電石爐尾氣、碳化硅尾氣、黃磷尾氣的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、甲烷化等處理后,與空分來的N2混合即可進行合成氨,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
3~8
5~15
—
0.5~1.5
粉塵、S、As
碳化硅尾氣
75~90
2~3
1~5
1~3
2~4
<0.5
SiC、SiO2、CaO
黃磷尾氣
85~95
2~4
3~5
0.5
P、S、F、As
    所以充分合理高效利用尾氣合成目前市場前景較好的氨或甲醇項目,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、碳化硅尾氣合成氨,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:煤氣凈化、精脫硫、煤氣變換、脫碳、甲烷化、合成氨等。利用該工藝,可處理煤氣中含有大量的固體粉塵以及S、P、As、F等多種有害物質(zhì),并采用全變換技術(shù)處理超高濃度的CO,制備合成氣所需的H2,用于合成氨,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、碳化硅尾氣合成氨工藝簡介及流程    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(yù)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℃后送往精脫硫裝置。精脫硫后的煤氣進入變換工段,CO采用全低變工藝技術(shù),變換后的混合氣送往脫碳工序脫除混合氣中的CO2。經(jīng)脫碳后的H2送甲烷化工序,將H2中的少量CO進行甲烷化,最后與空分來的N2混合,經(jīng)壓縮機加壓到30MPa,送合成氨工序,制得產(chǎn)品液氨。   (1)煤氣預(yù)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(yù)處理工序需進行降溫除塵,經(jīng)煤氣中的粉塵含量控制在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,以滿足合成氨的要求。   (3)煤氣全變換   本工程采用全低變換工藝技術(shù),將煤氣中的CO逐步分段變換,不斷移除反應(yīng)床層中的熱,控制變換爐出口溫度,有效防止“飛溫”現(xiàn)象。    根據(jù)變換反應(yīng)原理:一氧化碳與水蒸汽作用生成氫氣和二氧化碳,其反應(yīng)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。   (5)甲烷化   來自脫碳工序的凈化氣經(jīng)換熱升溫至300℃左右進入甲烷化爐。在甲烷化觸媒的作用下進行甲烷化反應(yīng),其反應(yīng)如下:    CO + H2 = CH4 + H2O    CO2 + 2H2 = CH4 +2H2O   (5)合成氨    來自甲烷化的H2與N2混合后,經(jīng)壓縮至30MPa后進入合成氨工序,在催化劑作用下,進行合成氨,主要反應(yīng)如下:    3H2+N2=2NH3
尾氣合成氨工藝流程框圖如下: