[发明专利]电石炉尾气全低变工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤气分离技术领域，特别适用于电石炉气全低变工艺。

背景技术

电石是高耗能、高排放行业。电石生产中，电石炉气是最大污染源。数据显示，目前全国电石生产企业近400家，合计年产量超过1500万吨。每年产生电石炉尾气35亿   m3，排放的废气大约800万吨（二氧化碳）、粉尘60万吨，尤其是电石炉气主要成分为一氧化碳（75%~90%），全部白白点“天灯”，相当于每年浪费240万吨标准煤，同时排放约1200万吨CO₂，对环境造成极大污染。

目前电石炉尾气的利用主要集中在锅炉燃烧、烧石灰、焦炭烘干、发电等，这些都是利用电石炉尾气的燃烧热，是一种底端利用。为了解决电石炉尾气污染环境及利用率低等问题，根据电石炉尾气的主要成分为CO，提出了将电石炉尾气经净化并变换等化学反应后生产醋酸、甲酸、光气、合成氨、甲醇、乙二醇等化工产品。结果表明：利用电石炉尾气生产化工产品技术可行，经济效益显著，环境效益巨大，尤其是将电石炉尾气的综合利用与现有煤化工相结合，用电石炉尾气替代一部分合成气，电石炉尾气的利用价值将的到大幅提升，利用电石炉尾气生产化工产品可节省煤炭资源，减少大量的二氧化碳排放，实现经济效益和环境效益的协调发展。

由于一氧化碳变换反应属于可逆的放热反应，其化学反应受质量作用定律和化学反应热力学平衡的制约，即过量的水蒸气和适当低的温度（必须满足催化剂活性温度要求）将有利于使尽可能多的一氧化碳转化成为氢气，但多耗蒸汽又会增加生产成本，因此，在确定流程时需要综合考虑催化剂最佳活性温度、一氧化碳变化率、蒸汽消耗、装置的可靠性、操作的便捷、维护的简易等多种因素。传统的变换工艺大多采用中温变换、低温变换、中串低或中低低变换流程，但这些方法存在以下缺点：一是催化剂在低汽气比下的会发生过度还原和硫中毒；二是高浓度CO变换还在试验阶段；三是低硫气体进行补硫变换还存在问题；四是其设备能力和节能效果较差；五是装置可靠性低、不便于维护。因此，研究开发工艺合理、节能效果好的电石炉气变换工艺具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种从根本上解决现有技术中催化剂在低汽气比下的过度还原剂硫中毒、高浓度CO变换、低硫气体进行补硫变换等问题，在相同操作条件和工况下其设备能力和节能效果好，且装置可靠性高、操作便捷、易维护的一种电石炉尾气全低变工艺。

本发明采用的技术方案是：本发明所述的一种电石炉尾气全低变工艺，包括依次相连接的除油炉、净化炉、热交换器Ⅰ、除氧炉、第一增湿器、预变换炉、主变换炉、汽包、第二增湿器、第二变换炉、热交换器Ⅱ、第三变换炉和热交换器Ⅲ，以上组成电石炉尾气净化的全低变系统；

①除尘后的电石炉尾气首先依次进入除油炉及净化炉，除油、脱磷、脱氯、脱氟，再进入热交换器Ⅰ升温后配少量蒸汽后进入除氧炉，在除氧炉中装有脱砷剂、脱氧剂，除去电石炉尾气中的杂质砷及氧；

②除氧炉出口电石炉尾气经第一增湿器上段喷水降温后，进入预变换炉上段低温加氢进行CO变换；然后进第一增湿器下段喷水并添加蒸汽后，气体降温至220℃进入预变换炉下段，然后进入主变换炉进行变换反应；

③主变换炉出口变换气温度210℃~230℃，工艺气中CO含量控制在25%~35%（干基vol）通过调节水汽比来控制；

④主变换炉出口变换气经过第二增湿器喷脱盐水并添加蒸汽后，进入第二变换炉上段经催化剂作用进行变换反应，第二变换炉上段出口变换气温度控制在250℃~320℃，再进入第二变换炉下段经高温加氢催化剂作用，出第二变换炉下段变换气温度控制在280℃~320℃，经过热交换器Ⅱ回收能量后，进入第三变换炉进行变换反应，将出第二变换炉变换气中所含的水蒸气与CO进一步反应，以达到节能减排的目的，并且控制CO浓度达到指标要求；出第三变换炉的变换气经过热交换器Ⅲ后进入电石炉气净化的下一工段。变换系统采用等温变换技术，主变换炉为等温变换炉，预变炉、第一变换炉、第二变换炉为绝热炉。

所述的电石炉尾气全低变工艺，其步骤①经热交换器Ⅰ后电石炉气被加热至190℃~220℃。

所述的电石炉尾气全低变工艺，其步骤①进入除油炉的电石炉气压力控制在0.8 Mpa~3.0Mpa。

所述的电石炉尾气全低变工艺，其步骤③过程的水汽比控制在0~0.2（体积比）。

所述的电石炉尾气全低变工艺，其步骤④的加氢催化剂为钴钼钾系催化剂。

所述的电石炉尾气全低变工艺，其步骤④的加氢变换过程温度控制在180℃~222℃。