煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法.pdf

一种涉及煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法，是提供一种将焦煤进行焦化获得焦煤和副产煤焦油及焦炉煤气，并综合利用焦炉煤气生产精细化工产品的环保清洁方法；尤其是利用焦炉煤气通过变压吸附等分离手段分离得到甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品的环保清洁工艺方法；充分考虑到焦炉煤气分离得到的氢、一氧化碳等的资源化综合利用与整个生产工艺过程的环保性，属资源高效清洁精细化综合利用的环保清洁生产方法。

1.一种煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法,其特征是提供一种将焦煤进行焦化获得焦炭和副产煤焦油及焦炉煤气，并综合利用焦炉煤气生产精细化工产品的环保清洁方法：将焦煤通过焦化处理获得的焦炭广泛用于满足市场要求；煤焦油用于深加工获得精细化工产品和原料；焦炉煤气通过脱硫、脱硝、脱水等净化处理及变压吸附等手段分离获得甲烷气、氢、一氧化碳及尾气，分离获得的甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品，分离获得的氢用于氢化反应和通过合成氨装置得到氨作为辅助原料用于天然气精细化工系列产品的生产，一氧化碳和尾气用于合成甲醇并可进一步氧化得到甲醛用于天然气精细化工系列衍生物的生产，洁净煤尾气精细化利用后的尾气用尾气锅炉焚烧获得热能。

煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法

技术领域

一种涉及煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法，是提供一种将焦煤进行焦化获得焦煤和副产煤焦油及焦炉煤气，并综合利用焦炉煤气生产精细化工产品的环保清洁方法；尤其是利用焦炉煤气通过变压吸附等分离手段分离得到甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品的环保清洁工艺方法；充分考虑到焦炉煤气分离得到的氢、一氧化碳等的资源化综合利用与整个生产工艺过程的环保性，属资源高效清洁精细化综合利用的环保清洁生产方法。

背景技术

焦炉煤气是在焦炭生产过程中产生的煤气，其热值约为天然气的一半，主要成分为氢气（约55~60%）、甲烷（约23~27%）、CO（约5~8%）、CmHn（约2~4%）、CO2（约1.5~3%）、N2（约3~7%）、O2（约0.3~0.8%）等。我国年产焦炭约4亿吨，可副产焦炉煤气约1700亿Nm3，除去炼焦自用部分外，尚有约700~800亿Nm3富余焦炉煤气需寻求其他用途，但据估计目前至少有1/3以上的富余焦炉煤气未能加以利用，通过火炬焚烧后放散至大气中，既浪费了大量的宝贵资源又严重污染了环境。焦炉煤气中含有大量的氢、甲烷和一氧化碳，都是合成化学品的宝贵原料，如将火炬焚烧排放的焦炉煤气加以利用可以生产天然气约80亿Nm3。就建设单位而言，若具备100万吨/年焦炭生产能力，每年将产生富余焦炉煤气约2.0亿Nm3，如火炬焚烧后排入大气将造成大量能源的浪费。

焦炉煤气传统的利用方法是经过脱焦油、萘、苯和H2S后作为民用燃料气或发电，这样非但将宝贵的化工原料烧掉浪费了，而且还有CO2、SO2和NOn产生，依然污染环境。现阶段相关焦化企业拟建将焦炉煤气经净化处理用于合成甲醇与氨装置，再进一步用于下游产品生产，使副产的焦炉煤气发挥经济效益，减少排放污染；但由于焦炉煤气经净化处理用于合成甲醇与氨的装置投资比较大，合成氨和合成甲醇的附加值也不高，下游产品的应用领域狭窄且附加值有限，投资效益不明显，所以建设力度也不大。

所以，我们提出煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法，对焦炉煤气综合利用发展精细化工，尤其是利用焦炉煤气通过变压吸附等分离手段分离得到甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品；实现资源高效清洁精细化综合利用，改写煤焦化产业格局。

