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(dá)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(diǎn)“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(dá)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(dāng)于白白燃燒160公斤標(biāo)煤。按2008年電石產(chǎn)量1361萬噸,全部白白地點(diǎn)“天燈”,相當(dāng)于每年浪費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(fèi)用高,利潤;利用這些尾氣可生產(chǎn)甲醇、氨等,生產(chǎn)的甲醇、氨不僅當(dāng)產(chǎn)品銷售,下游還可以進(jìn)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(qiáng),經(jīng)濟(jì)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(jìn)行合成甲醇,這些尾氣詳細(xì)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
    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(xiàng)目,不僅解決了環(huán)境保護(hù)問題,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì),并可為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。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(yù)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(qiáng),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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(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)處理工序進(jìn)行降溫除塵,經(jīng)預(yù)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(jī)硫外,為去除有機(jī)硫,采用加氫轉(zhuǎn)化法、水解法將有機(jī)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(dá)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(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,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(yīng)器主要是管殼式等溫反應(yīng)器。合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入甲醇合成塔,在催化劑作用下,進(jìn)行甲醇合成,主要反應(yīng)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(jìn)入預(yù)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:
 
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