CN101302009B - 碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特点是碳化硅炉气从冶炼炉中引出后，通过干法或者湿法除尘后，将初步净化后的炉气压缩到0.1～1.5MPa，送入装有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱，精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置，输出一氧化碳，本发明的方法不仅能回收并纯化碳化硅冶炼炉气中的一氧化碳，而且可以有效的减少污染。

Description

碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法

技术领域

本发明属于冶炼碳化硅领域，具体地说是一种碳化硅冶炼炉气的回收和提纯一氧化碳的方法。

背景技术

中国是碳化硅生产大国和出口大国，2005年中国的碳化硅年产已经在60万吨以上。因碳化硅冶炼属于高耗能行业，生产一吨碳化硅耗电在6,000～7,000kwh左右，占碳化硅生产成本的50％以上，国内生产碳化硅的冶炼工厂主要集中在电力资源比较充足的西北地区。面对原材料价格上涨和国家对高能耗、高污染等资源性产品加强控制的大背景下，各生产厂利润下降，甚至亏损。

工业生产碳化硅使用的原材料的主要成分为石英和焦炭。它们在添加适量的木屑或食盐，经过机械加工成一定粒度后，在电阻炉内是按以下反应方程式进行的：

SiO₂+3C→SiC+2CO

从反应式看出生成一摩尔碳化硅的同时生成两摩尔一氧化碳气体，也就是说生产一吨碳化硅产品同时产生1.4吨的一氧化碳气体。由于配置炉料时使用的焦炭、木屑等也会挥发出部分气体，实际每生产一吨碳化硅约有1.6～1.7吨气体逸出炉外，这些气体的热量约为5.7×10⁶千卡。同时，这些气体在碳化硅冶炼炉表面的温度可达800℃以上，含有一氧化碳、氢气、可燃烃类、氧气、二氧化碳、硫化物等气体，以及一氧化硅、二氧化硅、碳化硅、食盐等蒸汽。其中一氧化碳含量在80％(体积比)以上，是一种非常有用的一碳化工原料。目前碳化硅炉气的热量和有效成分的利用率都很低，一氧化碳在冶炼炉表面燃烧掉，还有大约18％未燃部分造成空气污染，经常使现场操作人员被炉气熏染而出现煤气中毒现象。可见，碳化硅炉气的回收利用势在必行。

碳化硅炉气组分大致为：72％～92％的CO、4.5～12％的H₂、0.1～4％的CH₄、1～5％的CO₂、0.8～4.5％的N₂、0.1～1％的O₂(气体组分含量为体积百分含量)，颗粒物含量50～5000g/Nm³，硫化物0.5～15g/Nm³，氯化物0.2～6g/Nm³。

对于碳化硅炉气的利用及治理可以有以下三种方法：第一，通过火炬直接燃烧。第二，除尘后作为燃料，回收利用其热量。第三，除尘、净化、分离出高浓、高纯的一氧化碳气体进行羰基合成，发展一碳化学工业。由于生产碳化硅所排放的炉气中一氧化碳含量可大于80％，比用煤、天然气等化石燃料制造的合成气的一氧化碳含量高很多，净化成本很低，是一种理想的一碳化学工业原料。

专利CN 1146503C报道了一种碳化硅纤维生产中的尾气回收方法及装置，是将尾气通过-40～-80℃的冷凝装置，分离CH₃SiCl₃、CH₃SiHCl₂及高沸点物质，然后将不能被冷凝的HCl、H₂等物质送入含10％碱液的吸收塔，除去HCl、H2送入净化器净化，被冷凝分离出的硅烷，经过精密蒸馏出去高沸点物质后再使用。生产碳化硅纤维的原料是氯硅烷，尾气中的主要杂质成分也是氯硅烷，回收净化的方法是冷凝和碱液吸收，与本发明的技术领域不同。

专利CN 1212183C报道了一种用于冶炼碳化硅的炉气回收装置。在冶炼炉上方设置有一封闭炉罩，在炉罩与地面的连接处设置有一水封槽，炉罩上部的气体出口通过阀门与洗气装置相连，其出口与风机相联通，而风机的出口则与储罐或燃烧系统相连通。该发明改善了现场的操作环境，所回收的炉气可输送到指定地点燃烧或作燃料使用。