发明内容

针对我国煤焦化及其焦炉煤气应用现状，我们提出一种煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法，是提出一种新的煤焦化产业格局，能实现煤基能源高效清洁精细化利用的循环经济产业模式的煤焦化方法。

本发明的目的是提供一种煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法,其特征是提供一种将焦煤进行焦化获得焦炭和副产煤焦油及焦炉煤气，并综合利用焦炉煤气生产精细化工产品的环保清洁方法：将焦煤通过焦化处理获得的焦炭广泛用于满足市场要求；煤焦油用于深加工获得精细化工产品和原料；焦炉煤气通过脱硫、脱硝、脱水等净化处理及变压吸附等手段分离获得甲烷气、氢、一氧化碳及尾气，分离获得的甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品，分离获得的氢用于氢化反应和通过合成氨装置得到氨作为辅助原料用于天然气系列精细化工产品的生产，一氧化碳和尾气用于合成甲醇并可进一步氧化得到甲醛用于天然气精细化工系列衍生物的生产，洁净煤尾气精细化利用后的尾气用尾气锅炉焚烧获得热能。

本发明提供一种煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法，其具体实施步骤如下：

第一步：将焦煤通过焦化获得焦炭和副产煤焦油及焦炉煤气。

将焦煤通过焦化获得的焦炭广泛用于满足市场要求。

副产煤焦油用于焦油精加工，获得精细化工产品和原料。

焦炉煤气通过脱硫、脱硝、脱水等净化处理获得净化的焦炉煤气。

第二步：净化的焦炉煤气通过变压吸附装置及其它分离设备分离分别得到氢气、一氧化碳、甲烷气和尾气用于精细化工产品生产。

分离获得的甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品以获得高额的附加值，分离获得的氢用于氢化反应和通过合成氨装置得到氨作为辅助原料用于天然气系列化工产品的生产，一氧化碳和尾气用于合成甲醇并可进一步氧化得到甲醛用于天然气精细化工系列衍生物产品的生产；实现了洁净煤尾气的高效清洁精细化综合利用。

第三步：洁净煤尾气精细化利用后的尾气用尾气锅炉焚烧。

虽然尾气体系中残余的有害物质的量非常有限，为了充分实现清洁生产，我们将所有尾气收集，集中送入尾气锅炉进行焚烧，再对焚烧尾气进行净化处理后最后排放 ，实现真正的煤基能源高效清洁精细化综合利用。

通过如上三个步骤，完成了本发明提供的煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法。其步骤过程是：将焦煤进行焦化获得焦炭和副产煤焦油及焦炉煤气，并综合利用焦炉煤气生产精细化工产品。将焦煤通过焦化处理获得的焦炭广泛用于满足市场要求；煤焦油用于深加工获得精细化工产品和原料；焦炉煤气通过脱硫、脱硝、脱水等净化处理及变压吸附等手段分离获得甲烷气、氢、一氧化碳及尾气，分离获得的甲烷气替代常规天然气用于生产天然气精细化工系列产品，分离获得的氢用于氢化反应和通过合成氨装置得到氨作为辅助原料用于天然气精细化工系列产品的生产，一氧化碳和尾气用于合成甲醇并可进一步氧化得到甲醛用于天然气精细化工系列衍生物的生产，洁净煤尾气精细化利用后的尾气用尾气锅炉焚烧获得热能。本方法将改写煤焦化产业格局，尤其是将通过焦炉煤气的精细化综合利用生产天然气精细化工高附加值的精细化工产品，使焦煤能源总利用率达到95%以上，并真正实现了焦煤能源的清洁利用。

