[发明专利]一种回收利用高炉煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉煤气的回收利用方法。

背景技术

在钢铁企业中，高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为：CO，CO₂，N₂、H₂等，其中可燃成分CO含量约占27％左右，H₂的含量约占2.7％左右，CO₂、N₂的含量分别占15％、55％，CH₄约占0.3％左右，热值较低。现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。高炉煤气中的CO₂、N₂既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。而目前钢铁企业中，对高炉煤气的利用主要有点燃排放、燃料补充热能或燃烧发电，以上利用方式均没有充分发挥高炉煤气的组成和化学性质的优势，其附加值低、效果差。即造成了资源的浪费，又造成了企业综合竞争能力的下降。

同时钢铁企业为了能够得到生产中需要的氮气，只能将空气进行压缩分离，制取氮气，从节能减碳和经济效益方面考虑，均有待探讨。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有高炉煤气的回收利用方法不能充分发挥高炉煤气的组成和化学性质的优势，使得高炉煤气的附加值低、利用效果差的问题，本发明提供了一种回收利用高炉煤气的方法。

本发明一种回收利用高炉煤气的方法，是通过以下步骤实现的：一、将高炉煤气通入气柜，然后将气柜中的高炉煤气压缩至压力为0.01～0.1MPa，然后将高炉煤气通入变温吸附系统(TSA)进行处理，控制变温吸附的进口温度为300～400℃，出口温度为170～200℃，得到净化高炉煤气；二、将步骤一得到的净化高炉煤气加压到0.2～5MPa后，输送到变压吸附提碳系统(PSA-C)进行吸附提纯碳一混合气，变压吸附分离提纯条件为：吸附1min～12min后，停止输送净化高炉煤气，然后在表压为-0.1MPa～0.15MPa的条件下脱附1min～10min，得到体积纯度达95％以上的CO和CO₂的碳一混合气；三、将由步骤二中变压吸附提碳系统出气口排出的剩余的高炉煤气加压至0.5～3MPa后，再输送至变压吸附提氮系统(PSA-N)，将氮气分离回收，其中变压吸附分离回收条件为：吸附1～10min后，停止输送，然后在表压为-0.1MPa～0.5MPa的条件下脱附1min～10min，得到体积纯度达到99.5％以上的氮气；四、将通过步骤三的变压吸附提氮系统出气口排出的剩余高炉煤气回送至煤气燃料系统，即完成高炉煤气的回收利用。

本发明步骤一中变温吸附系统中具有5～8个吸附塔；步骤二中的变压吸附提碳系统中具有5～8个吸附塔；步骤三中的变压吸附提氮系统中具有5～8个吸附塔。本发明步骤一中的变温吸附系统、步骤二中的变压吸附提碳系统和步骤三中的变压吸附提氮系统是常规设备，由四川天一科技股份有限公司提供。

本发明的回收利用高炉煤气的方法将高炉煤气分离为可再回收利用的原料气，经步骤一处理，脱除高炉煤气中的尘及少量有机杂质等，从而做到不影响下一步高炉煤气分离系统正常稳定运行；步骤二利用变压吸附提碳系统(PSA-C)分离出的CO和CO₂的碳一混合气的体积纯度达到95％以上，是用于补充甲醇或其它有机合成中宝贵的碳一合成气源；步骤三回收的氮气的体积纯度达到99.5％以上，这种高纯度的氮气就可以应用于钢铁联合企业的设备保护气和生产装置的惰性置换气体。经步骤三处理后排出的剩余的高炉煤气中含有少量的H₂、CH₄、少量的CO和CO₂，以及少量的氮气，将其分离出系统，回送至煤气燃料系统即可。