专利CN 1699160A报道了一种用于生产碳化硅气体的收集方法。用金属材料或软材料做成专用棚罩，用风机将产生的炉气抽排出棚罩外，输送指定地点净化处理或烧掉，从而改善现场工作环境，减少生产碳化硅废气对大气的污染，利用收集炉气可作发电、民用燃料。该收集方法具有节能降耗，废物利用，变废为宝，改善环境等优点。

以上对碳化硅冶炼炉气的回收，仅仅对生产碳化硅所产生的气体进行收集，由于收集到的生产碳化硅气体仅能作燃料使用，限制了其使用范围。如果要将回收的碳化硅气体用作化工原料，必须进行净化处理。而生产碳化硅气体含有碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等多种杂质，是其他气体都不具备的独特特征，净化难度大。到目前还未见碳化硅冶炼炉气净化技术及装置方面的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提取的方法。

为实现上述目的，本发明按照下列工序处理碳化硅冶炼炉气：

(1)将碳化硅炉气从冶炼炉中引出，经过干法除尘和/或湿法除尘装置，实现初脱；

(2)将初脱后的炉气压缩到0.1～1.5MPa，送入装有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱；

(3)精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。

经过本方法处理后的气体中，一氧化碳的含量达到94％以上，完全可以应用与化工生产，而且用本方法获取一氧化碳的成本明显低于现有技术中一氧化碳制取的成本。以煤、天然气、焦炭为原料生产一氧化碳的成本已经达到每立方米2元，而从碳化硅生产副产的炉气中回收一氧化碳的成本为每立方米0.6元，相当于每吨一氧化碳就可节约成本1200元，后续产品的成本明显降低。同时，与碳化硅炉气直接放空燃烧比较，从中回收一氧化碳可以减少二氧化碳排放132万吨。

根据本发明的方法，利用风机或真空泵将碳化硅炉气输送出冶炼炉，降低了冶炼炉内的一氧化碳压力。由于碳化硅冶炼过程中固体相是产品，气体相是废气，气体滞留在炉内将抑制反应速度，使单位时间的碳化硅产量下降，并导致二氧化硅的反应不完全，使二氧化硅的利用率降低。使炉内的气体流通、迅速离开炉体，降低一氧化碳压力，对改善生产状况的影响很大，可节电10％以上，并提高碳化硅的产量和二氧化硅的利用率。在输送气体时为了保证冶炼安全，冶炼炉内的气体压力应大于外界大气压。

在冶炼炉和输送设备之间有干法除尘设备和湿法除尘设备中的至少一种，炉气经过除尘设备实现初脱。干法除尘设备可以是静电捕集和旋风等设备中的至少一个，湿法除尘设备可以是布袋除尘和液体喷淋中的至少一个。

初脱所涉及的除尘设备优选重力机械分离、惯性力机械分离和离心力机械分离设备，也可以使用水洗喷淋设备。

干法除尘设备和/或湿法除尘设备既将炉气的温度从800～1450℃冷却到20～380℃，又通过除尘作用使气体中总的固体含量从50～5000g/Nm³降低到1～500g/Nm³，硫含量从0.5～15g/Nm³降低到0.1～1.0g/Nm³，氯离子含量从0.2～6g/Nm³降低到0.01～0.05g/Nm³。炉气中杂质含量的降低是后续过程所必须的。颗粒物含量降低既有利于原料和产品的回收利用，又避免了颗粒物进入精脱步骤使管路和填料塔堵塞、磨损的危险。硫含量和氯含量降低既减少了精脱步骤的负荷又减轻了对后续设备的腐蚀，降低了精脱成本。但是初脱步骤只能达到这种脱除效率，为了提供高品质的一氧化碳气体，还需要进一步的净化过程。初脱将炉气中大部分的碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒从气体中分离出来。分离得到的碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等可返回冶炼炉重新利用，或用作生产水泥、耐火材料、墙体砖等产品的原料。

初脱后的炉气被气体压缩机加压到0.1～1.5MPa后，送入装填有净化剂的化工填料塔，经过对碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠、二氧化碳、硫化物等组分的精脱，使气体杂质含量进一步降低，使炉气中的几种气体能进入后续分离工序。

