專利名稱：用于化工產(chǎn)品生產(chǎn)的密閉礦熱爐尾氣凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工尾氣凈化工藝，更具體的說，涉及一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，依據(jù)該方法得到的凈化氣體可達到制備化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。
背景技術(shù)：
利用礦熱爐進行化工生產(chǎn)時，會產(chǎn)生大量的氣體(即尾氣)，即當?shù)V石原料與含碳材料通過電極加熱熔融時，利用含碳材料的還原性將礦石中的元素還原出來，同時產(chǎn)生大量的氣體(即尾氣)。一般情況下，常見的礦熱爐(如硅錳爐、電石爐、硅鐵爐、黃磷爐等)進行生產(chǎn)時會產(chǎn)生以一氧化碳為主要成分的尾氣，其余為二氧化碳、氫氣、焦油、粉塵等。礦熱爐產(chǎn)生高含量的一氧化碳氣體，產(chǎn)生界面盡2000-3000°C高溫區(qū)氣體上行經(jīng)過原料層，部分熱量與固體原料換熱，從而降低了氣體溫度。到達爐頂密閉氣體室(原料與爐頂之間的空間)，溫度已經(jīng)降至300-600°C，爐頂密封效果較好時可使外送氣體溫度基本保持不變。認識和利用礦熱爐產(chǎn)生的以一氧化碳為主的尾氣是一個長期的環(huán)境治理問題，一開始采用的方案為爐中內(nèi)燃、密閉后點天燈，這無疑是一種資源的浪費，而后發(fā)展出來爐外燃燒，利用熱量進行烘干、 燒制蒸汽和石灰，這也僅僅是利用氣體的可燃性，并沒有充分利用尾氣組分的化學性質(zhì)。近些年來，逐漸發(fā)展出利用尾氣進行化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，這一方面充分利用了尾氣各個組分的物理化學性質(zhì)，另一方面也拓寬了我國化工原料的來源路徑。在我國實施節(jié)能減排和環(huán)境清潔生產(chǎn)的今天，如何進一步認識并充分利用礦熱爐尾氣這一資源，特別是如何對礦熱爐尾氣進行平穩(wěn)安全的凈化，使之滿足化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求質(zhì)量，達到高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和環(huán)保型清潔生產(chǎn)，是一個亟待解決的艱巨問題。中國發(fā)明專利“電石爐尾氣干法凈化工藝”(申請?zhí)枮?00610169145. X，申請日為 2006年12月18日，
公開日2007年10月3日)公開了一種凈化電石爐尾氣的方法，采用旋風冷卻除塵和布袋過濾器，接收的粉塵用密閉鏈板機輸送到粉塵倉庫，這其中旋風分離器、 布袋過濾器及鏈板機各個連接系統(tǒng)都是氣體泄露和向系統(tǒng)進氣(空氣)的部位，容易造成向外泄漏一氧化碳和空氣(氧氣)進入系統(tǒng)，前者容易造成對環(huán)境的污染，后者則會當氧氣達到一定的濃度時由于從爐內(nèi)引出氣體粉塵中含有大量的碳素夾帶部分火種，則瞬間產(chǎn)生燃燒或爆炸的可能性經(jīng)常發(fā)生。為了避免上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用充入氮氣的方式進行保護，但這一措施一來會稀釋有效氣體一氧化碳的含量，二來會造成微量氧氣進入系統(tǒng)，即便不產(chǎn)生燃燒或者爆炸，也只能用于常壓輸送去燒蒸汽、燒石灰等，但不能用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，才能避免因為后續(xù)壓縮而造成的燃燒或者爆炸。對于使用的布袋類過濾器，其中濾布要求溫度不能超過250°C，要使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)必須達到布袋過濾器的進氣溫度在220°C左右， 低于220°C時氣體中的煤焦油會在布袋上凝焦、粘粉等輸送氣體阻力加大直至氣體無法過濾系統(tǒng)癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)化實現(xiàn)的礦熱爐尾氣的凈化方法，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，有效凈化尾氣使其成為粉塵量少，純度高的化工原料氣體，變廢為寶， 有較好的經(jīng)濟和社會效益。