焦炉煤气脱碳法及甲烷化法制液化天然气的生命周期环境影响分析

作为焦化副产品,焦炉煤气富含氢气和甲烷,采用焦炉煤气制液化天然气(LNG)已成为当前焦炉煤气利用的主要途径之一。为系统评估焦炉煤气制LNG工艺的能源消耗和环境影响,尤其是碳排放,本文采用生命周期评价方法对脱碳法和甲烷化法两种焦炉煤气制LNG工艺进行系统评价。结果表明,无论采用哪种方法,LNG生产阶段均为焦炉煤气制LNG工艺生命周期环境负荷的控制阶段;在脱碳法工艺中,中压蒸汽是环境影响贡献的关键物质,可通过干熄焦回收红焦余热副产蒸汽补充LNG生产消耗来降低环境负荷;在甲烷化工艺中,电力为主要贡献物质,在碳排放中占比41.09%,若采用可再生能源电力(太阳能发电、风电、水电)替代后环境影响显著降低;相比于脱碳法,采用甲烷化工艺环境性能更优,主要源于甲烷增产优势。本文研究结果可从生命周期角度为焦化行业焦炉煤气的综合利用提供理论支持。

焦炉煤气GLT络合铁脱硫绿色低碳系统性解决方案分析

焦炉煤气PDS脱硫的硫磺收率在50%~60%,副盐累积产生大量脱硫废液,仅仅络合铁催化剂应用在HPF装置上存在诸多问题。从GLT络合铁脱硫的化学原理和工艺原理出发,结合工业改造实际,GLT络合铁技术应用在焦炉煤气净化中形成了系统化成套解决方案,不仅解决了络合铁催化剂应用的适配性问题,而且将硫膏资源化的同时实现零废液外排。通过案例对比分析了不同技术路线的技术经济性,GLT络合铁技术系统性解决焦炉煤气脱硫存在的环保问题,显著节省投资和运行费用,极大降低煤气净化过程的二氧化碳排放。

焦化厂焦炉煤气定价方法的探讨

焦炉煤气是一种极具开发潜力的富氢能源,不仅热值高,还具有来源广泛、高转化效率的特点。随着焦炉煤气制甲醇、制LNG、提氢、合成氨等技术的开发,焦化厂与下游用气客户就焦炉煤气定价矛盾日益突出。因此,合理制定焦炉煤气价格有利于焦化厂的效益提升及公平交易。本文从焦炉煤气热值及其综合利用路径两个角度出发,探讨了不同模式下焦炉煤气的定价过程及价格,并对比分析了不同定价机制下焦炉煤气的价格,其中采用炼焦用煤定价法对当前焦化企业最为有利。本着提高焦化企业综合收益的原则,为其他焦化厂焦炉煤气的定价提供参考思路。

气相色谱-火焰光度检测器法测定高炉煤气和焦炉煤气中硫化物的含量

通过优化柱温、载气流量、光电倍增管极化电压、氢气和空气流量比(氢空比)、检测器温度等条件,提出了气相色谱-火焰光度检测器(FPD)法测定高炉煤气中硫化氢、羰基硫,以及焦炉煤气中硫化氢、羰基硫、二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、乙硫醇、噻吩、二甲基二硫的含量。样品经不同程序稀释后,采用气相色谱仪分析。在分析高炉煤气时,以GDX-502色谱柱为固定相,在柱温60℃、载气流量30 mL·min^(-1)、光电倍增管极化电压900 V、氢气流量80 mL·min^(-1)、氢空比1:0.67、检测器温度160℃条件下检测。在分析焦炉煤气时,以HF-Sulfur色谱柱作固定相,在柱程序升温条件下检测(除进样体积,其他条件和高炉煤气的一致)。结果显示:高炉煤气、焦炉煤气中的各组分质量浓度的自然对数值均在一定范围内和对应的响应值的自然对数值呈线性关系。高炉煤气中两种组分的检出限为0.56~0.87 mg·m^(-3),相对误差(标准气体)为-4.6%~0.88%,测定值的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.22%~2.4%;焦炉煤气中8种组分的检出限为0.711~1.145 mg·m^(-3),加标回收率为94.4%~105%,测定值的RSD(n=6)为1.4%~8.8%。

