【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源转化和化工合成，尤其涉及一种利用炼厂炉气合成高值品的方法。
技术介绍
1、中国钢铁工业能源消耗约占全国工业总能耗的15%，废气排放量占工业排放总量的26%，碳排放量约占全国碳排放总量的15%。炼厂长期产生主要由一氧化碳（co）、二氧化碳（co2）和氮气（n2）组成的高炉煤气/转炉煤气。炼厂炉气除企业用来加热之外，剩余的大部分主要是用来发电，其热效率仅为30%～40%。利用炼厂炉气发电（主要是一氧化碳燃烧）是高碳排放的，炉气燃烧发电的碳排放系数为1940克co2当量/千瓦时，远高于中国电网供电（590克co2当量/千瓦时），甚至煤炭发电（930克co2当量/千瓦时）。当前国内相关炼厂企业的炉气已经基本平衡使用，但无论是过程中使用还是发电，炉气中的一氧化碳都转变成了二氧化碳排放，无法实现二氧化碳的本质减排。
2、以炼厂炉气为原料取代煤基一氧化碳，经化工羰基化工序制成甲醇、乙醇、天然气或聚合物等高附加值产品，避免将炼厂炉气中的碳元素转化为电力这种高碳排放系数的利用方式，是减少钢铁与化工两大部门温室气体排放量的关键环节。炼厂炉气作为非化石原料提取一氧化碳虽提高了炉气利用的品质并省略了传统碳一化工造气和空分工序，但同时面临炉气中大量二氧化碳和氮气资源无法加以利用从而作放散处理的缺陷。
3、另外，由于合成上述典型化工产品基本都会涉及加氢环节，对于配有焦化工序的企业可以通过分离焦炉煤气中的氢气从而实现加氢环节，而对于没有焦化工序的企业，廉价氢来源是首先需要解决的问题。同时，合成典型化工产品需要匹配的原
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，以解决上述炼厂炉气利用率较低以及产生二氧化碳温室气体的问题。
2、该方法以炼厂长期产生的炉气（主要是高炉煤气或转炉煤气），作为非化石原料通过优化化学链重整三级反应器各级所得气体产品的架构（氢碳比和氢氮比）后，加压送入甲醇或氨合成器，解决了传统以炼厂炉气为原料取代煤基一氧化碳经化工羰基化合成高值品时，导致的二氧化碳和氮气无法加以利用的问题，同时解决了采取其他方式制氢面临额外的成本和碳排放问题。
3、该方法通过优化工艺流程，将化学链三级反应器中的空气反应器在执行氧化工序时所得的失氧空气（氮气为主）产品，作为高纯度氮源用于氨合成工序，解决了传统工序中失氧空气产品长期放散处理，导致氮源流失的问题。
4、该方法还将焦炉工序产生的焦炉煤气通过化学链重整分别制得合成气（一氧化碳和氢气）和氢气，其中合成气可返回至废热锅炉回收热量后，作为产品或按需调节气体架构（氢碳比）后送入甲醇合成器，而氢气可单独作为补充气体环节所需的氢源来弥补工艺过程中原料结构不匹配的缺陷，扩大了炼厂炉气产业路线并解决了补充气体环节所需廉价氢源（0.868元/nm3）的问题。
5、该方法通过优化工艺流程，将甲醇或氨合成器中多余的未反应气经过吸收塔净化达到合成甲醇或氨所需的气体架构后回用至混合均化工序替代部分新鲜气源，解决了合成气单程转化率低导致大量未反应气长时间循环富集需要定时排空或增补新鲜气来维持工序正常运行的问题。
6、为了克服现有技术存在的上述问题，本专利技术提供的具体技术方案如下：
7、一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，包括原料制备工序和产品制备工序；
8、原料制备工序，包括如下步骤：
9、s1、炼厂机组排放的粗炉气经过除尘和净化污染物后得到净炉气；
10、s2、净炉气经由第一废热锅炉回收热能后，送入第一燃料反应器，第一燃料反应器内部设置有固体载氧材料，净炉气与固体载氧材料发生氧化反应生成二氧化碳，在第一燃料反应器末端输出二氧化碳和氮气混合的尾气，经过吸附分离分别得到近纯净的二氧化碳和近纯净的氮气；
11、s3、固体载氧材料经过步骤s2后，变为失氧固体材料，将失氧固体材料送至第一蒸汽反应器，同时将水蒸汽送入第一蒸汽反应器，失氧固体材料和水蒸汽进行重整反应生成氢气，失氧固体材料实现部分氧回收，得到部分氧回收的固体材料；
12、s4、将部分氧回收的固体材料送至空气反应器，空气与部分氧回收的固体材料进行反应，得到近纯净氮气；
13、s5、炼厂机组排放的粗焦炉煤气经过除尘和净化污染物后得到净焦炉煤气；净焦炉煤气送入第二燃料反应器，第二燃料反应器内部设置有固体载氧材料，净焦炉煤气与固体载氧材料发生氧化反应，得到包括一氧化碳和氢气的合成气；
14、固体载氧材料变为失氧固体材料，将失氧固体材料送至第二级的第二蒸汽反应器，同时将水蒸汽送入第二蒸汽反应器，失氧固体材料和水蒸汽进行重整反应生成氢气；
15、产品制备工序，包括如下步骤：
16、s6、将近纯净二氧化碳、近纯净氮气和近纯净氢气调整气体架构氢碳比或氢氮比后，送入混合均化器配制成合成甲醇或氨原料气；
17、s7、将合成甲醇或氨原料气送入加压缓冲器中，经增压后送入塔前预热器；
18、s8、将塔前预热后的合成甲醇或氨原料气送入合成塔中进行合成反应，经气液分离后得到甲醇或氨产品。
19、优选的，所述在步骤s1中，净炉气为净高炉煤气或净转炉煤气。
