[發明專利]一種鋼廠尾氣綜合利用制乙醇的方法及系統

在審

• 申請號: 202010211537.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111320528A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王彥明;段文杰;王永鋒;陳寅;張恩華;賈巖;李祁光
• 申請（專利權）人: 北京石油化工工程有限公司
• 主分類號: C07C29/149
• 分類號: C07C29/149;C07C31/04;B01D46/02;B01D53/04;B01D53/047;B01D53/48;B01D53/78;B01D53/81
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;張德斌

本發明公開了一種鋼廠尾氣綜合利用制乙醇的方法及系統。該方法包括以下步驟：以轉爐煤氣和/或高爐煤氣經粗脫凈化、加壓后除氧脫硫脫碳、氣體分離提純一氧化碳；焦爐煤氣經粗脫凈化、加壓后采用變壓吸附PSA提氫，產生的富甲烷氣部分轉化制氫，部分與富余的轉爐煤氣和/或高爐煤氣進行燃料氣調配；將所得一氧化碳和氫氣用于合成乙醇。本發明以鋼廠尾氣為初始原料，制氫氣和一氧化碳用于合成乙醇；并且將制氫氣過程中產生的富甲烷氣通過燃料氣調配裝置總體調配，以使鋼廠尾氣得到最大程度資源化綜合利用，達到提高有效能量利用，減排二氧化碳，提高鋼廠整體經濟效益的目的。

技術領域

本發明涉及鋼廠尾氣綜合利用領域，具體涉及一種鋼廠尾氣綜合利用制乙醇的方法及系統。

背景技術

乙醇是一種重要的化工原料和能源化學品，主要用于車用燃料、工業溶劑、有機化工原料、消毒劑、食品等。其中燃料乙醇是良好的辛烷值調和組分和汽油增氧劑，能夠有效降低汽車尾氣中的PM 2.5和一氧化碳排放，減少溫室氣體和污染物排放，受到廣泛關注。

目前按我國的燃料乙醇標準，乙醇汽油是用90％的普通汽油與10％的燃料乙醇調和而成，乙醇汽油在全國11個省區全部和部分區域進行了推廣試點。2018年中國汽油表觀消費量為1.28億噸，車用汽油消費量約為1億噸，按10％的添加比例，燃料乙醇的需求約1000萬噸，但目前的實際年利用量還不到300萬噸左右，與需求量相距甚遠。

目前，國內外乙醇生產方法主要有生物發酵法、醋酸加氫、醋酸酯化加氫、二甲醚法。

我國以消化陳化糧為主生產燃料乙醇的產能約100萬噸/年，但生物發酵法燃料乙醇受“與人爭糧”的制約，國家糧食安全政策對其發展有所限制。中國燃料乙醇行業逐漸向非糧經濟作物和纖維素原料綜合利用方向轉變，但限于資源量限制往往也難以形成較大規模，專利申請CN101003818A公開一種以高粱秸稈制取燃料乙醇工藝的方法。近幾年，以煤炭或鋼廠尾氣的資源化利用制取乙醇新技術已逐漸開展示范項目建設。

2013年首鋼自動化信息技術有限公司建設投產一套年產300噸鋼廠工業煤氣制備乙醇實驗示范裝置，采用LanzaTech公司生物發酵技術利用凈化后的鋼廠尾氣焦爐氣、轉爐氣、高爐氣中的CO進行微生物厭氧發酵生產乙醇、乙酸等，實驗結果表明鋼廠尾氣制乙醇化學品的經濟效益比煤氣燃燒發電效益提高近3倍。2018年4.5萬噸 /年工業尾氣生物發酵法制燃料乙醇項目在首鋼京唐公司調試成功。

專利申請CN106316786A《用焦爐煤氣提氫制乙醇的方法》采用醋酸加氫工藝生產乙醇，其中提到先將焦爐煤氣進行預凈化精制、一氧化碳變換、濕法脫硫、濕法脫碳，精脫硫、甲烷化等凈化措施，凈化氣再通過PSA變壓吸附提取甲烷、氫氣，然后以醋酸為原料與氫氣進行加氫反應生產乙醇，提氫后的尾氣回送焦爐作燃料。該工藝中焦爐煤氣先經過了除塵、除焦油、萘和苯、脫硫、脫碳等復雜的預處理凈化工藝卻只利用了其中的氫氣，其他的甲烷、CO等有效組分未能最大化資源利用。另外，醋酸法的流程中物料存在濃硫酸和醋酸的雙腐蝕作用，因此設備須采用耐腐蝕材質。

專利申請CN109776261A《一種焦爐煤氣直接制醇的方法及系統》采用原料焦爐煤氣凈化后提氫，提氫后的焦爐氣與二氧化碳通過干重整反應，生產的粗合成氣與 PSA提取氫氣混合配制成一定氫碳比的合成氣送往甲醇或乙醇生產裝置。該工藝干重整反應采用金屬銠、鎳、釕、銥等貴金屬催化劑，催化劑易積碳失活壽命較短，目前均處于實驗室研究階段，而且為防止催化劑中毒原料氣凈化要求較高。另外，上述專利提到的一步法合成氣直接制乙醇技術還處于實驗室階段，尚未大規模工業化。