本发明提供的工艺方法，具有如下特征：

1、本发明为煤基能源高效清洁利用提供了一条精细化综合利用的有效途径，为煤基能源开辟了能真正实现清洁利用产业链；可以获得非常良好的经济效益和社会效益。

2、本发明为天然气精细化工提供了一种新的原料途径。焦炉煤气的产量非常巨大，因此，本发明的提出将为天然气精细化工的提供极其丰富的原料保障。

3、采用焦炉煤气分离提纯得到的甲烷气，是理想的天然气精细化工原料，比普通天然气更具潜在优势；洁净煤尾气通过净化脱硫后，再通过变压吸附分离得到的甲烷气也进一步实现了硫元素的分离，不需要象普通天然气那样再次进行脱硫过程，所以，有效地提高设备利用率、提高产品收率、降低能耗、节约生产成本，充分体现了本发明提供的工艺技术的实用性。

4、本发明提供是工艺方法，可以实现真正的煤基能源的高效清洁利用。焦煤能源总利用率可提高到95%或以上，同时可以实现真正的零排放清洁利用；由于将焦炉煤气替代常规天然气（如：氨氧化合成氢氰酸）生产精细化工系列产品实现精细化综合利用，可以获得非常好的经济效益，大幅度提高了煤基能源的利用价值，为我国能源战略具有极其重大的意义。

附图说明

说明书附图为本发明涉及到的煤基能源高效清洁精细化综合利用煤焦化方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例进行更详细地说明本发明，但是本发明的范围不受实施例的限制（组份比例均指体积百分比例）。

实施例1：将将热值为5500大卡的普通焦煤煤通过焦化获得焦炭和副产煤焦油及焦炉煤气。

将焦煤通过焦化处理获得的焦炭广泛用于满足市场要求；煤焦油收集后出售给焦油深加工公司。

焦炉煤气通过脱硫、脱硝、脱水等净化处理，回收硫、硝得到硫胺和硝铵，脱水冷凝后得到冷凝水，回收利用。

净化后的焦炉煤气：氢52.6%、甲烷25.3%、一氧化碳5.4%、二氧化碳1.8%、氧0.8%、氮4.8%、水2.2%、其它7.1%，通过变压吸附和其它辅助分离装置进行分离，分别得到氢、一氧化碳、甲烷气和尾气；氢用于合成氨并作为本实施例甲烷氨氧化合成合成氢氰酸的辅助原料、一氧化碳和尾气用于合成甲醇并进一步氧化获得甲醛用于吸收氢氰酸获得羟基乙腈、甲烷气替代常规天然气通过氨氧化合成氢氰酸用于精细化工衍生物系列产品生产。

实施例2：焦炉煤气：氢57.6%、甲烷27.3%、一氧化碳5.8%、二氧化碳1.4%、氧0.4%、氮4.1%、水1.0%、其它2.4%，通过变压吸附和其它辅助分离装置进行分离，分别得到氢、一氧化碳、甲烷气和尾气；氢用于合成氨并作为本氨氧化合成氢氰酸的辅助原料，一氧化碳和尾气用于合成甲醇进而氧化得到甲醛并在实施例3中作为吸收氢氰酸合成羟基乙腈的原料，甲烷气替代常规天然气用于安氏法氨氧化合成氢氰酸。

焦炉煤气分离得到甲烷气的组份:

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1CH493.3796CO20.4132H23.9787CO0.8333H2O0.1128Ar0.0464N21.0139其它0.1245O20.10210

利用上述焦炉煤气分离得到甲烷气按安氏法氨氧化合成反应要求，以计算量的氨和空气通过二次混合得到反应原料气，反应原料气通过安氏法氨氧化合成反应得到合成气，合成气成份如下：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN8.1036N254.3192NH31.5027CO20.5013H2O25.5178CO4.7074CH40.4639H24.7685O20.01910其它0.101