氯化物的进一步脱除对后续处理和所得的一氧化碳的质量有很大的影响。氯化钠的熔点为800℃，沸点1442℃，碳化硅炉气的温度一般大于800℃，最高可达1400℃，氯化钠会挥发到碳化硅炉气中，而且氯离子和氢还会生成氯化氢，使炉气中含有氯化钠、氯化氢等氯离子。氯化钠在炉气温度降低时，大部分凝结为颗粒被去除，溶液洗涤或喷淋再脱除氯化钠和一部分氯化氢；而剩余的微量的氯化钠和少量氯化氢则需要精脱部分去除。如果不冷却降温，炉气中的氯化钠和氯化氢形式的氯离子含量很高，则需要很多昂贵的脱氯剂，成本很高。氯化物的存在还会降低一氧化碳分离阶段的所用的吸附剂的分离效果；一氧化碳用于甲醇、甲酸、醋酸等羰基合成生产化学产品时一般会使用贵金属催化剂，氯会和贵金属催化剂反应、将会消耗贵金属，是催化剂活性降低，所以需要其中的氯化物含量低，一般在0.1～100mg/Nm³之间。

在输送和压缩步骤之间可以有一个气体存储设备，如气柜、气罐等，既使输送步骤和压缩步骤之间的压力稳定，又在事故发生时，保证后续步骤能继续运行一定时间。

精脱步骤除了进一步脱除碳化硅、一氧化硅、二氧化硅外，主要是脱除硫化物、氯化钠和少量二氧化碳。使用的净化剂有脱硅剂、脱氯剂、脱硫剂，几种净化剂可以复合装填在一个填料塔中，也可以每种净化剂分别装填在单独的填料塔中。

精脱设备可以一个装有净化剂的化工填料塔实现，也可以由至少2个的装填有净化剂的化工填料塔组成，精脱操作在各个填料塔之间切换。当其中的某一个填料塔中的净化剂达到饱和时，气体切换到装填有相同净化剂的填料塔继续进行精脱操作，已经饱和的填料塔中的净化剂被更换或者再生。

脱氯后的炉气进入装填有脱硫剂的化工塔设备，经过脱硫剂脱除其中的硫化物，使其硫含量在0.1～150mg/Nm³之间。

脱氯剂和脱硫剂可以装填在同一个填料塔中，也可分别装在不同的填料塔中。

精脱工序使气体中总的固体含量从不大于500g/Nm³降低到不大于0.05g/Nm³的，硫含量从不大于1.0g/Nm³降低到不大于0.02g/Nm³，氯离子含量从不大于0.05g/Nm³降低到不大于0.01g/Nm³。

精脱工序通过化工填料塔中填料对杂质的过滤、吸附、反应作用将杂质含量降低，使变压吸附过程分离一氧化碳顺利进行，保护吸附剂不受污染、维持吸附分离能力。

用变压吸附的方法从精脱后的气体中提纯一氧化碳提纯。变压吸附分离可以是一段或两段组成。一段分离时，直接用变压吸附的方法吸附分离得到一氧化碳；两段分离时先采用变压吸附法脱除炉气中的二氧化碳，使其二氧化碳含量在0.001％～2％(体积百分含量)之间，再用变压吸附一氧化碳的方法分离得到一氧化碳。

变压吸附分离步骤可以由一个吸附装置完成，也可以由包含至少两个吸附床组成的连续循环运行系统。连续循环运行系统中，每一个吸附塔在一次循环中可以包含以下步骤：吸附、均压降、顺放、置换、逆放、抽空、冲洗、均压升、最终升压。

变压吸附分两段实现时，第一段变压吸附分离步骤的吸附塔中装填的吸附剂为氧化铝、活性炭、硅胶、分子筛的至少一种，第二段变压吸附分离步骤的吸附塔中装填的吸附剂为分子筛、一氧化碳络合吸附剂的至少一种。

采用由多个吸附塔组成的变压吸附装置分离一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳。在变压吸附装置中，每个塔中装填一氧化碳吸附剂，脱除硫化物后的气体进入吸附塔，氢气、甲烷、氧气等作为弱吸附气体离开吸附塔，可作燃料使用或进一步分离氢气使用。被吸附的一氧化碳采用降压、抽空的方式解析出来，送入下一步一碳化工应用工序。

