專利名稱：一種電石爐爐氣的純化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電石爐爐氣的純化工藝。
技術(shù)背景根據(jù)國(guó)家發(fā)改委頒布的《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件(2007年修訂)》中第三條能源消耗和資源綜合利用的第(二)、(三)款中明確規(guī)定密閉式電石生產(chǎn)裝置的爐氣固體粉塵(指CO氣體)必須綜合利用，不允許爐氣直 排或點(diǎn)火炬，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉狀爐料必須回收利用。電石爐氣的主要 成分為CO，另外還有02， N2， H2， CH4， CnHm，固體粉塵。目前，國(guó)內(nèi) 電石生產(chǎn)企業(yè)的電石爐爐型正在進(jìn)行由開放式、半密閉式向全密閉式的轉(zhuǎn) 化，但對(duì)電石爐爐氣的利用僅僅停留在燃燒熱的低水平層面，排出的二氧 化碳?xì)怏w直接污染著大氣環(huán)境，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的綜合利用。在密閉電石爐生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)一噸電石可釋放出爐氣400Nm3， 其中純CO約為300Nm3,電石爐氣的主要成份是CO，同時(shí)含有一定量的 氧、氮、氫、甲烷及焦油(爐氣中的焦油主要是大量采用了蘭碳、電極糊 等含焦油碳素原料所致)，理論上講，電石爐氣中的CO可以用于甲醇、 合成氨的生產(chǎn)，也可用于醋酸等羰基化產(chǎn)品的生產(chǎn)，但是，由于氧、甲烷 及焦油的存在，使電石爐氣的凈化及深加工等綜合利用工藝受到很大的限 制，因此，在國(guó)內(nèi)形成的局面是一方面CO的用戶通過煤氣化大量合成CO， 另一方面是大量的電石爐氣中的CO被低水平的利用工藝做為燃料白白的 燒掉了。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種從密閉電石 爐爐氣中提純一氧化碳?xì)怏w，從而解決電石爐爐氣中CO由熱能向化工原料的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)電石生產(chǎn)的節(jié)能減排及高附加值的綜合利用的電石爐爐氣 的純化工藝。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電石爐爐氣的純化工藝，其特征是將電石爐爐氣和助燃氧氣混 合后引入到位于純化塔底部的燃燒段進(jìn)行部分燃燒，隨后自下而上進(jìn)入純 化塔中部的純化段在蓄熱還原填料的作用下進(jìn)行純化后，大部分氣體從純 化塔中部引出降溫至16(TC以下后除塵，進(jìn)入脫碳分離系統(tǒng)除去其中的 C02，再用變壓吸附裝置使CO、 H2與N2分離即可；上述電石爐爐氣在與助燃氧氣混合前首先用旋風(fēng)分離裝置除去其中 的粗顆粒；上述純化后的少部分氣體自下而上進(jìn)入純化塔上部的活化段后循環(huán) 入純化塔底部的燃燒段參與反應(yīng)，上述活化段所用的活化介質(zhì)為蓄熱還原 填料，活化段中高溫氣體對(duì)蓄熱還原填料進(jìn)行干燥的活化，除去其中的揮 發(fā)份(如焦油、水份等)，防止蓄熱還原填料中的揮發(fā)份對(duì)純化氣的二次污染；其中所述的蓄熱還原填料是由60% 75%的蘭碳粉、10% 25%的消 石灰及15% 20%的煤焦油加工而成的直徑為25 75mm的球體，其強(qiáng)度要 求冷強(qiáng)度^60kg/個(gè)，熱強(qiáng)度》25kg/個(gè)。該蓄熱還原填料具有兩方面的 作用， 一是起到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定純化塔操作溫度；二是將氣體中的C02和氧還 原為CO。消石灰作為堿土金屬添加劑能較大幅度的提高還原反應(yīng)活性；將上述降溫過程中的熱能進(jìn)行余熱回收，回收的余熱可副產(chǎn)蒸汽，熱 助燃氧氣利用此余熱先進(jìn)行預(yù)熱。