[發明專利]一種合成氣凈化后CO2

有效

• 申請號: 201910794079.2
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110523246B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 白洪亮;魏煒;高文剛;司興玉
• 申請（專利權）人: 白洪亮
• 主分類號: B01D53/52
• 分類號: B01D53/52;B01D53/48;B01D53/86;B01D53/44;F01K27/00;F04D25/06;F04D25/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 唐楠;李洪福

本發明提供了一種合成氣凈化后CO₂尾氣的環保處理方法，將CO₂尾氣與其他氣體混合壓縮，經過脫硫單元和預熱后送入催化氧化單元，與氧化劑的在脫烴催化劑的作用下去除烴類和含氧有機氧化物等可燃物質，氧化后的尾氣經膨脹機做功進入余熱鍋爐回收單元回收余熱，再經降溫換熱器后達標排放，脫硫單元在脫烴前，膨脹機和余熱鍋爐回收單元的次序可調整但均在脫烴單元之后，利用控制回路來控制預熱器的負荷以調整脫烴排氣口氣體溫度在安全范圍內。本發明脫烴前脫硫流程簡單，脫烴起始反應溫度低，尾氣壓縮及膨脹設備運行周期長、故障率低，工藝過程安全可控、節能環保，同時產生一定的經濟效益。

技術領域

本發明涉及煤化工領域，更具體地，涉及一種粗合成氣凈化后CO₂尾氣的環保處理。特別適用于合成氣低溫甲醇洗尾氣中含有中等含量有機物和硫化物的脫除。低溫甲醇洗尾氣中的有機物是通氧化的方式脫除，保證CO₂氣中的非甲烷總烴(VOCs)和硫滿足環保排放要求，氧化反應后的高溫氣體通過膨脹機回收能量節省運行成本，同時可副產大量高品質蒸汽，創造巨大經濟效益。

背景技術

煤碳在我國是主要的燃料和工業原料。煤氣化在煤化工中占有重要地位，絕大部分煤化工工藝先將煤氣化制成合成氣，再將合成氣凈化后用于生產各種氣體燃料或材料。而粗合成氣凈化過程會分離出大量CO₂，這些CO₂通常直接排放到空氣中。降低凈化后CO₂尾氣中污染物的含量，有利于提高人民生活水平和環境保護，同時也可能回收過程的熱能并達到盈利。

合成氣凈化后CO₂尾氣中的有機物是上游煤氣化裝置產生的。煤氣化技術種類很多，其中碎煤加壓氣化過程伴隨著煤的燃燒和熱解，可副產甲烷和焦油，同時，也帶來了合成氣凈化后尾氣中有機物含量高于其他粉煤氣化技術。

魯奇碎煤加壓氣化、BGL是典型的移動床氣化技術。BGL氣化爐是魯奇固態排渣氣化爐的改進形式，當時是為提高低活性煤氣化效率而開發的。其效率的提高是通過減少蒸汽/氧氣比，使干灰融化形成熔渣而實現的。這要求對氣化爐底部進行重新設計，以適應更高溫度并且將產生的熔渣排走。魯奇氣化、BGL 氣化還是國內自主的碎煤加壓氣化，其凈化后尾氣中均含有較多的非甲烷總烴，可燃組分的體積濃度在1.5％左右(與原料煤性質密切相關，并受氣化技術影響)。而GB31571-2015《石油化學工業污染物排放標準》中非甲烷總烴和甲醇的排放標準(非甲烷總烴小于120mg/Nm³、甲醇排放濃度小于50mg/Nm³的要求)，碎煤加壓氣化的合成氣凈化尾氣中的VOCs含量遠高出環保要求值。

合成氣凈化CO₂尾氣中的可燃組分為CH₄、C₂H₆、C₃H₈等，可燃組分含量約1.5％左右，屬于中等濃度，考慮到含有大量的惰性氣體，且排放量較大，因此選擇氧化消除工藝處理此廢氣較為合理。目前較為成熟的氧化消除有催化氧化、蓄熱燃燒、直接燃燒等三種類似領域的處理方法，下面分別介紹：

1.火焰燃燒方法，由于尾氣中可燃組分適中，相對直接燃燒熱值較低，還需補充燃料氣才能保證燃燒持續，需要消耗大量伴燒氣。

2.蓄熱燃燒(RTO)，適宜中低熱值的尾氣處理，針對目標尾氣特點，燃燒溫度高，熱效率高，但尾氣熱值較高，反應區容易出現超溫現象，需加入大量的空氣稀釋或設置多段串聯，中間卻熱降溫；RTO系統與大氣直接連通，運行壓力低，實際生產中出現過爆炸事件。

3.催化氧化，適宜中低濃度的尾氣處理，氧化溫度低，具有安全可靠、凈化效率高等優點。但催化劑床層的阻力降較大，因此尾氣加壓消耗的動力較大，運行成本高，需要開發新的工藝路線解決。