CO2循環(huán)補碳焦爐煤氣制甲醇技術(shù)-經(jīng)濟分析.pdf

1、焦爐煤氣是焦化產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)品，對于獨立焦化企業(yè)，如何實現(xiàn)焦爐煤氣的高效價值化利用成為焦化行業(yè)發(fā)展的掣肘。焦爐煤氣是一種富氫資源，通常焦爐煤氣約50％返回焦爐燃燒室燃燒，給碳化室供熱，剩余部分用作燃料或化工原料。焦爐煤氣制高附加值化學品是焦爐煤氣資源化利用的重要途徑之一。其中焦爐煤氣制甲醇工藝最為成熟；而且甲醇作為高附加值的平臺化合物、發(fā)展?jié)摿薮蟮囊后w燃料，應(yīng)用前景較好。由于焦爐煤氣富氫，甲醇馳放氣中含大量氫氣，導致甲醇產(chǎn)量低和氫資源的浪

2、費。為了提高氫資源利用率，增加甲醇生產(chǎn)規(guī)模，工業(yè)上通常采用補碳過程將焦爐煤氣的氫碳比（H/C）從5.0降到2.0。補碳的方式通常分為兩種：1）直接外購C O2；2）配套建設(shè)造氣裝置，生產(chǎn)富碳煤氣。但上述方法都不同程度增加了系統(tǒng)生產(chǎn)的復(fù)雜程度以及成本、能量消耗。
　　基于此，本論文提出CO2循環(huán)補碳焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)，并采用焦爐煤氣/CO2干重整技術(shù)實現(xiàn)焦爐煤氣與CO2的轉(zhuǎn)化和合成氣氫碳比的調(diào)節(jié)。新系統(tǒng)把焦爐供熱單元和焦爐煤氣制甲醇

3、過程作為一個研究整體。與傳統(tǒng)焦爐煤氣制甲醇過程不同的是，該系統(tǒng)用于焦爐燃燒室的燃氣不全是碳化室出來的焦爐煤氣，而是部分焦爐煤氣與部分甲醇合成未反應(yīng)氣的混合氣，且燃燒方式采用純氧燃燒，產(chǎn)生的高濃度CO2氣體一部分用作補碳碳源，與焦爐煤氣重整制取氫碳比為2.0的合成氣；一部分循環(huán)回焦爐燃燒室調(diào)節(jié)溫度。合成甲醇未反應(yīng)氣一部分循環(huán)利用，剩余部分與焦爐煤氣混合，作為為焦爐和重整反應(yīng)器供熱的燃料氣。考慮到焦爐煤氣中過高的氫含量（55 vo l.%-

4、60 vo l.%）會影響重整反應(yīng)過程CH4與CO2轉(zhuǎn)化率，提氫有利于重整反應(yīng)更大程度地向產(chǎn)物方向進行。為此，本研究中提出兩種CO2循環(huán)補碳焦爐煤氣制甲醇方案流程，即焦爐煤氣不提氫（CWOHS）和提氫（CWHS）方案。通過軟件As pen P lus建立流程，并進行模擬、驗證、計算和優(yōu)化，獲得了兩個系統(tǒng)物質(zhì)流與能量流分布情況，并對流程經(jīng)濟性以及CO2減排情況進行了分析。
　　研究結(jié)果表明，1）CO2循環(huán)補碳焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)可以增

5、加甲醇產(chǎn)量并且降低CO2排放；2）焦爐煤氣重整單元技術(shù)選擇與操作參數(shù)對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的能效、經(jīng)濟、碳排放方面都有重要的影響；3）干重整較傳統(tǒng)流程中的自熱重整對氫氣的化產(chǎn)利用率更高，自熱重整過程氫氣更多被燃燒；4）提氫有利于重整過程甲烷轉(zhuǎn)化率的提升，并且減少設(shè)備處理量，同時降低設(shè)備投資；5）焦爐煤氣用于重整與用于燃燒的比例（λ）是焦爐煤氣制甲醇系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)，對于CWOHS系統(tǒng)，當λ=0.55/0.45時，系統(tǒng)具有最高能量利用效率64.9