变压吸附技术领航者
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世界首套高炉煤气提纯CO装置成功投产
发布者:admin 2013-10-17 | 1778

北京北大先锋科技有限公司(北大先锋)与衡阳华菱钢管有限公司合作,采用北大先锋专有技术,为华菱衡钢建成世界上第一套高炉煤气变压吸附提纯CO工业装置,于2013年6月顺利投产,这是我国乃至全球钢铁行业首次成功从高炉煤气中大规模高效提纯CO气体。该项目自2012年开工以来就受到钢铁行业的普遍关注与高度重视,截至目前该套高炉煤气提纯装置已平稳运行超过120天,产品气CO的纯度、收率和成本等各项指标均优于预期目标。


该项目的成功投产,标志着钢铁行业在高炉煤气高效利用领域的关键技术取得了历史性进展,对钢铁行业实现高炉煤气零排放、大幅度提高能源利用率和降低碳排放具有重大意义,将为推进我国钢铁产业良性发展做出巨大贡献。


北大先锋攻克技术难关

高炉煤气是钢铁厂的副产气,属于二次能源,理论上具有较高的经济价值,应将其合理回收利用,但在实际生产中,因高炉煤气中N2含量高、热值低(仅约3500kJ/Nm3)、燃烧效率低,所以一直无法高效利用,甚至频频出现高炉煤气直接放散的现象。近年来,随着碳减排压力持续加大,企业生产经营成本不断攀高,我国相关科研院所在钢厂尾气综合利用方面倾注了大量精力,以充分挖掘钢厂尾气的利用价值。钢铁厂“三气”(高炉气、转炉气、焦炉气)中,以高炉煤气量最大,但进行有效利用的难度也最大,这主要是因为高炉煤气中N2含量高达50%以上,而CO和N2沸点相近,从高炉煤气中有效分离CO是一个世界性难题。如果攻克了这一技术难关,钢铁企业便可利用富集的CO气体进行高效率燃烧,或用作高炉炼铁的还原气,以此提高高炉煤气的利用价值并大幅度减少碳排放,此外还可将高炉气中的CO富集到99%以上作为合成化工产品的原料,进一步提高高炉煤气的附加值,为企业创造可观的经济效益。


北大先锋是北京大学直属企业,与北京大学化学院合作建立了高效的技术研发平台。北大先锋以高效铜系CO吸附剂PU-1为核心的变压吸附分离CO技术可从富含N2的混合气中高效分离CO,产品气CO的纯度、收率和生产成本等技术指标达到世界领先水平。北大先锋根据高炉煤气的组成和特性,成功开发了高炉煤气中各种杂质的单元净化技术和针对性的成套分离工艺,全面攻克了高炉煤气分离CO的技术难关。2012年,北大先锋与华菱衡钢达成合作协议,共同为华菱衡钢设计建设高炉煤气提纯CO装置,该装置已于2013年6月初顺利开车投产。


尾气提纯讲求效益先行

华菱衡钢位于湖南省衡阳市,由于衡阳处于天然气管网末端,随着工业的逐步发展,天然气价格涨声不断,供应紧缺程度日益严重。在高炉煤气提纯CO装置投产以前,衡钢所采用的高炉煤气利用方式是在高炉煤气中掺入部分天然气,以提高其热值,供轧钢加热炉使用。项目开展以后,衡钢将67000Nm3/h高炉煤气提纯得到17500Nm3/h的CO产品气直接输送到加热炉,纯度超过70%,热值达8800kJ/Nm3,每年可替代天然气3382×104Nm3,折合标准煤3.8万吨,相当于衡钢原来1/4的天然气用量,这在很大程度上缓解了衡钢对天然气的紧张需求。


此外,由于CO提纯气中N2含量减少,采用提纯气燃烧后的烟气与原先高炉煤气和天然气的混合气燃烧后的烟气相比,烟气量大幅度减少,提高了各工业炉内的辐射换热效果,节能降耗优势更为明显。


北大先锋为衡钢建设的高炉煤气提纯CO装置综合能耗指标优异。根据实际开工情况计算,扣除装置运行成本后,该项目每年可为衡钢节约标准煤约2.9万吨,年直接创收达2500多万元。鉴于装置运行指标优异、节能增收效果显著,北大先锋和华菱衡钢现已抓紧开始进行二期工程的建设。高炉煤气提纯CO项目的顺利投产将促使衡钢的能源结构逐步向自主化、稳定化、合理化方向迈进。


钢化联产摆脱微利困境

当下环境问题严峻,有关部门正在酝酿推出环境税及碳税,将使陷入微利甚至亏损时代的钢铁企业再度受到重击。钢铁厂“三气”是碳排放的主要来源,合理回收利用成为关键。鉴于高炉煤气提纯CO技术顺利工业化应用,钢铁企业同样可采用变压吸附提纯CO技术从高炉气、转炉气中提取高纯度CO气体,从焦炉气中提纯H2,用于合成高附加值的化工产品,例如乙二醇、丁辛醇、合成氨等,延长产业链条,优化产业结构,走钢化联产的可持续发展道路。这一思路较之高炉煤气提纯后燃烧利用具有更为显著的经济效益和社会效益,是钢铁企业摆脱微利局面,提高企业抗风险能力和市场竞争力的有效途径。


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