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)—種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，按照下述步驟進行首先，將礦熱爐生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體由爐頂?shù)囊龤夤艿肋M入設(shè)置有散熱翅片的空冷管道，密閉輸送至氣固分離器，同時并冷卻降溫，空冷管道進口處氣體溫度為300-1000°C，壓力為-lOO-lOOKPa，空冷管道出口處氣體溫度為150-500°C，壓力為-150至+150KPa其次，氣體由空冷管道進入第一氣固分離器和第二氣固分離器，所述第一氣固分離器和第二氣固分離器均由密閉旋風分離器、帶壓密閉粉塵料倉和密閉帶料封的螺旋出料器組成，兩個氣固分離器之間設(shè)置有鼓風機，第二氣固分離器的出口處氣體溫度為 100-400°C，壓力為10-50KPa，焦油含量降至l_4g/Nm3，粉塵含量降至10_50g/Nm3第三，氣體由第二氣固分離器出口進入第一密閉水洗凈化裝置，經(jīng)壓縮機使氣體進入第二密閉水洗凈化裝置，再進入密閉喘動水洗凈化裝置和密閉脫水裝置，密閉脫水裝置的出口氣體的粉塵含量在0. Olg/Nm3以下，焦油含量降至0. Olg/Nm3以下，溫度為 10_50°C，壓力為 5_20KPa第四，氣體進入脫硫和脫磷裝置后，在進入變壓吸附脫碳裝置，使得氣體脫除硫和磷并進一步脫水和脫碳，出口處氣體溫度為20-25°C，壓力為2. 5-40MPa，焦油和粉塵含量均降至Omg/Nm3以下，得到適合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的氣體。所述第一密閉水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成。所述第二密閉水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成。所述密閉喘動水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成。所述密閉脫水裝置由1-3個密閉脫水單元組成。在凈化礦熱爐尾氣的“凈化尾氣”主化工流程中，第一密閉水洗凈化裝置、第二密閉水洗凈化裝置、密閉喘動水洗凈化裝置和密閉脫水裝置中使用的凈化水采用循環(huán)設(shè)計， 即利用沉降池中的凈化水在第一密閉水洗凈化裝置、第二密閉水洗凈化裝置和密閉喘動水洗凈化裝置中對尾氣進行水洗，吸收粉塵、焦油、熱量及微量酸性氣體，吸收后的凈化水和密閉脫水裝置中脫出的凈化水回流到沉降池中產(chǎn)生沉淀，形成塵泥，同時上清液循環(huán)使用。礦熱爐工作時(例如電石爐、硅錳爐等)除產(chǎn)生大量尾氣外，還會含有大量堿性金屬的氧化物、氰、砷等有毒有害成份，水洗凈化過程中將其中大部分溶于水中，進而從氣體中予以脫除。由于堿性金屬的氧化物溶于水中，顯堿性，且堿性溶液自身具有絮凝作用(如氧化鈣)，加之隨著時間推移，氰、砷會與堿性水中的堿性金屬發(fā)生反應(yīng)，生成氰鹽、砷鹽，繼而在沉降池中產(chǎn)生沉淀，而省去了任何形式絮凝劑的添加。此外，水洗焦油也會與堿性水溶液接觸而形成鈣鹽等沉淀，大部分重組分焦油則會與粉塵在沉淀池中沉淀。這些沉淀的焦油、鹽、粉塵都構(gòu)成了塵泥。在凈化礦熱爐尾氣的“凈化尾氣”主化工流程之外，還可以設(shè)置粉塵收集系統(tǒng)，氣固分離器將氣體和固體分離開后，將自動帶壓排放的固體粉塵集中于粉塵密閉集塵器中， 形成干粉塵。
上述沉降池中產(chǎn)生的塵泥與粉塵密閉集塵器中形成的干粉塵混合使用，對燃煤鍋爐進行脫硫。在獲得適合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的氣體后，可利用化工常見的精制氣體方法，對氣體進行進一步的變壓吸附脫碳和氫、精脫硫、精脫磷、精脫砷、精脫氯等，以制備最終適合碳一及羰基合成的礦熱爐尾氣，可以用于制備甲酸、甲醇、醋酸、酸酐、草酸二酯、草酸、乙二醇等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果1.整個系統(tǒng)采用密閉形式進行設(shè)計，不會對周圍環(huán)境造成有毒、有害、易燃、易爆的危險。2.由于密閉，系統(tǒng)不需要進行氮氣保護，外界的空氣(氧氣)不會進入系統(tǒng)而造成燃燒或者爆炸的危險。3.不需要對系統(tǒng)溫度進行控制，系統(tǒng)可選用耐高溫的材料進行設(shè)計或者制備，以保證其在常溫到500°C以上正常運行。4.水洗循環(huán)系統(tǒng)不產(chǎn)生任何形式廢水的排放，粉塵、焦油等物質(zhì)均沉淀在沉淀池中，因此沉淀池表面蒸發(fā)不會帶有任何異味；且當沉淀達到一定比例，可利用沉淀池的上層清液進行水洗尾氣。5.由于系統(tǒng)中采用沉淀池來收集固體沉淀，同時由于水洗吸收的熱量通過沉淀池表面蒸發(fā)排出，需要對系統(tǒng)進行補水。故水洗利用的“凈化水”不僅可以是純凈水，還可以是能夠與礦熱爐尾氣中雜質(zhì)成份形成沉淀或者絮凝的廢水，例如顯酸性的廢水、帶有有機物(能與鈣形成鹽沉淀的輕組分)的廢水，因此循環(huán)水洗和沉淀池又可以起到治理污水的功能和作用。6.沉降池中產(chǎn)生的塵泥與粉塵密閉集塵器中形成的干粉塵混合，可借助塵泥中的水份熄滅干粉塵中的火種，與煤混合使用(燃燒)時，其中氰化物(氰酸鈣鹽)受熱分解轉(zhuǎn)化為無害的氮氣，鈣離子會與煤中的硫化物反應(yīng)生成相應(yīng)的鈣鹽(亞硫酸鈣、硫酸鈣等)， 進而脫除了燃煤鍋爐排放氣體中的硫化物，故可作為脫硫劑使用，進而減輕燃煤對大氣環(huán)境的污染，達到治污不排污清潔環(huán)保的生產(chǎn)工藝。


