电石工业是煤炭路线有机化学合成产业的龙头,也是能源消耗大户。做好节能工作,实现废气综合利用是切入点。近年来,在推进节能过程中,国内一些企业努力攻关,在电石节能低碳技术开发方面取得了多项重大突破,为国内电石生产企业推进节能减排提供了有力的技术支撑。天津碳一有机合成工程设计有限公司就是其中一例。
推广密闭式电石炉并进行炉气综合利用,是目前电石行业全面开展的一项重大技改。现有的内燃炉由于一氧化碳在炉内完全燃烧,炉内混进大量的空气稀释,形成大量废气无法利用而放空, 每生产1 吨电石要排放约9000 立方米的烟气,烟气成分主要是没有利用价值的二氧化碳。而改造成密闭炉后, 生产1 吨电石烟气排放量仅为400 立方米, 烟气主要成分是一氧化碳,占80%左右,利用价值很高,可用于生产多种碳一化工产品,实现了电石生产的节能和低碳生产。
从上世纪70 年代起, 天津碳一的主要技术人员在原天津市化工局领导的支持下,着手开发利用化工电热炉排放的一氧化碳尾气生产甲酸钠产品技术, 在原天津汉沽化工厂率先成功实现了工业化生产。目前,该技术形成了从尾气除尘净化、尾气提纯、产品合成到产品包装的系统集成技术,所采用的工艺无二次污染, 彻底解决了电石炉、黄磷炉等化工矿热炉排放尾气的环保治理和综合利用的难题。同时大幅度降低综合能耗,平衡烧碱的市场用量,产生了显著的经济效益及社会效益。
多年来, 天津碳一有机合成工程设计有限公司成功实施了山东博汇集团2×25500kVA 密闭电石炉尾气年产7 万吨甲酸钠项目、贵州青利集团7 万吨甲酸钠项目等工程, 均一次试车成功, 产品达产达标,标志着国内矿热炉尾气生产甲酸钠的系统集成技术完全成熟。目前, 该公司正在实施包头海平面高分子工业公司年产20 万吨甲酸钠项目和湖北兴发集团、内蒙古乌海君正集团的化工矿热炉尾气制碳一产品项目等大型工程。通过与国内多家大型工程设计院所合作, 该公司可根据企业的不同需求提供灵活、最优化的化工矿热炉炉气利用最佳方案。
电石炉气综合利用的首要条件是要进行炉气除尘净化,目前电石企业所采用的湿法除尘、袋式除尘等工艺均存在一些问题,阻碍了炉气综合利用的开展。如湿法除尘存在污水排放问题, 炉气洗涤水在不断的循环使用, 需要不断补充新鲜水,而且必须要排放部分污水,造成环境问题。又如袋式除尘存在系统安全性差等缺陷, 外界空气随工艺设备运行不断的进入密闭炉气净化系统, 使空气中的氧气容易在炉气中蓄积达到燃烧或爆炸范围,而在净化炉气含氧量达不到燃烧或爆炸范围时的炉气被输送至气柜, 氧气含量超出会使炉气接近燃烧或爆炸的范围, 危险等级提高。若被输送至化工产品生产(甲酸钠、乙二醇、甲醇等)的气体压缩机,由于压缩气体产生热量,会使炉气在一级缸内爆炸燃烧。如炉气在压缩机没有发生爆炸随着炉气合成其他产品时消耗掉一氧化碳, 所余气体氧气与氢气的比例及合成温度也会同样满足燃烧爆炸的要素。同时袋式在实际运行中为了隔绝氧气的进入, 被动采用氮气封堵隔绝氧气, 氮封消耗了大量的氮气促使制氮机制氮量的增加、消耗了大量的能源。
目前, 天津碳一有机合成工程设计有限公司开发了一项电石炉气干湿法净化技术,不使用袋式除尘器、氮气、沉淀剂,不会造成二次污染,使电石炉气净化技术实现了重大突破。干湿法净化技术先用干法除去粉尘的80% 左右, 然后湿法除去20%左右粉尘。净化后的气体粉尘浓度低, 煤焦油接近零,一氧化碳气体总量含量不变化,无其它气体进入, 净化后炉气质量达到化工产品生产原料气安全质量要求。干湿法净化技术得到的固相是粉尘及煤泥混合物, 均匀混合使干粉内的火种由含水煤泥灭掉, 在运输中不产生二次扬尘污染, 可运往煤堆与燃煤混合进燃煤锅炉燃烧。其中氧化钙做脱硫剂脱除燃煤的硫化物形成硫酸钙混入炉渣,碳粉、碳泥、焦油钙质燃烧产生热量,净化系统不产生废渣。