变压工序使气体中总的固体含量从不大于0.05g/Nm³降低到不大于0.03g/Nm³，硫含量从不大于0.02g/Nm³降低不大于0.015g/Nm³，氯离子含量从不大于0.01g/Nm³降低到不大于0.008g/Nm³。本步骤达到减少副反应、维持催化剂活性的目的，满足了合成反应对一氧化碳的要求。

上述处理工艺中，在初脱和精脱后，都对气体中总固体含量、硫含量和氯离子含量的范围做了限制，其目的是便于后续步骤的顺利进行。如果某一步骤处理完后，气体中总固体含量、硫含量和氯离子含量不在上述范围内，将根据工艺要求，重复相应的步骤，即用相应的工艺步骤再次处理气体，以保证在进入下一个步骤之前，气体中总固体含量、硫含量和氯离子含量在规定的范围内。同理，分离一步骤后，二氧化碳的含量不高于2％，以及最终气体中总的固体含量从不大于0.03g/Nm³，硫含量从不大于0.015g/Nm³，氯离子含量不大于0.008g/Nm³；如果某一步骤处理完后，气体中二氧化碳的含量，总的固体含量、硫含量和氯离子含量不在上述范围内，将重复相应的步骤，即用相应的工艺步骤再次处理气体，以保证气体中二氧化碳的含量、总固体含量、硫含量和氯离子含量在规定的范围内。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是实施例1和6中碳化硅炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的工艺流程。

图2是实施例1、2、3、4、5、6、7中的两个化工填料塔操作时序。

图3是实施例1和6中两个化工填料塔的连接方式。

图4是实施例1、2、6和7中四塔变压吸附时序。

图5是实施例2、3、4、5和7中碳化硅炉气的输送和净化的工艺流程中的四塔结构的变压吸附装置。

图6是实施例2、3和7中分离一步骤中四塔变压吸附的操作时序图。

图7是实施例3、4和5中分离二步骤中五塔变压吸附的操作时序图。

图8是实施例4和5中分离一步骤中五塔变压吸附的操作时序图。

图9是实施例1和6变压吸附分离的四塔变压吸附装置图。

图10是实施例2和7分离一步骤中四塔变压吸附的操作时序图。

图11是实施例2和7分离一步骤中四塔变压吸附装置图。

图12是实施例3和5精脱部分的过程图。

图13是实施例5分离二步骤中五塔结构的变压吸附装置。

具体实施方式

以下所述实施例详细地说明了本发明。在这些实施例中，除了另有说明外，固体物、硫含量、氯含量的单位是g/Nm3，按重量百分比计算的，例如0.05g/Nm3表示每标准立方米气体含0.05克固体物；而一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、氧气、氮气等气体含量的单位是％，表示体积百分含量。

实施实例1

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图1所示。依次包含初脱、精脱、变压吸附分离3个工序。

一、初脱

将含CO为76％，H₂为12％，CH₄为2％，CO₂为5％，N₂为4.5％，O₂为0.5％，颗粒含量50g/Nm³，硫含量15g/Nm³，氯离子含量0.2g/Nm³的碳化硅炉气以500Nm³/h的速度经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0007MPa，经过管道送入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到80℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化到固体颗粒含量5g/Nm³的范围内。

将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.5MPa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂/脱氯剂的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为0.01g/Nm³，硫含量为0.02g/Nm³，氯离子含量为0.01g/Nm³，温度下降到40℃。

采用两个化工填料塔，当一个塔中的填料被饱和后，立即切换到另一个，被饱和的填料取出，装入新的填料。操作时序见图2。

两个化工填料塔的连接方式如图3。阀门1、3开启，原料气经过阀门1进入净化塔A，固体颗粒物、硫化物、氯化物被脱除后，气体经过阀门3进入下一步工序。当塔A中装填的净化剂饱和后，先开启阀门2、阀门4，再关闭阀门1、阀门3，使气体经过阀门2、塔B、阀门4进行净化。