合成气在不经过除氨过程就直接由氢氧化钠水溶液吸收反应得到高纯氰化钠水溶液，游离氨存留在尾气中；氰化钠水溶液质量表如下：

外观氰化钠（%）CO32-NH3+其它无色透明30.770.0220.012水、微量杂质

通过冷却调配得到高纯液体氰化钠产品；高纯氰化钠水溶液通过浓缩、结晶、离心分离得到高纯固体氰化钠产品；固体氰化钠产品质量如下：

外观氰化钠（%）CO32-NH3+其它无色透明99.560.0780.018水、微量杂质

尾气组份如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN0.22456N260.87152NH31.68697CO20.56143H2O25.60188CO5.27314CH40.51229H25.33825O20.028610其它0.0018

尾气进行氨的回收，采用磷酸或磷酸二氢铵作为吸收载体；回收氨后的尾气成份如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN0.26796N274.70152NH30.06557CO20.69913H2O10.44288CO6.46104CH40.63799H26.55695O20.025710其它0.1417

磷酸二氢铵溶液吸收氨转化为磷酸氢铵溶液，通过解析与氨的回收；解析出来的磷酸二氢铵溶液循环用于氨的吸收，回收氨用于氨氧化原料实现了氨的回收利用。

氨回收后的尾气再通过脱盐水吸收净化，尾气中残余的氢氰酸得到净化同时收获少量氢氰酸水溶液；氢氰酸水溶液质量如下：

氢氰酸（%）CO32-（%）NH3+（%）其它2.770.790.58水、微量杂质

氢氰酸水溶液套用到氢氧化钠吸收液中；净化尾气的组分如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN0.00586N280.15362NH30.00127CO20.74773H2O4.24408CO6.94144CH40.68289H27.03675O20.029210其它0.1576

净化后的尾气用尾气锅炉焚烧。

实施例3：同实施例2，利用上述焦炉煤气分离得到甲烷气通过安氏法氨氧化合成反应得到合成气；反应合成气通过联合除氨得到不含氨或含痕量氨的反应合成气体；除氨后的合成气用甲醛溶液吸收得到高纯羟基乙腈水溶液，用于合成高纯氢氰酸衍生物。

合成气组份如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN8.0926N254.3082NH31.5037CO20.5233H2O25.5188CO4.7054CH40.4629H24.7055O20.02010其它0.164

合成气通过初级除氨实现游离氨的回收利用后得到初级除氨合成气，初级除氨合成气的组份如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN8.98756N260.87362NH30.06597CO20.56113H2O18.24158CO5.7544CH40.51619H25.33485O20.024510其它0.1196

磷酸二氢铵溶液吸收氨转化为磷酸氢铵溶液，通过解析与氨的回收；解析出来的磷酸二氢铵溶液循环用于氨的吸收，回收氨用于氨氧化原料；初级除氨实现了氨的回收利用。

初级除氨合成气再通过硫酸吸收精细除氨，得到副产硫酸铵；精细除氨合成气的组分如下表：

序号组份名称组份比例％序号组份名称组份比例％1HCN9.15526N262.15522NH30.00187CO20.58333H2O16.65658CO5.36484CH40.52279H25.41485O20.023110其它0.1226

精细除氨得到硫酸铵溶液，硫酸铵溶液经净化处理并浓缩结晶得到硫酸铵副产品。

精细除氨后的合成气用甲醛溶液吸收得到羟基乙腈水溶液，羟基乙腈水溶液用于下游产品的生产；尾气送尾气焚烧装置焚烧。

获得羟基乙腈水溶液的成份如下：

羟基乙腈（%）游离甲醛（%）游离CN-（%）其它45.180.080.02水、微量杂质

实施例4：同实施例3，利用上述焦炉煤气分离得到甲烷气通过安氏法氨氧化合成反应得到合成气；反应合成气通过联合除氨得到不含氨或含痕量氨的反应合成气体；除氨后的合成气用去离子水吸收得到氢氰酸水溶液，再通过精制得到高纯液体氢氰酸，高纯液体氢氰酸用于氢氰酸衍生物的合成；吸收尾气送尾气焚烧装置焚烧。获得高纯液体氢氰酸的质量如下：

氢氰酸（%）CO32-（%）NH3+（%）其它99.78--水、微量杂质