2019年12月3日 星期二
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蘭炭尾氣化工聯產綜合利用工藝技術

蘭炭尾氣化工聯產綜合利用工藝技術

王萬和   閆奮學   朱炳禮

(寶雞市泰和化工科技有限公司    陜西寶雞   721300)

摘要:蘭炭產業作為潔凈煤技術的重要組成部分,可以實現煤炭的高效、清潔利用;蘭炭生產過程中所副產的蘭炭尾氣,大部分廠家,將其作為燃料用來發電,做電石或金屬鎂,由于其熱值較低,用來燃燒不僅是資源的浪費,而且也對環境造成了嚴重影響,本文利用目前國內外先進的工藝技術,對蘭炭尾氣制合成氨、尿素、LNG及液體二氧化碳等利用途徑做進一步闡述,旨在最大程度地實現蘭炭尾氣的高效利用。

關鍵詞:蘭炭尾氣;合成氨;尿素;LNG;甲醇;電石尾氣。

    隨著國民經濟的飛速發展,因蘭炭可作為清潔高效能源和石化、冶金、電石、化肥等生產的主要原材料,促進了蘭碳行業近年來突飛猛進的發展。2017年,我國蘭炭裝置產能約為9600萬噸,其中榆林地區產能5000萬噸,占全國的52.08%以上,新疆產能3230萬噸,占全國產能的30%以上,內蒙古約1200萬噸,占全國產能的12%左右。

    在蘭碳產量提高的同時,產生了大量富余的蘭炭尾氣,每生產1噸蘭炭大約產生800Nm3的蘭炭尾氣。蘭炭尾氣中含有多種成分,常規的蘭炭尾氣中氫含量20%~28%、一氧化碳含量14%~18%、甲烷含量7%~10%、二氧化碳含量8%~12%、氮含量37%~43%,還含有少量的焦油、萘、苯、粉塵、多種硫化物、氨等雜質。

    大部分蘭炭廠將其作為燃氣用來發電、做電石或金屬鎂,部分廠家只能將煤氣點燃后排放到空氣中,不僅是一種資源的浪費,而且也對環境造成嚴重影響,目前已經影響整個蘭炭產業的發展。如何高效、節能、環保的利用蘭炭尾氣,研究、開發蘭炭尾氣資源化利用技術,促進節能減排是擺在各級政府、企業和科研單位面前的一項急需解決的新課題。榆林市政府榆政辦函(2019)152號《榆林市蘭炭行業升級改造綠色安全發展三年行動方案(2019-2021)》已經明確要求蘭炭尾氣要用以生產化工產品,杜絕燃燒,明確指出,蘭炭尾氣重點向化工產品延伸。

    寶雞市泰和化工科技有限公司是一家重點從事蘭炭尾氣、焦爐氣、電石尾氣及甲醇馳放氣等煤化工工藝尾氣制合成氨、制甲醇、制LNG的高科技企業,在工業尾氣凈化處理及有效氣體分離回收率等方面取得了顯著成績,申報取得了“蘭炭尾氣多分法綜合后處理系統”專利證書(專利號:ZL2017 2 0867260.8),該技術通過了陜西省石油和化學工業聯合會科學技術成果鑒定(石化聯鑒字2017第1號)。編制完成了甘肅金昌化工集團有限公司“蘭炭尾氣綜合利用項目”可研報告、甘肅豐盛環保科技有限公司“蘭炭尾氣、焦爐尾氣、電石尾氣綜合利用制年產20萬噸合成氨及液化甲烷項目”可研報告,并為神木銀泉煤化公司的蘭炭尾氣生產合成氨、碳酸氫銨提供了技術方案并被實施且取得良好的經濟和社會效益,近期編制完成了神木某企業蘭炭升級改造利用蘭炭尾氣制合成氨、尿素、LNG項目咨詢報告,在工業尾氣資源化利用工藝技術上積累了豐富的理論和實踐經驗。

1、        蘭炭尾氣綜合利用工藝技術

    本公司近年來研究的蘭炭尾氣綜合生產合成氨、化肥、液化甲烷利用技術簡介如下:

    注:以下產能及效益均以100萬噸/年蘭炭裝置為例,計算依據為:

    (1)蘭炭氣氣量8億Nm3/年(100000Nm3/h),

    (2)氣體組分見下表

組分

H2

N2

CO2

CO

02

CH4

CnHm

含量/%

28

39

11

12

0.2

8.8

1

100

Nm3/h

28000

39000

11000

12000

200

8800

100

100000


    蘭炭尾氣中含氮量約40%左右,含二氧化碳約11%,在常規的蘭炭氣資源化利用技術中,這兩種氣體均作為廢氣除去,蘭炭尾氣制合成氨聯產碳酸氫銨(尿素),不但能充分的利用其有效氣,而且能最大化的利用其所含的氮氣和二氧化碳,是蘭炭尾氣綜合利用的較佳途徑。

1.1蘭炭尾氣制合成氨、碳酸氫銨、副產富甲烷氣

    1.1.1技術方案簡介:

1.1.2產品規模:

    采用本工藝技術方案,可實現產品規模(產品結構可調整):

(1)合成氨:~14萬噸/年(其中7萬噸用于化肥生產)

(2)碳酸氫銨:~28萬噸/年

(3)富甲烷氣:~6.0×107Nm3/年

1.1.3投資及效益估算

(1)項目投資總額:~3.0億元

(2)項目產值:~4.52億元/年

(3)項目利潤(稅后):~1.36億元/年

備注:液氨售價按2350元/噸、碳酸氫銨售價按600/噸、富甲烷氣按2元/Nm3


1.2蘭炭尾氣制合成氨、尿素、副產LNG、液體CO2

1.2.1技術方案簡介:

