，一氧化碳体积占比约6％。燃烧过程中难以避免的会产生二氧化碳。为了减少燃烧过程中二氧化碳的产生量，使用氢气作为焦炉加热的燃料是首选方案。但如果单纯以氢气为原料，由于氢气的燃烧热值偏低，即使炼焦过程中产生的氢气全部用于焦炉加热，其燃烧产生的热量也不能够满足焦炉生产的需要。况且，氢气无法以较低的成本从焦炉煤气中完全分离出来，剩余的一氧化碳也难以处理。同时，一氧化碳作为碳一化工的重要原材料，是煤气深加工中制取大宗化学品的重要中间产物。但是一氧化碳若随焦炉煤气一起作为燃料回炉燃烧，不仅其热值较低，并且燃烧释放相同热量产生的碳排放效应还远大于甲烷，是产生温室效应的主要气体。因此，需要采用更加绿色低碳的工艺路线，提高焦炉煤气的资源化利用效率，同时降低焦化生产过程中二氧化碳的排放量。

发明内容

本发明提供了一种焦炉煤气减碳资源化利用方法及系统，将焦炉煤气分离后得到解吸气，在保证焦炉供热的前提下，优先采用分离产生的氢气作为燃料实现焦炉生产过程中二氧化碳的减排，将剩余重组分气体用于煤气深加工，通过固化碳元素的方式实现二氧化碳的彻底减排；或者通过逐级分离的方式得到一级解吸气、二级解吸气,剩余的重组份气体用于煤气深加工合成化工产品；本发明可避免热值低的一氧化碳作为燃料，并减少二氧化碳产生量；同时通过对解吸气、一级解吸气、二级解吸气的合理分配利用，在确保焦炉煤气深加工合理碳氢比的前提下，满足焦炉加热需求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种焦炉煤气减碳资源化利用方法，将焦炉煤气经分离得到解吸气，剩余为重组分气体，解吸气为纯度≥70mol％的氢气；或将焦炉煤气经一级分离得到一级解吸气，再经二级分离得到二级解吸气，剩余为重组分气体；一级解吸气为纯度≥99mol％的高纯氢气，二级解吸气为氢气与甲烷的混合气体；所述解吸气、一级解吸气、二级解吸气中的一氧化碳含量≤0.5mol％；重组分气体用于焦炉煤气深加工；解吸气优先作为焦炉煤气深加工过程的氢气源，剩余部分用于焦炉加热；一级解吸气优先作为焦炉煤气深加工的氢气源，剩余部分用于焦炉加热；二级解吸气优先用于焦炉加热，剩余部分用于焦炉煤气深加工。

一种焦炉煤气减碳资源化利用方法，具体包括如下步骤：