淺析煤化工工藝廢氣再利用

韓永亮

【摘 要】本論文以60萬(wàn)噸煤制甲醇項(xiàng)目為例介紹了某煤化工企業(yè)針對(duì)合成馳放氣及閃蒸氣回收再利用的一系列成功改造，達(dá)到節(jié)能降耗、環(huán)保、創(chuàng)效的目的。

【關(guān)鍵詞】合成馳放氣；燃料氣；發(fā)電系統(tǒng)

Abstract： This paper introduced a series of successful transformation of a coal chemical industry， that according to a 600 thousand tons of coal methanol project for the synthesis of the exhaust gas and flash steam recovery and reuse.

Key words： Synthetic exhaust gas， Fuel gas， Alternator

一、引言

近幾年來(lái)，我國(guó)煤化工發(fā)展迅猛，大型煤化工企業(yè)林立，但隨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力、能源壓力，不少煤化工企業(yè)的利潤(rùn)空間越來(lái)越小，生存壓力明顯顯現(xiàn)。為了有效利用能源，降低成本，清潔環(huán)保，不少煤化人在不斷地優(yōu)化工藝，挖潛降耗，在實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)的同時(shí)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。

二、工藝缺陷及存在問(wèn)題

在煤化工生產(chǎn)工藝中，為了維持生成反應(yīng)提高產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率，必須要維持合適的氣體組成比例，定期或連續(xù)排放系統(tǒng)中的惰性氣體。在惰性氣體排放的過(guò)程中勢(shì)必造成部分有效氣體也會(huì)被攜帶排出。排放出的這部分氣通稱(chēng)為馳放氣。在甲醇生產(chǎn)工藝中，因中間產(chǎn)品粗甲醇中含有溶解性氣體，在處理過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生溶解氣或稱(chēng)閃蒸氣。

對(duì)于馳放氣和閃蒸氣常規(guī)的處理方法是先加水洗滌，后送至氫回收裝置，通過(guò)高分子纖維膜滲透，回收馳放氣里邊的氫氣，用來(lái)調(diào)節(jié)合成系統(tǒng)的氫碳比，優(yōu)化反應(yīng)。氫回收裝置未回收的尾氣與粗甲醇中通過(guò)減壓洗滌釋放出的溶解氣（閃蒸氣），除少量進(jìn)入燃料氣總管再利用外，大部分進(jìn)入火炬總管燃燒。這樣就造成了浪費(fèi)，也不利于環(huán)保。

三、工藝廢氣利用途徑

工藝廢氣利用原理：物理分離（膜滲透回收）；化學(xué)工藝反應(yīng)（經(jīng)變壓吸附、提氫等后續(xù)工藝處理后再進(jìn)行生成反應(yīng)）；燃燒余熱回收再利用。

1、鍋爐摻燒：在煤粉爐中有的設(shè)計(jì)了燃?xì)鈸綗芫€(xiàn)，燃料氣進(jìn)入爐膛內(nèi)與煤粉一起進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)熱能再利用。但實(shí)際操作中因受氣量、組分波動(dòng)影響，對(duì)鍋爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行影響較大，投用相對(duì)的較少。

2、硫回收伴燒：硫回收（克勞斯硫回收技術(shù)）主燃燒爐、焚燒爐開(kāi)工烘爐投用助燃空氣時(shí)用量在600Nm3/h左右（間斷利用），事故狀態(tài)下的伴燒，雖可連續(xù)用氣，但用氣量在300Nm3/h左右，用量較小。

3、火炬伴燒：燃料氣可作為火炬點(diǎn)火槍點(diǎn)火時(shí)的間斷用氣，長(zhǎng)明燈長(zhǎng)燃、火炬伴燒時(shí)長(zhǎng)期使用。但一般連續(xù)用氣量在100Nm3 /h左右，用氣量較少。

4、氣化烘爐：應(yīng)用較為廣泛，將燃料氣引至氣化爐頭，采用液化氣伴燒，燃料氣主燒的方式來(lái)對(duì)氣化爐預(yù)熱烘爐。在GE工藝中，大連Φ3800mm的氣化爐爐內(nèi)溫度烘至投料溫度1250℃，約需消耗燃料氣1500Nm3/h左右。但此操作只在氣化開(kāi)車(chē)前預(yù)烘爐時(shí)使用，不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)利用的目的。

在年產(chǎn)60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目中，經(jīng)處理后的合成氣量在20萬(wàn)Nm3/h左右時(shí)，所產(chǎn)生的閃蒸氣和經(jīng)過(guò)氫回收裝置處理后未處理完的尾氣分別有1100Nm3/h和3200Nm3/h左右。雖經(jīng)上述處理，仍不能實(shí)現(xiàn)完全回收利用。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員多方摸索探討、考證，最終找到了能真正實(shí)現(xiàn)小投資、高回收率、調(diào)節(jié)余度寬且節(jié)能環(huán)保的處理方法。

燃料氣發(fā)電：燃?xì)獍l(fā)電機(jī)對(duì)原料氣的要求較寬，一般要求燃料氣溫度在10～40℃，壓力200kPa～300kPa，氫氣含量≤60%（高于60%可采用氮?dú)庀♂專(zhuān)瑹嶂底兓省?%/min。燃料氣管網(wǎng)的氣體組分正好能達(dá)到設(shè)計(jì)值，以氫回收系統(tǒng)排放的尾氣及合成系統(tǒng)閃蒸氣作為燃料，采用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，為生產(chǎn)系統(tǒng)提供0.4kV的電能。對(duì)系統(tǒng)富余的燃料氣進(jìn)行充分的利用，燃料氣發(fā)電機(jī)系統(tǒng)自帶的煙氣余熱回收系統(tǒng)可回收余熱富產(chǎn)0.5MPa蒸汽，脫硝系統(tǒng)可有效降低煙氣中的氮氧化物。

四、總結(jié)

通過(guò)對(duì)工藝廢氣利用途徑的對(duì)比可以看出增加內(nèi)燃發(fā)電機(jī)，采用燃?xì)鈦?lái)發(fā)電，不僅節(jié)能、環(huán)保而且效益可觀，投資較小能在短期內(nèi)收回成本，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、降耗的目的。