工业领域绿色低碳技术应用案例4 焦炉煤气转化甲醇联产乙醇项目.docx

案例4焦炉煤气转化甲醇联产乙醇项目主要完成单位：河南利源新能科技有限公司主要完成人员：付玉堂、郭永庆、梁庆祥、岳广明、未永付、付桢惟甲醇与乙醇在工业上具有广泛的用途，包括作为溶剂、燃料、化工原料以及合成其他化学品的中间体等。在炼焦产生的煤气中可能含有一定量以其他化合物的形式存在的甲醇与乙醇，可通过化学反应将其转化为气体状物质提取，从而实现资源高效利用与能源有效节约。一、项目背景由于将焦炉煤气转化为乙醇是一个复杂的化学工程过程，涉及到催化剂的选择、反应条件的控制、分离纯化等多个环节。为确保甲醇的质量、适应不同应用的要求，以及满足化工过程中的反应效率和安全性等方面的需要，亟需行业持续深入探索，实现工业化、产业化。河南利源新能科技有限公司开展焦炉煤气转化甲醇联产乙醇项目，总投资18亿元、预计年产值20万吨，主要建设空分、焦炉气微晶净化、加氢吸附脱硫、纯氧转化、脱碳、深冷碳氢分离、甲醇制二甲醛、戮基化制酷酸甲酯、加氢制乙醇、分离和脱水等主要工艺生产装置，以及相配套的生产设施、环保设施和生产辅助设施。项目利用了焦炉煤气中的碳、氢、氧等有效组分，生产高纯度无水工业乙醇产品，主要产品为二甲醛、醋酸甲酯和乙醇等。试生产阶段数据表明，乙醇产品纯度能够达到99.9%o二、创新点及相关技术内容创新点1:以工业废气作为原料焦炉煤气的成分复杂，在含有甲醇、乙醇等多种可资源化利用组分的同时也包含各类有害物质，且具有燃烧特性不稳定的特点，导致气体净化、分离、转化等技术难度较大、处置成本较高。针对上述问题，项目以工业排放气、焦炉煤气、甲醇和CO2为原料，主要生产二甲醛、醋酸甲酯、化工乙醇、医药乙醇和高纯度乙醇等清洁能源产品。其中，焦炉气制乙醇项目，针对我国以煤为主的资源特征，可替代传统的粮食发酵法乙醇，催生了能源战略和双碳目标下实现安全、清洁、低碳的新型清洁能源产业发展模式，对我国减少石油和粮食进口的依赖、保障国家能源和粮食安全，具有重要的战略意义。创新点2：多维度实现氢气循环利用焦炉气中含有纯度较低、含量不稳定的氢气组分，通常与一氧化碳、甲烷等气体混合，导致对氢气的分离和纯化困难。此外，焦炉气生产的氢气产量有限，通常不足以满足工业生产过程中对氢气的需求，单独实现氢气的有效循环利用的成本较高。针对上述问题，项目在联产甲醇、乙醇的同时实现氢气的有效分离与使用，将产生的富氢尾气进行氢气提纯后可达到99.999%的氢气纯度，氢气量可满足2000多辆重卡氢能车的用氢需求。在利用方面，项目配套建设综合能源站加氢站、燃料电池生产线、相关特种设备制造及研发、氢能源车辆应用、垃圾等离子制氢等。项目已经形成氧气制备、储运和加注为一体，建立安全、稳定、低成本的车用氢能供给体系，助力打造氢能“制氢-储氢-输氢-用氢”全产业链。图1加氢站现场图创新点3：构建“5G+”智慧工厂提升综合效率传统乙醇项目通常采用人工操作和传统的控制系统，生产过程相对较为依赖人工干预，监控、调控能力以及响应速度、灵活性有限，生产过程中存在一定的误差和不确定性，且在资源利用效率和能源消耗方面存在一定的局限性。针对上述问题，项目依托无水乙醇项目构建5G+智慧工厂，与中国移动、华为公司、赛意公司合作，共同打造煤化工企业全产业链、全流程、5G+智慧工厂。投用后，将集生产管理、能源利用、安全环保、设备维护、物流运输、质量体系建设、物资供给、仓储、办公信息化等于一体，通过产业数字化，赋能实体经济，使企业管理更加透明化、精细化和规范化，进一步提高管理效率和管理精度。图25G智慧调度中心三、经验总结与推广价值焦炉煤气制无水乙醇项目属于业界首套，用焦炉煤气替代传统的粮食发酵方式生产乙醇，填补了国内空白。在保障国家能源安全、粮食安全等方面具有重要的战略意义和现实意义。项目的经济、社会与环境效益显著。项目实施后，年可新增产值15亿元，新增利税3亿元。项目建成后年可节约标煤5000吨，年降碳量19万吨，年节水量2万吨，年固废利用量300吨。在乙醇生产过程中，工艺过程中CO,自身全部实现循环利用，每年还可以吸收利用外部二氧化碳5万吨，实现CO,的高效吸纳和资源化利用，乙醇的质量分数为99.95%,水分的质量分数为0.0095%,甲醇的质量分数为0.022沆2022年中国焦炉煤气产量为1889.02亿立方米,同比增长1.68%,但是同年理论回收量仅为1038.96亿立方米，仍存在大量焦炉煤气未开展有效回收利用，且并无项目开展焦炉煤气制无水乙醇的探索。因此，推广应用焦炉煤气转化甲醇联产乙醇项目，预计将带来显著的经济与环境效益.