三、变压吸附分离

本工序采用4塔结构的变压吸附装置，见图9，每一个吸附塔装填有一氧化碳分离吸附剂。

4塔变压吸附时序如图4。精脱后的气体进入变压吸附装置，每一塔经过吸附、均压降、置换、逆放、抽空、均压升、升压7个步骤，四个塔的步序相互错开运行，吸附废气和一氧化碳连续输出。含有氢气、甲烷、二氧化碳、氮气的吸附废气做燃料气使用，使逆放和抽空得到的一氧化碳产品气纯度95％，二氧化碳含量为2.0％，固体含量0.02g/Nm³，硫含量0.015g/Nm³，降低0.008g/Nm³。供下一步工序适用。

实施例2

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图5所示。依次包含除尘初脱、精脱、分离1和分离2等4个工序。

一、除尘初脱

将含CO为92％，H₂为4.5％，CH₄为0.2％，CO₂为2％，N₂为1％，O₂为0.3％，颗粒含量5000g/Nm³，硫含量0.5g/Nm³，氯离子含量2g/Nm³的碳化硅炉气以1000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0005MPa，炉气在高温下通过旋风或布袋等干法脱尘装置脱除到500g/Nm³。再进入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到80℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化，颗粒物含量达到1.5g/Nm³。将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.5MPa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为10mg/Nm³，然后，再送入含有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔，硫含量为10mg/Nm³，氯离子含量为0.1g/Nm³，温度下降到40℃。

采用两个化工填料塔，当一个塔中的填料被饱和后，立即切换到另一个，被饱和的填料取出，装入新的填料。操作时序见图2。两个化工填料塔的连接方式如图3。

三、分离一

分离一工序将二氧化碳从炉气中分离出来，脱除二氧化碳后的炉气进入分离二工序。该过程中，每一个吸附塔经历吸附、降压、抽空、升压步骤，四个塔交替切换，实现气体的连续处理。

分离一工序采用变压吸附法，将炉气中的二氧化碳含量控制在0.01％(v/v)。采用四塔的变压吸附装置，见图10。操作时序表见图6。

四、分离二

将分离一来的炉气经过4塔变压吸附分离为98％的一氧化碳，二氧化碳含量为0.02％，固体杂质含量降低到0.03g/Nm³，硫含量降0.011g/Nm³，降低到0.005g/Nm³。其余气体作燃料使用。每一塔经过吸附、均压降、置换、逆放、抽空、均压升、升压7个步骤，四个塔的步序相互错开运行，吸附废气和一氧化碳连续输出。操作时序表见图4。装置如图11。

实施例3

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图5所示。依次包含除尘初脱、精脱、分离1和分离2等4个工序。

一、除尘初脱

将含CO为85％，H₂为8％，CH₄为0.1％，CO₂为4％，N₂为2.8％，O₂为0.1％，颗粒含量3000g/Nm³，硫含量5g/Nm³，氯离子含量6g/Nm³的碳化硅炉气4000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0002Mpa，炉气在高温下通过旋风、布袋等干法脱尘装置脱除到800g/Nm³。再进入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到80℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化，颗粒物含量达到50g/Nm³。将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.5Mpa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为1mg/Nm³。

再进入装填有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔脱除硫化物和氯化物，使硫含量为5mg/Nm³，氯离子含量为0.05mg/Nm³，温度下降到40℃。

精脱部分的过程见图12，装填有颗粒物脱除剂、脱硫剂、脱氯剂的净化装置分为三组，每一组分别采用两个化工填料塔。颗粒脱除剂装填在塔A和塔B中，脱硫剂装填在塔C和塔D中，脱氯剂装填在塔E和塔F中。当某一组中的一个塔中的填料被饱和后，采用与实施例1相同的方法，将气体立即切换流经同一组的另一个塔，被饱和的填料取出，装入新的填料。操作时序见图2。

3组塔的切换可以同时进行，也可以在不同时间进行。

三、分离一

分离一工序将二氧化碳从炉气中分离出来，脱除二氧化碳的炉气进入分离二工序。

分离一工序采用变压吸附法，将炉气中的二氧化碳含量控制在0.05％(v/v)。采用四塔的变压吸附装置。每一塔经过吸附、降压、抽空、升压4个步骤，四个塔的步序相互错开运行，保证气体连续输出。操作时序表见图6。

