本項目屬于節能環保產業。該項目研究含CO尾氣(黃磷尾氣、電石爐尾氣)凈化及綜合利用技術開發的關鍵技術——研究吸附法深度脫除含CO尾氣(黃磷尾氣、電石爐尾氣)中硫化物、磷化物、砷化物、氟化物、微量氰化物、焦油的專用吸附凈化劑以及包括除塵、脫氧等單元技術在內的凈化工藝,開展尾氣凈化后的變壓吸附提純CO試驗,取得工藝開發的關鍵數據,最終以工藝軟件包的形式提供可工業化的成套技術。形成自主知識產權的技術,主要研究成果達到國內領先水平。
1、項目主要科技內容
1)研究尾氣高效除塵。
目前國內用于含塵尾氣的凈化處理方法主要有干法和濕法兩種,在實際應用中目前這兩種方法均有缺陷。重點針對電石爐尾氣干法除塵的缺陷,計劃進一步研究干法除塵技術,實現電石爐尾氣的干法高效除塵。
2)研究硫化物、磷化物、砷化物、氟化物、氰化物的初步凈化,比較濕法法與干法脫除硫化氫等酸性氣體的可行性與技術經濟性。
根據黃磷尾氣中硫化物、磷化物、砷化物含量;電石爐尾氣中硫化物、磷化物、氰化物等雜質組分含量確定其初步凈化(達到雜質總量≤100mg/Nm3)方法,比較濕法與干法的可行性和經濟性。
3)研究吸附法深度脫除硫化物、磷化物、砷化物、焦油以及微量氰化物的專用吸附劑,研究凈化工藝。
結合焦爐煤氣、轉爐煤氣的凈化方法,研究深度脫除黃磷尾氣及電石爐尾氣中硫化物、磷化物、砷化物、氰化物、焦油的專用吸附凈化劑及凈化工藝。在保證凈化精度(上述雜質含量均小于1ppm)的前提下,優化工藝、降低再生能耗。
4)根據凈化后尾氣的組成優化變壓吸附法(PSA)提純一氧化碳的工藝,提高一氧化碳的純度和回收率。
根據凈化后的尾氣組成,采用變壓吸附氣體分離法,優化變壓吸附法提純一氧化碳的工藝,提高一氧化碳的純度和回收率(產品CO純度≥98%、收率≥80%)。
2、技術經濟指標
1)使用本項目的黃磷尾氣凈化提純技術,產品一氧化碳的主要消耗如表1所示:
表1 產品一氧化碳(CO≥96%)主要消耗
項目 單耗
原料氣(黃磷尾氣) 1.58m3/m3
堿(按30%液堿計) 0.29kg/m3
循環水 0.18t/m3
儀表空氣 0.12m3/m3
蒸汽 0.88kg/m3
電 0.85KW.h/m3
2)使用本項目的電石爐尾氣凈化提純技術,產品一氧化碳的主要消耗如表2所示:
表2 產品一氧化碳(CO≥98%)主要消耗
項目 單耗
原料氣(電石爐尾氣) 1.75m3/m3
堿(按30%液堿計) 0.1kg/m3
循環水 0.1t/m3
儀表空氣 0.01m3/m3
蒸汽 0.3kg/m3
電 0.5KW.h/m3
以茂縣鑫新能源有限公司電石尾氣凈化生產8萬噸/年甲醇、5萬噸/年二甲醚裝置為例,技術經濟情況如下:
項目投入總資金為29426萬元,裝置的年均營業收入為23628萬元,裝置的年均生產總成本費用為14290萬元,裝置運轉壽命期內年均利潤總額為7795萬元,年均利稅為9337萬元;項目盈虧平衡點BEP為36.3%,該裝置盈虧平衡點較高,抗市場風險能力強。
3、促進行業科技進步作用
生產1噸黃磷副產14噸左右的“廢物”:包括磷渣10噸,富一氧化碳尾氣3.8噸,磷泥0.2~0.5噸,磷鐵0.1噸。如果利用磷渣生產建材,尾氣生產化工產品,磷泥回收利用,磷鐵生產納米級新材料,構建“磷化工-碳化工-建材-新材料”多產業耦合的生態工業系統,則可在磷礦消耗不增加的前提下,僅靠充分利用副產物就獲得3.5倍于原產值的回報。
參照2010年我國電石產量(1512萬噸),隨著國家產業政策的調整,若密閉電石爐普及率達到66%,則每年密閉電石爐尾氣將達到40億Nm3。電石爐尾氣凈化提純技術推廣面按80%計,則每年回收的一氧化碳折合標準煤210萬噸;每年將減排200萬噸二氧化碳、42萬噸粉塵、1450噸磷化物、5227噸硫化物等,環境保護和資源綜合利用效果顯著。
本項目的技術開發和工業化應用,為黃磷行業、電石行業以及類似的冶煉行業推動傳統產業升級、發展循環經濟、實現節能減排提供了重要途徑,對于支撐和引領上述領域節能減排、培育發展節能環保戰略性新興產業具有重要的意義。
4、應用推廣情況
2007年10月,在貴州開陽磷都化工有限公司,建成一套原料氣處理量為3100Nm3/h的黃磷尾氣凈化提純一氧化碳工業化裝置,配套年產2萬噸甲酸裝置。裝置于2011年5月完成了達標達產調試。根據裝置運行狀況:原料氣平均流量約2700Nm3/h(峰值超過3000Nm3/h),產品CO平均流量約1700Nm3/h (峰值1850Nm3/h), CO純度約97%,雜質含量達標。表明裝置達到設計要求(產品濃度、收率和雜質含量均達到設計指標)。
2014年12月,在阿壩州茂縣鑫新能源有限公司,建成一套以電石爐尾氣和氯酸鈉尾氣生產8萬噸/年甲醇、5萬噸/年二甲醚的工業裝置。該項目是四川省阿壩州節能減排示范工程,項目順利投產后,一直穩定運行,項目各項技術指標達到設計要求。
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