一氧化碳是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)原料，為滿足醋酸工業(yè)、塑料工業(yè)（TDI、MDI、聚碳酸酯等）和農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展要求，一氧化碳的制備和提純技術(shù)已得到不斷改進(jìn)和發(fā)展。焦炭制一氧化碳技術(shù)主要有焦炭純氧制氣和焦炭純氧二氧化碳制氣。目前1000Nm3/h以上的一氧化碳裝置都推薦使用焦炭純氧二氧化碳連續(xù)制氣技術(shù)。
一、焦炭純氧二氧化碳連續(xù)制一氧化碳工藝流程
以焦炭、氧氣、二氧化碳為原料，經(jīng)氧化、還原反應(yīng)生成一氧化碳。經(jīng)降溫除塵、壓縮、脫硫、變壓吸附脫碳、脫氧等步驟，生產(chǎn)高濃度的一氧化碳產(chǎn)品氣。主要化學(xué)反應(yīng)式為：
C＋O2→CO2 ΔH=-394.4kJ/mol （1）
C＋CO2→2CO ΔH=+168.5 kJ/mol （2）
1.造氣：以焦炭為原料，純氧、二氧化碳為氣化劑在CO煤氣發(fā)生爐中逆流接觸，發(fā)生氧化、還原反應(yīng)，粗煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵、廢熱鍋爐回收熱量后，進(jìn)入洗滌塔水洗降溫除塵，送入氣柜。
2.凈化：氣柜出口煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入脫硫罐，將粗煤氣中的硫脫除達(dá)到工藝要求后，經(jīng)壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入PSA工序。
3.PSA：粗煤氣進(jìn)入PSAⅠ脫除大部分CO2，半成品氣經(jīng)脫氧后進(jìn)入PSAⅡ脫除剩余的CO2，合格的產(chǎn)品氣輸出界外。PSAⅠ的解析氣作為CO2原料回收利用，PSAⅡ的解析氣直接放空。
二、焦炭純氧二氧化碳制一氧化碳技術(shù)特點(diǎn)
1. 煤氣發(fā)生爐為自動(dòng)加料，連續(xù)氣化，不停爐間歇排渣，自動(dòng)化控制水平高，操作運(yùn)行平穩(wěn)。爐體采用耐火隔熱層外加水夾套結(jié)構(gòu)，盡量減少副產(chǎn)蒸汽量保證熱量用于還原反應(yīng)。專用爐篦具有均勻布?xì)狻⑵圃⑴旁榷喾N功能，灰渣殘?zhí)苛繕O低。爐體結(jié)構(gòu)簡單，故障率低。大小布料器采用可靠的閥門確保爐內(nèi)氣體不會(huì)從自動(dòng)加煤裝置中漏出。
2.回收利用PSA裝置的CO2解吸氣作原料氣，變廢為寶，降低原料消耗
3.洗滌塔采用高效填料，洗滌效果好，不堵塔；塔底采用特殊結(jié)構(gòu)，確保塔底水封不漏氣。
三、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)
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名 稱 |
指 標(biāo)（V%） |
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CO |
≥96.0% |
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O2 |
≤20ppm |
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N2+CH4 |
≤3.5% |
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H2O |
≤20ppm |
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CO2 |
≤0.1% |
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總硫 |
≤1ppm |
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壓力 |
≥0.6MPa（G） |
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溫度 |
40℃ |
注：以上指標(biāo)可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)高或降低。
四、焦炭純氧二氧化碳制氣原料及公用工程消耗
動(dòng)力消耗定額及消耗量(以1000 Nm3CO計(jì)) 參考2000Nm3/h一氧化碳裝置
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名稱 |
規(guī)格 |
單位 |
數(shù)量 |
備注 |
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一 |
原輔材料 |
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1 |
焦炭 |
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kg |
670 |
二級冶金焦 |
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2 |
氧氣 |
≥99.6% P=0.3Mpa |
Nm3 |
450 |
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3 |
二氧化碳 |
≥98.5% P=30Kpa |
Nm3 |
400 |
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二 |
公用工程 |
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1 |
電 |
220V/380V |
Kwh |
480 |
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2 |
儀表空氣 |
P=0.5MPa dp -20℃ |
Nm3 |
100 |
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3 |
造氣循環(huán)水 |
P=0.3MPa |
t |
50 |
閉路循環(huán) |
|
4 |
軟水 |
P=0.8Mpa |
t |
2 |
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|
5 |
氮?dú)?/FONT> |
≥99.5% P= 0.2MPa |
Nm3 |
200 |
開車置換用 |
五、焦炭純氧二氧化碳制一氧化碳裝置投資
可提供1000～10000Nm3/h不同規(guī)模焦炭純氧制一氧化碳生產(chǎn)技術(shù)裝置的技術(shù)轉(zhuǎn)讓、工程設(shè)計(jì)、部分硬件或工程總承包。
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一、焦炭純氧制一氧化碳工藝流程
以焦炭、氧氣為原料，經(jīng)氧化、還原反應(yīng)生成一氧化碳。經(jīng)降溫除塵、壓縮、脫硫、脫氧、變壓吸附脫碳等步驟，生產(chǎn)高濃度的一氧化碳產(chǎn)品氣。主要化學(xué)反應(yīng)式為：
C＋O2→CO2 ΔH=-394.4kJ/mol （1）
C＋CO2→2CO ΔH=+168.5 kJ/mol （2）
焦炭純氧制一氧化碳流程框圖
1.造氣：以焦炭為原料、純氧為氣化劑在CO煤氣發(fā)生爐中逆流接觸，發(fā)生氣化反應(yīng)，煤氣經(jīng)洗滌塔水洗降溫除塵后送入氣柜。。(注:如現(xiàn)場有供應(yīng)二氧化碳條件,可以通過相應(yīng)的補(bǔ)碳手段降低生產(chǎn)成本)
2. 壓縮脫硫脫氧：氣柜出口煤氣經(jīng)粗脫硫后進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)水解脫硫器將大部分硫氧碳水解成硫化氫后進(jìn)入脫硫罐，脫硫后的氣體進(jìn)入脫氧反應(yīng)器，經(jīng)換熱降溫后進(jìn)入PSA脫碳。
3.PSA脫碳：粗煤氣在PSA塔中進(jìn)行吸附分離，弱吸附組分一氧化碳則通過床層作為產(chǎn)品氣連續(xù)穩(wěn)定輸出。
二、焦炭純氧制一氧化碳技術(shù)特點(diǎn)
1. 煤氣發(fā)生爐為連續(xù)造氣，間歇排渣，單爐產(chǎn)氣量有100Nm3/h 和300Nm3/h兩種爐型,生產(chǎn)靈活，特別適合小規(guī)模制氣。
2.粗煤氣中CO氣含量高，一般在90%以上，最高可達(dá)97%。
三、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)
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名 稱 |
指 標(biāo)（V%） |
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CO |
≥96.0% |
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O2 |
≤20ppm |
|
N2+CH4 |
≤3.5% |
|
H2O |
≤20ppm |
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CO2 |
≤0.1% |
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總硫 |
≤1ppm |
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壓力 |
≥0.6MPa（G） |
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溫度 |
40℃ |