四、分离二

将分离一来的炉气经过5塔变压吸附分离为98％的一氧化碳，二氧化碳含量为0.08％，固体杂质含量降低到0.01g/Nm³，硫含量降低到0.010g/Nm³，降低到0.004g/Nm³。其余气体作燃料使用。操作时序表见图7。每一塔经过吸附、均压降、置换、逆放、抽空、均压升、升压7个步骤，5个塔的步序相互错开运行，吸附废气和一氧化碳连续输出。

实施例4

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图5所示。依次包含除尘初脱、精脱、分离1和分离2等4个工序。

一、除尘初脱

将含CO为86％，H₂为9％，CH₄为0.1％，CO₂为3％，N₂为1.8％，O₂为0.1％，颗粒含量2000g/Nm³，硫含量10g/Nm³，氯离子含量1g/Nm³的碳化硅炉气8000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0003MPa，炉气在高温下通过旋风、布袋等干法脱尘装置脱除到1000g/Nm³。再进入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到60℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化，颗粒物含量达到500g/Nm³。将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.6Mpa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为50mg/Nm³。

再进入装填有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔脱除硫化物和氯化物，使硫含量为1mg/Nm³，氯离子含量为10mg/Nm³，温度下降到30℃。精脱部分的过程见图5，操作过程与实施例3的精脱部分相同。

三、分离一

分离一工序将二氧化碳从炉气中分离出来，脱除二氧化碳的炉气进入分离二工序。

分离一工序采用变压吸附法，将炉气中的二氧化碳含量控制在0.005％(v/v)。采用5塔的变压吸附装置，其结构和图9相近，只是增加了一个吸附塔。操作时序表见图8。每一塔经过吸附、均压降、逆放、抽空、均压升、升压6个步骤，5个塔的步序相互错开运行，保证气体连续输出。

四、分离二

将分离一来的炉气经过5塔变压吸附分离为99.5％的一氧化碳，二氧化碳含量为0.01％，固体杂质含量降低到0.001g/Nm³，硫含量降低0.0001g/Nm³，降低到0.0001g/Nm³。其余气体作燃料使用。操作时序表见图7。其结构见图13。

实施例5

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图5所示。依次包含除尘初脱、精脱、分离1和分离2等4个工序。

一、除尘初脱

将含CO为92％，H₂为6％，CH₄为0.1％，CO₂为1％，N₂为0.8％，O₂为0.1％，颗粒含量500g/Nm³，硫含量8g/Nm³，氯离子含量4g/Nm³的碳化硅炉气7000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.00025Mpa，炉气在高温下通过旋风、布袋等干法脱尘装置脱除到20g/Nm³。再进入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到60℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化，颗粒物含量达到0.5g/Nm³。

将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.4MPa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为5mg/Nm³。

再进入装填有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔脱除硫化物和氯化物，使硫含量为0.1g/Nm³，氯离子含量为0.1g/Nm³，温度下降到40℃。精脱部分的过程见图12，操作过程与实施例3的精脱部分相同。

三、分离一

分离一工序将二氧化碳从炉气中分离出来，脱除二氧化碳的炉气进入分离二工序。

分离一工序采用变压吸附法，将炉气中的二氧化碳含量控制在0.05％(v/v)。采用5塔的变压吸附装置，每一塔经过吸附、降压、逆放、抽空、升压、最终升压6个步骤，五个塔的步序相互错开运行，气体连续输出。操作时序表见图8。

四、分离二

将分离一来的炉气经过5塔变压吸附分离为99.0％的一氧化碳，二氧化碳含量为0.06％，固体颗粒物含量降低到0.0001g/Nm³，硫含量降低0.0005g/Nm³，降低到0.0005g/Nm³，其余气体作燃料使用。操作时序表见图7。其结构见图13。

实施例6

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图1所示。依次包含初脱除尘、精脱、变压吸附分离3个工序。

一、除尘初脱

将含CO为92％，H₂为4.5％，CH₄为0.2％，CO₂为2％，N₂为1％，O₂为0.3％，颗粒含量1500g/Nm³，硫含量8g/Nm³，氯离子含量3g/Nm³的碳化硅炉气以10000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0005MPa，炉气在高温下通过旋风或布袋等干法脱尘装置脱除到30g/Nm³，使碳化硅炉气温度下降到40℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化。将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到0.1MPa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为1mg/Nm³，然后，再送入含有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔，硫含量为10mg/Nm³，氯离子含量为0.0001mg/Nm³，温度下降到40℃。