20、优选的，所述在步骤s1中，粗炉气送入三级全干法净化袋式除尘器，进行除尘，将除尘后的炉气依次送入催化净化器和吸附净化器中脱去污染物，得到净炉气。
21、优选的，所述在步骤s2中，第一燃料反应器的温度设置为550-650℃，固体载氧材料为自制铈铁锆/al2o3蜂窝陶瓷整体型载氧体和铈铁锆/mgo蜂窝陶瓷整体型载氧体中的一种，见专利技术授权cn101857458b公布。
22、优选的，所述在步骤s3中，反应温度为550-650℃，水蒸汽为第一废热锅炉回收的低品位热能驱动蒸汽发生器产生。
23、优选的，所述在步骤s4中，反应温度为550-650℃，部分氧回收的固体材料实现完全氧回收，得到固体载氧材料，回送至第一燃料反应器中循环使用；近纯净氮气携带的热能由第一废热锅炉回收。
24、优选的，所述在步骤s5中，第二燃料反应器的温度设置为800-850℃，固体载氧材料为自制a位镍掺杂型钙钛矿载氧体和a位锶掺杂型钙钛矿载氧体中的一种，见专利技术授权cn111232920b公布；水蒸汽为第一废热锅炉回收的低品位热能驱动蒸汽发生器产生。
25、优选的，所述在产品制备工序中甲醇合成催化剂采用自制有序等级孔铜基催化剂，见专利技术申请cn117101665a公布，氨合成催化剂采用铁基催化剂。
26、优选的，所述产品制备工序包括并联设置的原位甲醇制备工序和氨制备工序。
27、优选的，所述甲醇制备工序，包括如下步骤：
28、s61、将步骤s2的二氧化碳、步骤s3的氢气和步骤s5的氢气调节氢碳比为3.0后送入第一混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，包括原料制备工序和产品制备工序；
2.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤S1中，粗炉气送入三级全干法净化袋式除尘器，进行除尘，将除尘后的炉气依次送入催化净化器和吸附净化器中脱去污染物，得到净炉气。
3.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤S2中，第一燃料反应器的温度设置为550-650℃，固体载氧材料为自制铈铁锆/Al2O3蜂窝陶瓷整体型载氧体和铈铁锆/MgO蜂窝陶瓷整体型载氧体中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤S3中，反应温度为550-650℃，水蒸汽为第一废热锅炉回收的低品位热能驱动蒸汽发生器产生。
5.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤S4中，反应温度为550-650℃，部分氧回收的固体材料实现完全氧回收，得到固体载氧材料，回送至第一燃料反应器中循环使用；近纯净氮气携带的热能由第一废热锅炉回收。
6.根
7.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在产品制备工序中甲醇合成催化剂采用自制有序等级孔铜基催化剂，氨合成催化剂采用铁基催化剂。
8.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，产品制备工序包括并联设置的原位甲醇制备工序和氨制备工序。
9.根据权利要求8所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，甲醇制备工序，包括如下步骤：
10.根据权利要求8所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，氨制备工序，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，包括原料制备工序和产品制备工序；
2.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤s1中，粗炉气送入三级全干法净化袋式除尘器，进行除尘，将除尘后的炉气依次送入催化净化器和吸附净化器中脱去污染物，得到净炉气。
3.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤s2中，第一燃料反应器的温度设置为550-650℃，固体载氧材料为自制铈铁锆/al2o3蜂窝陶瓷整体型载氧体和铈铁锆/mgo蜂窝陶瓷整体型载氧体中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤s3中，反应温度为550-650℃，水蒸汽为第一废热锅炉回收的低品位热能驱动蒸汽发生器产生。
5.根据权利要求1所述的一种利用炼厂炉气合成高值品的方法，其特征在于，在步骤s4中，反应温度为550-650℃，部分氧回收的固体材料实现完全氧回收，得到固体载...
【专利技术属性】
技术研发人员：李孔斋，左慧琮，王华，江磊，李丹阳，赵晗，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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