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技術(shù)成果
 
電石爐尾氣、碳化硅尾氣制甲醇技術(shù)

    我國是電石、碳化硅生產(chǎn)大國,目前我國電石產(chǎn)能已經(jīng)突破2000萬噸/年,電石產(chǎn)量1361萬噸,碳化硅年產(chǎn)量以高達70萬噸。
    密閉電石爐每生產(chǎn)1噸電石產(chǎn)生尾氣約400m3,碳化硅冶煉爐每產(chǎn)1噸碳化硅生產(chǎn)尾氣約1300~1400m3。這些尾氣含有CO占70~90%,還含有大量的固體粉塵以及S、As等多種有害物質(zhì),除少部分企業(yè)用著燃料或發(fā)電外,絕大部分企業(yè)沒有有效凈化回收利用,直接點“天燈”排空。以電石生產(chǎn)為例,全國電石生產(chǎn)企業(yè)500多家,其密閉電石爐產(chǎn)能已經(jīng)達到400多萬噸。每生產(chǎn)1噸電石,排放粉塵53公斤,電石爐要消耗195m3O2,排放426m3的CO2氣體。那么2008年生產(chǎn)電石1361萬噸,一共排放粉塵約72萬噸,排放58億m3 CO2氣體。密閉電石爐生產(chǎn)1噸電石,要排放90%濃度的CO氣體400m3,相當于白白燃燒160公斤標煤。按2008年電石產(chǎn)量1361萬噸,全部白白地點“天燈”,相當于每年浪費標準煤217.8萬噸。若加上碳化硅尾氣排放的CO2,整個CO2排放量相當驚人,對環(huán)境造成了極大的污染。
    電石尾氣、碳化硅尾氣尾氣既可以作燃料,如城市煤氣民用、工藝煤氣發(fā)電,又可作化工原料,如生產(chǎn)合成甲醇、氨、醋酸等。如果用來發(fā)電,上網(wǎng)費用高,利潤薄;利用這些尾氣可生產(chǎn)甲醇、氨等,生產(chǎn)的甲醇、氨不僅當產(chǎn)品銷售,下游還可以進一步深加工制二甲醚、甲醛、尿素等,生產(chǎn)許多高附加值產(chǎn)品,產(chǎn)業(yè)鏈長,競爭力強,經(jīng)濟效益顯著。
    電石爐尾氣、碳化硅尾氣的CO含量占70%~95%,統(tǒng)稱為煤氣,經(jīng)煤氣凈化處理、煤氣變換、脫碳等處理,即可進行合成甲醇,這些尾氣詳細組成如下: 
    

尾氣名稱

組成(V%

CO

CO2

H2

N2

CH4

O2

主要雜質(zhì)

電石尾氣

70~90

3~10

38

515

0.51.5

粉塵、SAs

碳化硅尾氣

7590

23

15

13

24

0.5

SiC SiO2 CaO


    所以充分合理高效利用尾氣制目前市場前景較好的甲醇或合成氨項目,不僅解決了環(huán)境保護問題,實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟,并可為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益,是企業(yè)綜合利用尾氣理想的選擇。
    我公司長期從事研究煤氣凈化、合成甲醇以及合成氨技術(shù),利用電石尾氣、碳化硅尾氣制甲醇,并對全流程進行優(yōu)化、改進。開發(fā)的生產(chǎn)技術(shù),流程短,投資省,能耗低。主要包括:煤氣預凈化、煤氣變換、脫碳、合成甲醇、甲醇精餾等。利用該工藝,可處理煤氣中含有大量的固體粉塵以及S、As等多種有害物質(zhì),并采用特殊的變換技術(shù)處理超高濃度的CO,制備合成氣所需的H2,用于生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品,技術(shù)含量高,產(chǎn)品附加值高,環(huán)境污染小,競爭力強,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品質(zhì)量高,是目前較理想的煤氣綜合利用方法。
電石尾氣、碳化硅尾氣制甲醇工藝簡介及流程
    從電石爐、碳化硅冶煉爐出來的尾氣,壓力約10kPa,經(jīng)冷卻降溫到~260℃,進入煤氣預凈化工序脫除尾氣中的粉塵、焦油等,送氣柜,緩沖、穩(wěn)壓后,送往煤氣壓縮工段進行升壓至2.15MPa,溫度約140℃后送往精脫硫工序。精脫硫后的煤氣進入變換工段,CO的變化率控制在68%~75%,送往脫碳工序脫除合成氣中的CO2。最終控制(H2−CO2)/(CO+CO2)=2.05~2.15,合成氣壓縮機加壓到5.5MPa,換熱到220℃后送甲醇合成工段合成甲醇。從甲醇合成出來的粗甲醇去甲醇精餾工段,精餾提純產(chǎn)品甲醇。
   (1)煤氣預凈化   電石爐、碳化硅冶煉爐出來的尾氣溫度高,含有大量的粉塵顆粒,在預處理工序進行降溫除塵,經(jīng)預凈化后的粉塵含量控制在20mg/Nm3以下。
   (2)煤氣精脫硫   除脫除煤氣中無機硫外,為去除有機硫,采用加氫轉(zhuǎn)化法、水解法將有機硫轉(zhuǎn)化成易去除的H2S,使合成氣含硫量小于0.1×10-6,以滿足合成甲醇的要求。
   (3)煤氣部分變換   用于合成甲醇的合成氣,按理論配比為H2/CO=2,要求CO變換率控制在68~75%左右即可達到甲醇合成氣要求。為此,本工程采用部分變換法。
 根據(jù)變換反應原理:一氧化碳與水蒸汽作用生成氫氣和二氧化碳,其反應如下:
                       CO + H2O = CO2 + H2 + Q
   (4)脫碳    經(jīng)變換后的合成氣中含有大量的CO2,可采用變壓吸附技術(shù)干法脫碳技術(shù),也可采用濕法脫碳技術(shù),脫除煤氣中大量的CO2,最終控制(H2−CO2)/(CO+CO2)=2.05~2.15。
   (5)合成氣制甲醇    甲醇合成工藝按壓力可分為高、中、低壓法。目前國內(nèi)外普遍采用低壓合成技術(shù),一般操作壓在5.5~6.0MPa左右,反應器主要是管殼式等溫反應器。合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入甲醇合成塔,在催化劑作用下,進行甲醇合成,主要反應如下:
                       CO+2H2=CH3OH
                       CO2+3H2=CH3OH+H2O
   (4)甲醇精餾   甲醇精餾普遍采用三塔精餾流程。從甲醇合成來的粗甲醇進入預精餾塔,塔頂分離出的釋放氣送提氫裝置,提取H2循環(huán)使用。塔底的甲醇液經(jīng)加壓精餾塔和常壓精餾塔分離制得精甲醇。

煤氣制甲醇工藝流程框圖如下:

流程圖
 

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