[发明专利]电石炉气变换深度净化用于分离提纯CO与H2的工艺

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变换深度净化用于分离提纯CO与H2的工艺。 

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。每年电石炉排放的废气大约800万吨（二氧化碳）、粉尘60万吨，对环境造成极大污染；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 。 

电石炉气经净化提纯后可得到煤化工下游产品发展最重要的两种原料CO和H₂，CO和H₂属高热值混合气体，不仅可以作为燃料，还可以用于生产众多化工产品，主要应用领域包括：合成氨；合成甲醚/二甲醚；羰基合成系列产品（如醋酸、醋酐、DMF、甲酰胺、甲酸甲酯、丁二酸、苯乙酸、DMC、丙酸、丙二酸酯、乙醇酸、乳酸、丙烯酸等）；光气系列产品（如TDI、MDI）、氨基甲酸酯系列农药等；草酸、草酸酯/乙二醇；甲酸钠（钾）。电石炉尾气的净化提纯将打开电石炉尾气向煤化工发展的门户。 

由于电石炉气中硫、磷、氰、焦油以及大量的烟尘等杂质的存在，影响了电石炉气的利用。由于没有理想的电石炉气净化回收技术，我国很多厂家只能把炉气防空烧掉，用火炬燃烧后排入大气，既严重污染了大气环境，又造成CO资源的极大浪费。因此回收利用电石炉尾气对于节约能源、保护环境、节能减排具有十分重要的意义。 

要做好电石炉气的综合利用首先是要解决电石炉气的净化问题，而目前电石炉气的净化和利用尚属于国际性的技术难题。实现电石炉气综合利用需要解决的难题：一是炉气的除尘：首先必须除去炉气中的粉尘和少量的焦油，由于炉气温度高，所含粉尘颗粒度相当于烟尘级，且含有焦油，这给炉气净化带来了困难；二是高浓度CO变换难度大，国内煤气化技术，如鲁奇、壳牌、清华炉、四喷嘴加压气化炉等炉气中CO浓度最高也只是60%，而电石炉尾气中CO浓度可达到75%~80%，现有技术中控制温度多采用绝热炉，会产生飞温现象，为避免飞温现象就必须投入数量较多的炉子，但会造成炉气消耗高，而且投资巨大；三是电石炉尾气中杂质种类多，杂质含量低及成份复杂，炉气中含有乙炔、乙烯、丙烯、丁烯、氯、磷、砷、硫、HCN等杂质，去除要求达到0.1ppm以下，对于低含量杂质的深度净化要求严格、难度大；四是电石炉尾气中硫的种类多且含量低，对低浓度的硫脱除难度较大，电石炉尾气中硫的形态如H₂S、COS、CS₂、硫醇、硫醚、噻吩等，含量低且要脱除到0.1ppm以下难度大，而煤气化的合成气中硫含量较为单一，所以煤气化不用考虑各种杂质问题。综上所述，研究开发经济合理、工艺技术可行的电石炉气净化成套技术，迫在眉睫。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于工业规模应用的电石炉气净化变换深度净化用于分离提纯CO与H₂的成套工艺技术，将含有各种杂质的电石炉气制成高纯CO气和H₂气，使其适用于羰基合成化工产品及发展加氢下游产品。 

本发明采用的技术方案是：本发明所述的一种电石炉气变换深度净化用于分离提纯CO与H₂的工艺，包括如下步骤： 

①增压：电石炉尾气首先进入压缩机Ⅰ提升压力，以保证后续工序的使用；

②深度除尘系统：将提升压力后的电石炉尾气送入湿式除尘器除尘；

③变换系统：将除尘后的电石炉尾气送入变换系统，在催化剂A的作用下采用低水气比、低温变换技术，将部分一氧化碳转变为二氧化碳和氢气；

④脱二氧化碳和脱硫系统：将经变换系统处理后的混合气送入脱二氧化碳和脱硫系统，将混合气中的二氧化碳和含硫组分分离出来，分别释放出二氧化碳和硫化氢气体，其中二氧化碳气体排出本工艺系统，硫化氢返回至变换系统循环使用；

⑤深度净化系统：将脱除二氧化碳和含硫组分的混合气送入深度净化系统，在催化剂B的作用下，利用混合气中的氢气，将混合气中的不饱和健形成饱和键，进一步净化电石炉尾气；

⑥变压吸附系统：将经深度净化系统处理后的混合气送入变压吸附系统，实现一氧化碳、饱和烃类和氢气的分离，得到含微量饱和烃类一氧化碳气体和高纯度的氢气；

⑦脱氢及脱水系统：将经变压吸附系统处理后的含微量饱和烃类一氧化碳气体经压缩机Ⅱ压缩后，进入脱氢及脱水系统，加入氧气使饱和烃类反应生成二氧化碳和水，并除去气体中的水；