焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的工艺及装备研究

分类号：密级：UDC：编号：11-081701-M学位论文焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的工艺及装备研究陈金指导教师姓名：张少峰教授河北工业大学企业导师姓名：李全来高级工程师唐山中浩化工有限公司申请学位级别：工程硕士学科、专业名称：化学工程领域论文提交日期：2011年11月论文答辩日期:2011年12月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：2011年12月ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringTHEOVENBLENDEDWITHMETHANOLPURGEGASTOINCREASEMETHANOLPRODUCTIONPROCESSANDEQUIPMENTRESEARCHbyChenJinSupervisor:Prof.ZhangShaofengDecember2011焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的工艺及装备研究ii焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的工艺及装备研究摘要我国现有钢铁年生产能力已达3.2亿吨以上，焦炭年用量达4.16亿吨，煤炭炼焦按每吨煤焦产出焦炉煤气320立方米，每年可产生焦炉煤气1331.2亿立方米，若其中一半用作燃料回收利用，其余可供开发利用的焦炉煤气也有665.6亿立方米，但目前仅有不到10%的焦炉煤气被回收用于城市煤气、发电燃料和生产化工产品。由于长期以来国内焦化产业重焦炭生产、轻综合利用。为了充分利用焦炉煤气，我公司先后建设两期共20万吨焦炉煤气生产甲醇装置，并已投产。在公司现有车间装备基础上通过技术改造使得甲醇副产品甲醇驰放气得以综合利用，减少对能源的浪费，减少对环境的影响，实现公司利润昀大化。通过对焦炉炉体结构及特点的研究，确定了焦炉掺烧甲醇驰放气的工艺。焦炉掺烧工艺流程为：焦炉煤气经预热后送到焦炉地下室；通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧；燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱，排入大气；将甲醇驰放气引入回炉煤气管道与焦炉煤气掺烧。通过改变甲醇驰放气的掺入量，研究其对焦炉标准温度的变化影响。通过跟踪测量焦饼中心温度，发现其对焦炭成熟情况没有影响，甲醇驰放气全部利用。焦炉掺烧甲醇驰放气可以使富余的焦炉煤气全部用于生产甲醇，使甲醇产量得到了提高。综上所述，通过焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量是切实可行的。关键词：焦炉，甲醇驰放气，甲醇产量河北工业大学工程硕士学位论文iiiTHEOVENBLENDEDWITHMETHANOLPURGEGASTOINCREASEMETHANOLPRODUCTIONPROCESSANDEQUIPMENTRESEARCHABSTRACTCurrentsteelproductioncapacityhasreached320milliontonsormoreinChina,withannualcapacityof416milliontonsofcoke,cokingcoalpertonofcoaloutputby320cubicmetersofcokeovengas,cokeovengasproducedannually133.12billioncubicmeters.Ifhalfofcokeovengaswasusedasrecyclingfuel,onlylessthan10%oftheotherhalfwasrecycledforcitygas,powergeneration,fuelandproductionofchemicalproducts.Incokeindustythedomesticcokeproductionwasalwaysconsideredtobemoreimportantthanitsutilization.Inordertomakefulluseofcokeovengas,twosetsofequipmentofcokeovengasproducingmethanolwithtotalproductionpowerof200,000tonshasbeenputintoproduction.Onthebasisofcurrentplantandequipmentinthecompany,technicalinnovationwasactualizedtocomprehensivlyutilizedmethanolby-productofmethanoltransformationsoastoreduceenergywaste,reduceenvironmentalimpactandachievemaximizeprofitsofthecompany.Throughstudyingthestructuresandcharacteristicsofcokeovenfurnace,theinnovatingtechnicswasdetermined.Thetechnologicalprocesswasasfollows:firstly,cokeovengasbypreheatingoventothebasement,throughthecombustionchamberunderthenozzleintothefluegasandthegasexchangeofthebottomopeningandclosingdeviceintotheconvergenceofthecombustionair.Thencombustionfluegasthroughtheholeintothedropacrossthetopofthefluegasflow,throughtheregenerator,thegasportionofthebrickgridsensibleheatrecovery,afterasmallflue,gasexchangeopenandclose,subflue,thetotalflue,chimney,intotheatmosphere.Lastly,theintroductionofthemethanolpurgegasandcokeovengas,recycledgaspipelineblended.Throughchangingthemixingamountofmethanolpurgegas,theeffectofthemixingamountonthestandardtemperatureofthecokeovenwasstudied.Bytrackingandmeasuringthetemperatureofthecenterofcokecake,itwasfoundthatthemixingamounthasnoeffectonthematurationofcokeandthemethanolpurgegaswasutilizedcompletely.Atthesametime,allthesurpluscokeovengaswasusedtoproductmethanolandthemethanolproductionwasraised.焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的工艺及装备研究ivInsummary,thetechnicsofblendingmethanolpurgegasinthecokeoventoincreasemethanolproductionisfeasible.KEYWORDS:cokeoven，methanolpurgegas,methanolproduction河北工业大学工程硕士学位论文v目录第一章文献综述…………………………………………………………………………………11-1焦炉燃烧工艺的国内外现状…………………………………………………………………11-2焦炉煤气的应用及发展现状…………………………………………………………………11-3高炉煤气的应用………………………………………………………………………………31-4研究的主要内容………………………………………………………………………………3第二章焦炉掺烧甲醇驰放气新工艺提出的背景、特点……………………………52-1甲醇的特点……………………………………………………………………………………52-2我公司利用焦炉煤气制甲醇…………………………………………………………………82-3甲醇弛放气的利用…………………………………………………………………………10第三章我公司焦炉掺烧甲醇驰放气的背景………………………………………………113-1备煤车间……………………………………………………………………………………113-2炼焦车间……………………………………………………………………………………133-3净化车间……………………………………………………………………………………19第四章焦炉掺烧甲醇驰放气前后工艺设备分析………………………………………264-1掺烧前的设备结构及工艺……………………………………………………………………264-2掺烧后的工艺和设备变化……………………………………………………………………30第五章焦炉掺烧甲醇驰放气提高甲醇产量的结果与分析…………………………335-1驰放气的掺入对焦炉的影响及采取的措施…………………………………………………33第六章新工艺的技术经济分析………………………………………………………………396-1成本对比分析…………………………………………………………………………………39第七章结论与建议…………………………………………………………………………………41参考文献…………………………………………………………………………………………………42致谢…………………………………………………………………………………………………………45附录…………………………………………………………………………………………………………46河北工业大学工程硕士学位论文1第一章文献综述1-1焦炉燃烧工艺的国内外现状加热焦炉用的煤气种类有焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、脱氢煤气和混合煤气等。我国的焦化企业有两种：一种是各大钢铁联合企业自建的焦化厂；另一种是煤化工企业建设的焦化厂或独立的焦化厂[1]。钢铁联合企业自建焦化厂的优势，除所产焦炭可就近用于高炉外，还可利用高炉煤气作为焦煤干馏加热等用途，使焦炉煤气得以更加合理地利用。煤化工企业或独立焦化厂由于没有高炉煤气可利用，需用自产煤气作为干馏加热、苯蒸馏和焦油蒸馏用燃料，可供其他方面使用的仅占50％左右。表1.1各种煤气的组成和发热值Table1.1Eachkindofcoalgascompositionandheatvalue煤气组成%焦炉煤气高炉煤气发生炉煤气脱氢煤气H255～601.5～3.010～163～6CO5～825～3023～289～12CH423～280.2～0.50.3～0.550～52CmHn2～410.3～23.5～4.5CO21.5～39～125～81N23～555～6050～6023～26O20.4～0.80.2～0.40.2～0.50.9～1.1低发热值KJ/m316720～188103344～41804598～668820900～234081-2焦炉煤气的应用及发展现状焦炉气，又称焦炉煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300～350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%～60%）和甲烷（23%～27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%～8%）、C2以上不饱和烃（2%～4%）、二氧