 

 

 1.2.2產品規模:

采用本工藝技術方案,可實現產品規模:

(1)合成氨:~14萬噸/年(中間產品)

(2)尿素:~24萬噸/年

(3)LNG:  ~4.5萬噸/年

(4)液體CO2: ~10萬噸/年

1.2.3投資及效益估算:

(1)項目投資總額:~5.6億元

(2)項目產值:~6.83億元/年

(3)項目利潤(稅后):~2.85億元/年

備注:尿素售價按1900元/噸、LNG售價按4050元/噸、液體CO售價按458元/噸計。

    蘭炭尾氣中含有一定量的甲烷,可以單獨生產LNG(液化甲烷);蘭炭尾氣中也含有氫氣和一氧化碳,也可以合成甲醇產品。


1.3蘭炭尾氣制LNG

1.3.1技術方案簡介

隨著燃料價格的不斷上漲,以及近年來脫碳、變壓、變溫吸附分離、甲烷化、冷箱等新技術在工業領域的廣泛應用,蘭炭尾氣作為液化甲烷生產原料,從經濟角度和技術角度來看均非常可行。

蘭炭尾氣生產LNG工藝技術方案見下圖:

 

 

 1.3.2產品規模:

采用本工藝技術方案,可實現產品規模:

(1)LNG: ~9萬噸/年

1.3.3投資及效益估算:

(1)項目總投資:~2.8億元

(2)項目產值:~2.7億元/年

(3)項目利潤(稅后):~0.76億元/年

備注:LNG售價按3000元/噸計

1.4蘭炭尾氣制甲醇

1.4.1技術方案簡介:

蘭炭尾氣中含有氫氣、一氧化碳,是制甲醇的基本原料,甲醇是重要


的基礎有機化工原料,在化工生產中具有舉足輕重的地位。

蘭炭尾氣生產甲醇工藝技術方案見下圖:

 

 

 1.4.2產品規模:

采用本工藝技術方案,可實現產品規模:

(1)甲醇: ~14萬噸/年

1.4.3投資及效益估算

(1)項目總投資:~2.8億元

(2)項目產值:~3.22億元/年

(3)項目利潤(稅后):~0.87億元/年

備注:甲醇售價按2300元/噸計

    蘭炭氣單獨生產LNG和甲醇,技術上是可行的,但經濟效益遠遠不如用來生產合成氨聯產LNG(液化甲烷)、液體二氧化碳。

2、蘭炭尾氣與電石尾氣綜合利用技術

    上述的蘭炭尾氣資源化利用工藝技術,均適用于獨立的蘭炭生產裝置,因蘭炭尾氣中有效氣(CO+H2)含量較低(~40%左右),考慮到目前大多數的蘭炭生產廠家,其副產的蘭炭尾氣一般僅用于發電,所發的電再用于電石生產,形成蘭炭——發電——電石,電石生產副產的電石氣也送發電廠進行燃燒發電的循環產業模式,若將副產的電石氣與發電富余的蘭炭氣綜合利用,將會產生更大的經濟效益。


    蘭炭尾氣與電石尾氣綜合利用也可生產液氨、化肥、LNG、甲醇等產品,其生產成本將具有更大的優勢。

    本公司近年來的研究的蘭炭尾氣與電石尾氣綜合生產合成氨、化肥、液化甲烷、甲醇利用技術簡介如下:

2.1蘭炭尾氣與電石尾氣生產合成氨的工藝技術方案如下:

 

 

 2.2蘭炭尾氣與電石尾氣生產甲醇的工藝技術方案如下:

 

     以神木某企業為例,其260萬噸/年蘭炭裝置所產蘭炭尾氣用于發電,所發的電用于30萬噸/年電石生產,蘭炭尾氣除滿足電石生產所需用電外,尚有25000Nm3/h剩余,同時電石生產也副產電石尾氣15000Nm3/h左右,將剩余蘭炭尾氣和副產電石尾氣綜合利用,可實現:


    產品規模:甲醇:~8萬噸/年

    項目總投資:~1.6億元

    項目利潤(稅后)~1.0億元/年

    備注:甲醇售價按2700元/噸計

3結論:

    本文結合蘭炭尾氣組成,以及當前的技術水平和國內市場情況,對蘭炭尾氣的資源化綜合利用方案做了簡要闡述,結論如下:

    1、本文中涉及到的單元工藝技術,均為成熟技術。

    2、對于獨立的蘭炭企業而言,從蘭炭尾氣綜合利用及產品成本和效益的角度出發,蘭炭尾氣制合成氨聯產碳酸氫銨(尿素)、副產LNG和液體CO2的技術方案,為最佳選擇,無疑具有更大經濟效益和市場競爭優勢。

    3、鑒于目前許多已建成的蘭炭聯產發電,生產電石的企業,建議采用部分富裕蘭炭尾氣與電石尾氣綜合利用的工藝技術,生產合成氨、尿素、甲醇、LNG等,其產品成本效益更具市場競爭力。

    4、投資省。用蘭炭尾氣制以上化工產品,建設投資為國內以煤為原料同等規模的裝置的一半左右。

    5、蘭炭氣制化工產品,延長了產業鏈,減少了環境污染,實現循環經濟、資源綜合利用、節約能源的原則,具有較高的經濟效益和社會效益。

 

咨詢及聯系方式:

寶雞市泰和化工科技有限公司

地    址:寶雞市陳倉區佳苑新城 1號樓1單元6樓

 總 經 理:王萬和 (13689171100)  

 網    址:www.165744.live

 電    話:0917-6230383

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