圖1是本發(fā)明的礦熱爐尾氣凈化工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體常見的礦熱爐尾氣實施本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例1以電石爐尾氣為例實施本發(fā)明的技術(shù)方案，其中出電石爐尾氣的化學成份詳見下表1-1、1-2、1-3。 表1-1出電石爐尾氣化學成分表
權(quán)利要求
1.一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，按照下述步驟進行首先，將礦熱爐生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體由爐頂?shù)囊龤夤艿肋M入設(shè)置有散熱翅片的空冷管道， 密閉輸送至氣固分離器，同時并冷卻降溫，空冷管道進口處氣體溫度為300-100(TC，壓力為-100至+lOOKPa，空冷管道出口處氣體溫度為150-500°c，壓力為-150至+150KPa其次，氣體由空冷管道進入第一氣固分離器和第二氣固分離器，所述第一氣固分離器和第二氣固分離器均由密閉旋風分離器、帶壓密閉粉塵料倉和密閉帶料封的螺旋出料器組成，兩個氣固分離器之間設(shè)置有鼓風機，第二氣固分離器的出口處氣體溫度為100-400°C， 壓力為10_50KPa，焦油含量降至l_4g/Nm3，粉塵含量降至10_50g/Nm3第三，氣體由第二氣固分離器出口進入第一密閉水洗凈化裝置，經(jīng)壓縮機使氣體進入第二密閉水洗凈化裝置，再進入密閉喘動水洗凈化裝置和密閉脫水裝置，密閉脫水裝置的出口氣體的粉塵含量在0.01g/Nm3以下，焦油含量降至0.01g/Nm3以下，溫度為10_50°C，壓力為 5_20KPa第四，氣體進入脫硫和脫磷裝置后，再進入變壓吸附脫碳裝置，使得氣體脫除硫和磷并進一步脫水和脫碳，出口處氣體溫度為20-25°C，壓力為2. 5-40MPa，焦油和粉塵含量均降至Omg/Nm3以下，得到適合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，第一密閉水洗凈化裝置、第二密閉水洗凈化裝置、密閉喘動水洗凈化裝置和密閉脫水裝置中使用的凈化水采用循環(huán)設(shè)計，即利用凈化水在第一密閉水洗凈化裝置、第二密閉水洗凈化裝置和密閉喘動水洗凈化裝置中對尾氣進行水洗，吸收粉塵、焦油、熱量及微量酸性氣體，吸收后的凈化水和密閉脫水裝置中脫出的凈化水回流到沉降池中產(chǎn)生沉淀，形成塵泥，同時上清液循環(huán)使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，氣固分離器將氣體和固體分離開后，將自動帶壓排放的固體粉塵集中于粉塵密閉集塵器中，形成干粉塵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，在獲得適合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的氣體后，對氣體進行進一步的變壓吸附脫碳和氫、精脫硫、精脫磷、精脫砷、 精脫氯，以制備最終適合碳一及羰基合成的礦熱爐尾氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，所述第一密閉水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成；所述第二密閉水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成；所述密閉喘動水洗凈化裝置由1-3個密閉水洗單元組成；所述密閉脫水裝置由1-3個密閉脫水單元組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，其特征在于，沉降池中產(chǎn)生的塵泥與粉塵密閉集塵器中形成的干粉塵混合使用，對燃煤鍋爐進行脫硫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制備的凈化礦熱爐尾氣在制備甲酸鈉、甲酸鉀或者甲酸鈣中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法制備的凈化礦熱爐尾氣在制備甲酸、醋酸、醋酐、草酸二乙酯、乙二醇和草酸中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凈化密閉礦熱爐尾氣的方法，按照下述步驟進行首先，將礦熱爐生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體由爐頂?shù)囊龤夤艿肋M入設(shè)置有散熱翅片的空冷管道，密閉輸送至氣固分離器，同時并冷卻降溫，然后經(jīng)過氣固分離器、密閉水洗凈化裝置、密閉喘動水洗凈化裝置、密閉脫水裝置和變壓吸附脫碳裝置，最終得到適合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的氣體。本發(fā)明能夠有效凈化尾氣使其成為粉塵量少，純度高的化工原料氣體，變廢為寶，有較好的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號B01D50/00GK102160954SQ20111006231
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者姜紅遠, 李東平, 王德明, 蔣子琪 申請人:天津市碳一有機合成工程設(shè)計有限公司