铜基载氧体的焦炉煤气化学链燃烧特性

焦炉煤气(COG)是炼焦过程产生的主要副产品,含有复杂的气体成分(CO、H_(2)、CH_(4)、CO_(2)),化学链燃烧是一种可实现COG高效转化与高纯CO_(2)捕集的技术。通过溶胶凝胶法制备了一系列x(%)CuO/Ce-Zr-O(x=30、50、70、90)载氧体用于COG化学链燃烧反应特性研究。XRD表明,x(%)CuO/Ce-Zr-O载氧体物相由CuO和Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)固溶体组成。由于Zr^(4+)进入CeO_(2)晶格中,在617 cm^(-1)处出现明显的氧空位Raman特征峰。H_(2)-TPR、CO-TPR、CH_(4)-TPR和COG-TPR结果表明加入Ce-Zr-O固溶体促使铜物种低温释氧能力增强。800℃下,CuO样品CO_(2)捕集率为34%,添加10%Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)后CO_(2)捕集率增至100%。经50次氧化还原循环后,CuO样品性能大幅降低,而90CuO/Ce-Zr-O样品的反应性能和物相结构未发生明显变化,表明CuO和Ce_(0.67)Zr_(0.33)O_(2)之间的相互作用增强了铜物种的释氧能力和循环稳定性。此研究有助于拓宽COG利用途径。

Al_(2)O_(3)载体孔结构优化:提升FeMo/Al_(2)O_(3)催化剂在焦炉煤气加氢脱硫性能

探讨了Al_(2)O_(3)载体孔结构对FeMo/Al_(2)O_(3)预加氢脱硫(HDS)催化剂活性和选择性的影响,采用浸渍法制备了一系列具有不同孔结构的FeMo/Al_(2)O_(3)催化剂,并通过微型固定床技术对其在模拟焦炉煤气中COS、CS_(2)、C_(4)H_(4)S和C_(2)H_(4)的HDS活性和选择性进行了系统评价,通过N_(2)吸附-脱附、红外碳硫、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS、Raman以及HRTEM等技术对催化剂进行了表征。研究结果表明,Al_(2)O_(3)载体孔结构对催化剂活性相MoS_(2)有显著影响,从而影响加氢脱硫活性和选择性,其中较大孔径的载体更有利于COS和CS_(2)的有效转化,而较小孔径的载体则更倾向于促进C_(4)H_(4)S和C_(2)H_(4)的转化;此外,具有较大孔径的催化剂不仅展现出更低的积炭倾向,还通过提高Mo物种的分散性,有效调控了MoS_(2)片晶的生长尺寸和层数,从而在COS和CS_(2)的加氢脱硫活性上显示了优异性能。研究结果为高效HDS催化剂的设计与开发开辟了新途径。

焦炉煤气重整-气基竖炉工艺能耗分析

低杂质海绵铁(DRI)是冶炼高品质钢的必备原料,然而我国DRI年生产能力目前不足60万吨,远不能满足特钢生产的需求。气基竖炉直接还原技术成熟,其单炉DRI年产能可达到250万吨,但它一般需要天然气作还原剂,故其在我国发展受到气源的限制。我国焦炉煤气资源丰富,使用焦炉煤气生产DRI,既解决了气源的问题,又能高效提高我国DRI产量。本文将焦炉煤气重整-气基竖炉工艺与使用天然气的传统MIDREX工艺进行对比,从气体用量、气体组成及工序能耗等方面进行比较,分析焦炉煤气重整-气基竖炉工艺的可行性,同时也为我国焦炉煤气竖炉工艺的发展提供工艺参数。分析结果表明,焦炉煤气重整-竖炉工艺焦炉煤气总用量为599.70?Nm3/t-DRI,总能耗为2668297?kcal/t-DRI。与传统天然气重整-气基竖炉工艺相比,新工艺总能耗低10.0%,其中重整工序能耗低30.0%,具有较大优势。