本發(fā)明采用將電石爐爐氣通入純化塔中，通過向純化塔中適量供氧及 填充蓄熱還原填料，使得電石爐爐氣在經(jīng)過純化塔的三個(gè)階段爐氣燃燒 段、爐氣純化段及蓄熱還原填料活化段后，除去了其中所含的甲烷、焦油、 氧等雜質(zhì)，再經(jīng)除塵及脫碳分離，從而獲得可作為化工原料使用的一氧化 碳和氫氣。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電石生產(chǎn)中的以廢制廢、節(jié)能減排及對(duì)爐氣的高 附加值綜合利用的目的，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。


圖l為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝框圖；圖2為本發(fā)明所用的純化塔結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體工藝過程為-1. 蓄熱還原填料的制備將電石爐生產(chǎn)中產(chǎn)生的蘭碳粉末、消石灰粉末及煤焦油按(60% 75%): (10% 25%): 15% 20%的比例摻混(用蘭碳粉加工可以達(dá)到以廢制廢的效果)，并在壓球機(jī)中壓制成直徑為25 75mm，強(qiáng)度要求冷強(qiáng)度^ 60kg/個(gè)，熱強(qiáng)度》25kg/個(gè)的球狀填料。將蘭碳等制成球狀是因?yàn)榍蝮w面 相對(duì)光滑，不利于爐氣中夾帶粉塵在其表面的沉積，同時(shí)可防止架橋現(xiàn)象。 然后將這種球狀填料通過純化塔塔頂?shù)募恿舷到y(tǒng)1加入到純化塔中，可連續(xù)加料，也可間歇加料。為了保證安全，蘭碳球在加入以前進(jìn)行N2或C02置換。2. 將由電石爐出來的電石爐爐氣用旋風(fēng)分離裝置除去其中的粗顆粒 后，再將電石爐爐氣和助燃熱氧氣(此氧氣可根據(jù)不同的用途選擇純氧或 空氣)，通過噴射器混合后由純化塔底部2引入到純化塔的燃燒段(燃燒 室3)進(jìn)行燃燒，隨后自下而上進(jìn)入純化塔的純化段(純化室4)，純化段 的溫度控制在120(TC 130(TC,該溫度可根據(jù)出爐爐氣組份進(jìn)行調(diào)節(jié)。在上述爐氣的燃燒及純化過程中發(fā)生如下反應(yīng)-a、 燃燒段的反應(yīng)CO燃燒2CO+02=2C02+136.2KCal/mol 甲烷燃燒CH4+202=C02+2H20+191.7KCal/mol 焦油燃燒CnHm+ (n+m/4) 02=nC02+m/2H20+Q 氫燃燒2H2+02=2H20+571.8KCal/mol碳燃燒C+02=C02在此工藝過程中的固體粉塵不參加反應(yīng)。b、 純化反應(yīng)燃燒放出的熱量使?fàn)t氣溫度升高到1200 B0(TC，進(jìn)入蓄熱還原填料純化段(活性蘭碳球純化段)，在純化段中發(fā)生以下反應(yīng)除氧反應(yīng)2C+02=2CO+59.4KCal/mol二氧化碳轉(zhuǎn)換反應(yīng)C02+C=2CO甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)CH4+C02=2CO+2H2-59.1 KCal/mol焦油轉(zhuǎn)化反應(yīng)CnHm+ (n+m/4) C02=2CO+2Hr59.1 KCal/mol水的轉(zhuǎn)化反應(yīng)C+H20=CO+H2-17.9 KCal/mol除以上的反應(yīng)外，由于純化塔溫度高達(dá)1300'C，還會(huì)發(fā)生產(chǎn)甲烷及焦 油等的高溫裂解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為 CnHm=nC+m/2H2 在此工藝過程中的固體粉塵不參加反應(yīng)。3. 