采用两个化工填料塔，当一个塔中的填料被饱和后，立即切换到另一个，被饱和的填料取出，装入新的填料。操作时序见图2。

三、变压吸附分离

该过程与实施例1相同。

实施例7

本发明的一种从碳化硅炉气中输送和净化、提纯一氧化碳的方法，其过程如图5所示。依次包含除尘初脱、精脱、分离1和分离2等4个工序。

一、除尘初脱

将含CO为72％，H₂为14.5％，CH₄为0.2％，CO₂为2％，N₂为10％，O₂为0.3％，颗粒含量2000g/Nm³，硫含量2g/Nm³，氯离子含量3g/Nm³的碳化硅炉气以1000Nm³/h经引风机从冶炼炉中引出，并维持炉内压力为0.0005MPa，炉气在高温下通过旋风或布袋等干法脱尘装置脱除到500g/Nm³。再进入水洗喷淋塔洗涤，水可以是工业用水、石灰乳、碳酸钠、或苛性钠溶液，温度为常温。洗涤时既使碳化硅炉气温度下降到60℃，又脱除了其中的二氧化硫、二氧化碳等酸性气体组分和碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物，还脱除了氯化钠等无机盐，使碳化硅炉气被初步净化，颗粒物含量达到0.04g/Nm³。将碳化硅、一氧化硅、二氧化硅等颗粒物处理后送回冶炼炉重新利用。

二、精脱

将初步净化后的炉气经压缩机加压到1.5MPa，送入装填有焦炭或活性炭或硅藻土的化工填料塔，使碳化硅、一氧化硅、二氧化硅、氯化钠等颗粒物分别被脱除，气体中碳化硅、一氧化硅、二氧化硅的含量为0.001g/Nm³，然后，再送入含有脱硫剂和脱氯剂的化工填料塔，硫含量为0.002g/Nm³，氯离子含量为0.0002g/Nm³，温度下降到40℃。

采用两个化工填料塔，当一个塔中的填料被饱和后，立即切换到另一个，被饱和的填料取出，装入新的填料。操作时序见图2。

与实施例2相同的方法，最终获得纯度不低于94％的一氧化碳，二氧化碳含量为1.0％，固体含量降低到0.0005g/Nm³，硫含量降低0.0002g/Nm³，降低到0.0001g/Nm³。

Claims (8)

1.一种碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，该方法包括下列步骤：

(1)将碳化硅炉气从冶炼炉中引出，经过干法除尘和/或湿法除尘装置，将炉气的温度从800～1450℃冷却到20～380℃，实现初脱；

(2)将初脱后的炉气压缩到0.1～1.5MPa，送入装有焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂的化工填料塔中进行精脱；

(3)精脱后的气体经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。

2.按照权利要求1所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：从冶炼炉中引出的碳化硅炉气中总的固体含量为50～5000g/Nm³，硫含量0.5～15g/Nm³，氯离子含量0.2～6g/Nm³，进入步骤(2)之前，炉气中总的固体含量不超过500g/Nm³，硫含量不超过1.0g/Nm³，氯离子含量不超过0.05g/Nm³，进入步骤(3)之前，炉气中总的固体含量不超过0.05g/Nm³，硫含量不超过0.02g/Nm³，氯离子含量不超过0.01g/Nm³。

3.按照权利要求1或2所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：步骤(3)中输出的气体中一氧化碳的体积百分含量不低于94％。

4.按照权利要求1或2所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂，分别装在三个不同的填料塔中。

5.按照权利要求3所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，焦炭或活性炭或硅藻土和脱硫剂以及脱氯剂，分别装在三个不同的填料塔中。

6.按照权利要求1或2所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：所述步骤(3)为精脱后的气体先经过至少一个变压吸附装置吸附脱除二氧化碳，再经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。

7.按照权利要求3所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：所述步骤(3)为精脱后的气体先经过至少一个变压吸附装置吸附脱除二氧化碳，再经过至少一个变压吸附装置后输出一氧化碳。

8.按照权利要求3所述的碳化硅冶炼炉气的输送、净化和提纯一氧化碳的方法，其特征在于：所述步骤(3)中输出的气体中二氧化碳的体积百分含量不大于2％。

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