焦炉煤气催化制甲烷和低碳醇研究进展

冶金煤气是冶金工业产生的气体,处理不当会造成严重的碳排放及空气污染,使钢铁行业碳中和面临巨大挑战。冶金煤气,尤其是其中的焦炉煤气,不仅可作为燃料使用,而且其富含的碳、氢元素是重要的化工资源。通过钢化联产工艺制造化学品实现钢铁行业减排,有望解决温室气体排放、资源浪费、能源消耗和空气污染等环境和能源问题。在催化固碳工艺中,以焦炉煤气催化制甲烷和低碳醇等产品因其过程具有工艺路线短、操作可行性强等优点最受关注。首先介绍了焦炉煤气催化制甲烷和甲醇的工艺条件及反应机理,并介绍助剂和载体等因素对催化剂抗积炭能力及稳定性的影响。其次,强调了构建具有高活性和稳定性的双活性中心对焦炉煤气制其他低碳醇催化剂设计的重要性,并阐述了前体结构和助剂等因素对改性费托合成催化剂和改性甲醇催化剂的影响机制。从反应条件看,甲烷化需较高温度,而制甲醇需较高压力;从工艺复杂程度看,甲烷化最简单,而制甲酸最复杂;从耗氢量看,甲酸不需消耗氢气,而甲烷化耗氢量最大。钢化联产应在综合考虑各种现实因素及产品经济效益的基础上,因地制宜开展催化降碳,不断推动钢化联产技术的创新及清洁能源技术的发展。

甲烷化催化剂在高碳焦炉煤气制LNG项目中的应用

介绍了新疆某焦化厂高碳焦炉煤气制液化天然气(LNG)装置的概况及甲烷化工艺流程,重点分析了甲烷化催化剂在近3年间的运行情况。运行数据显示:甲烷化催化剂经过长周期运行,催化剂性能保持良好,甲烷化工段出口未检出CO和CO_(2),各反应器床层压差保持在初始值附近,未明显上升,且催化剂还具有较好的裂解功能。

国内最大焦炉煤气制甲醇项目开车成功

近日,内蒙古君正化工有限责任公司(以下简称君正化工)年产55万t焦炉煤气/电石炉尾气制甲醇综合利用项目一次投料开车成功,已于3月22日产出合格甲醇产品。该项目是国内最大的焦炉煤气制甲醇项目,同时也是多气源调配合成甲醇项目。

梅山钢铁焦炉煤气DDS生物脱硫技术的应用研究

2022年,上海梅山钢铁股份有限公司焦炉煤气脱硫脱氰(desulfurization and decyanation sorbent,DDS)生物脱硫技术项目成功建设并投入运行。基于此,概述DDS生物脱硫技术的技术核心、技术原理、工艺流程及现场布置,深入分析DDS生物脱硫技术的实际应用与优化、应用效果及应用前景,对项目建设及运行过程中出现的问题进行分析、总结与完善,以期提高企业自身的技术水平,并为其他企业选择煤气脱硫工艺提供了参考。

变压吸附技术在焦炉煤气制氢上的应用

结合泰钢工业园区氢源供应情况,分析了焦炉煤气近5 a的产量和成分特性。针对氢气初级利用、燃料电池用氢气,确定了变压吸附工艺为当前焦炉煤气制氢的最佳工艺路线,开发了分级、分质、分批氢气纯化工艺,实现了以需求定产品、定工艺。

面向工业应用的焦炉煤气预加氢脱硫催化剂失活机理

以焦炉煤气深度净化过程使用的预加氢转化新鲜催化剂和失活催化剂为研究对象,利用微型固定床反应装置对新鲜催化剂和再生催化剂进行加氢脱硫(HDS)活性评价,并采用N_(2)-吸脱附仪、X射线衍射、Raman光谱、热重分析仪、扫描电子显微镜、电子能谱仪、紫外可见分光光度计和高频红外碳硫仪进行表征,深入研究了预加氢转化催化剂的积炭失活机理。研究结果发现,积炭覆盖催化剂表面活性位和堵塞催化剂孔道是导致预加氢转化催化剂失活的主要原因,同时积炭过程伴随活性组分(Fe和Mo)流失及再生过程中催化剂的烧结对催化剂失活也有贡献;积炭的形态以球形石墨化碳为主,其分布形式从催化剂内部向外逐渐增加;除异形条状和五齿球的失活催化剂外,其他催化剂再生(600℃,空气气氛)后可继续使用,再生后催化剂加氢活性下降,这主要是因为催化剂比表面积、孔容的下降及活性组分的流失。