經(jīng)過純化后的電石爐爐氣分成兩部分少部分的純化氣作為工藝用氣由純化段自下而上進(jìn)入純化塔上部的蓄熱還原填料活化段(活化室5)，用高溫蒸溜的形式對(duì)蓄熱還原填料進(jìn)行活化，使其中的焦油等揮發(fā)份蒸發(fā)，將揮發(fā)份循環(huán)導(dǎo)入純化塔底部的燃燒段(燃燒室2)，通過燃燒段的氧化和純化段的還原及裂解方式清除焦油及 甲垸等烴類物質(zhì)。大部分純化氣體從純化塔的中部純化段引出進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)，由于 這部分氣體溫度較高，所以首先經(jīng)余熱回收系統(tǒng)降溫到140。C 18(TC后進(jìn) 入袋式除塵器，除去其中的固體粉塵及顆粒雜質(zhì)。其中回收余熱可副產(chǎn)蒸 汽，部分熱量用作燃燒段所用氧氣或空氣的預(yù)熱。4、 將除塵凈化后的爐氣導(dǎo)入脫碳分離系統(tǒng)，在脫碳分離系統(tǒng)中首先 用碳酸鉀除去其中的C02，再用變壓吸附裝置使CO、 H2及N2分離，其中 的氮?dú)夥蛛x排空，使CO和H2的純度分別達(dá)到下游用戶的要求，即可作為 化工原料進(jìn)行迸一步的加工或使用。
權(quán)利要求
1. 一種電石爐爐氣的純化工藝，其特征是將電石爐爐氣和助燃氧氣混合后引入到位于純化塔底部的燃燒段進(jìn)行部分燃燒，隨后自下而上進(jìn)入純化塔中部的純化段在蓄熱還原填料的作用下進(jìn)行純化后，大部分氣體從純化塔中部引出降溫至140℃～180℃后除塵，進(jìn)入脫碳分離系統(tǒng)除去其中的CO2，再用變壓吸附裝置使CO、H2與N2分離即可。
2. 按照權(quán)利要求1所述的電石爐爐氣的純化工藝，其特征是上述 電石爐爐氣在與助燃氧氣混合前首先用旋風(fēng)分離裝置除去其中的粗顆粒。
3. 按照權(quán)利要求1所述的電石爐爐氣的純化工藝，其特征是上述純化后的少部分氣體自下而上進(jìn)入純化塔上部的活化段后循環(huán)入純化塔 底部的燃燒段參與反應(yīng)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的電石爐爐氣的純化工藝，其特征是上述活化段所用的活化介質(zhì)為蓄熱還原填料。
5. 按照權(quán)利要求1或4所述的電石爐爐氣的純化工藝，其特征是上述蓄熱還原填料是由60% 75%的蘭碳粉、10% 25%的消石灰及15% 20%的煤焦油加工而成的直徑為25 75mm的球體，其強(qiáng)度要求冷強(qiáng)度》 60kg/個(gè)，熱強(qiáng)度》25kg/個(gè)。
6. 按照權(quán)利要求1所述的電石爐爐氣的純化工藝，其特征是將上 述降溫過程中的熱能進(jìn)行余熱回收，回收的余熱可副產(chǎn)蒸汽，熱助燃氧氣 利用此余熱先進(jìn)行預(yù)熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電石爐爐氣的純化工藝，其特征是將電石爐爐氣和助燃氧氣混合后引入到位于純化塔底部的燃燒段進(jìn)行部分燃燒，隨后自下而上進(jìn)入純化塔中部的純化段在蓄熱還原填料的作用下進(jìn)行純化后，大部分氣體從純化塔中部引出降溫至160℃以下后除塵，進(jìn)入脫碳分離系統(tǒng)除去其中的CO₂，再用變壓吸附裝置使CO、H₂與N₂分離即可。本發(fā)明采用將電石爐爐氣通入純化塔中，通過向純化塔中適量供氧及填充蓄熱還原填料，使得電石爐爐氣在經(jīng)過純化塔的三個(gè)階段爐氣燃燒段、爐氣純化段及蓄熱還原填料活化段后，除去了其中所含的甲烷、焦油、氧等雜質(zhì)，再經(jīng)除塵及脫碳分離，從而獲得可作為化工原料使用的一氧化碳和氫氣。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電石生產(chǎn)中的以廢制廢、節(jié)能減排及對(duì)爐氣的高附加值綜合利用的目的，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B01D53/62GK101264887SQ200810096099
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者田繼生, 石廣偉, 韻明生 申請(qǐng)人:寧夏英力特電力集團(tuán)股份有限公司;寧夏英力特化工股份有限公司