焦炉煤气制氢的二氧化碳排放分析

介绍了2种典型的焦炉煤气制氢工艺,并对焦炉煤气直接制氢过程进行了碳排放分析,计算了该制氢过程的二氧化碳排放,指出焦炉煤气制氢相较于传统天然气制氢可减排二氧化碳88%以上,是当下重要的低碳氢来源路径之一,同时指出发展工业副产气制氢对推动我国氢能供应体系的建设有着积极的意义。

焦炉煤气综合利用现状和发展思路

我国是全球最大的焦炭生产国,焦炉煤气是焦化生产仅次于焦炭的主要产品,先进适用的焦炉煤气利用路径已成为焦化企业提升竞争力的关键因素之一。分析了国内外焦炉煤气用作城市燃气、工业燃气、发电、制氢、合成甲醇、合成天然气等领域的发展历程及现状,梳理了其实际应用过程中存在的问题,针对焦炉煤气利用路径进行了适用性研究。研究认为:焦炉煤气作为化工原料气时,应结合焦炉煤气组分的特点,合理配置碳氢元素,采用技术联产方式形成碳氢互补,提高产品附加值。建议焦炉煤气的利用应加强技术创新和装备提升,科学规划,发展一体化生产基地。

焦炉煤气中氨含量检测方法的研究

在钢铁联合企业中,准确分析、控制焦炉煤气中的氨含量,可有效控制其燃烧后排放尾气中的氮氧化物含量。焦炉煤气中氨含量的检测有中和滴定法和纳氏试剂分光光度法2种方法,针对采用HPF法脱硫后的焦炉煤气,进行了两种氨含量检测方法的对比研究,发现中和滴定法由于煤气显酸性,检测结果不稳定;而纳氏试剂分光光度法不受焦炉煤气酸性影响,更适合HPF法脱硫后净化煤气中氨含量的检测。

焦炉煤气制甲醇精馏工艺技术优化改进应用

为了解决传统焦炉煤气制甲醇精馏过程中污染气体严重、节能效果差等技术难题,通过技术研究决定在焦炉煤气制甲醇精馏过程中,对精馏再沸器加热工艺进行改造,对精馏工段不凝气进行处理,通过实际应用效果表明:精馏再沸器加热工艺改造后降低了设备换热负荷,冷水器温差减小至50℃;精馏工段不凝气处理后提高不凝气和液体回收率,减少了污气排放量,提高了经济效益,取得了显著应用成效。

焦炉煤气制甲醇工艺模拟及优化

焦炉煤气制甲醇传统工艺甲醇转化率低、设备能耗高、资源浪费严重、易造成环境污染,因此本文通过对传统工艺进行分析,选取了研究设备,使用Aspen Plus进行工业过程模拟,建立了较为准确的焦炉煤气制甲醇工艺模型,提出了基于副产蒸汽降级的制甲醇优化工艺,通过降低冷却剂温度至187℃,实现了甲醇产量增加3%、能量节约28.2%、收入增加5.397万亿美元/a。

浅谈微晶吸附深度净化焦炉煤气工艺技术

为了满足氢冶炼直接还原铁所需焦炉煤气质量指标,在A S湿法脱硫和铁基非水相离子液深度脱硫工艺后,采用微晶材料高效吸附精脱硫工艺技术深度净化焦炉煤气,脱除煤气中的H2S、有机硫、苯及其他芳烃、焦油、萘等杂质,最终达到氢冶炼生产工艺要求。

焦炉煤气加氢催化剂使用影响因素及应对措施

在焦炉煤气综合利用加氢脱硫工艺中,经常出现加氢催化剂使用寿命短、加氢活性下降快、床层阻力增加等问题,影响装置长周期稳定运行。通过分析比较不同装置、同一装置不同时期加氢催化剂的使用情况,焦炉煤气预处理效果、杂质含量及加氢催化剂运行温度均会对加氢催化剂的正常运行产生影响。提出了缩短预处理吸附剂再生频率、控制杂质含量、及时调整预加氢催化剂入口温度等解决措施,可有效解决加氢催化剂使用过程中出现的上述问题。