CN102989297B

CN102989297B - 一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺

Info

Publication number: CN102989297B
Application number: CN201210503122.3A
Authority: CN
Inventors: 毛震波; 温少桦; 吴路平; 廖炯; 郑珩; 陈耀壮; 马磊; 蒋贵仲
Original assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN102989297A

Abstract

本发明公开了一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺，电石炉气经过脱氧和水解反应后的压力为0.3～1.0Mpa，其中CO₂含量约为2～5%Vt，H₂S含量约为100～500ppm，电石炉气从吸收塔底部进入，DIPA溶液从吸收塔顶部进入喷淋，气液在吸收塔中反应接触，溶液将气体中的CO₂与H₂S反应吸收后，进入到解吸塔进行解吸回收，解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排除后，通过泵加压到0.3～1.0MPa，再通过换热器冷却到30～50℃后返回到吸收塔顶重复使用。本发明所述工艺具有装置可靠性高、流程简单、CO收率高、环保廉价等优点。

Description

一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺

技术领域

本发明属于工业尾气净化循环利用技术领域，特别涉及一种电石炉气净化及再利用工艺。

背景技术

电石是一种重要的基础化工原料，化学名称为碳化钙，电石与水反应制得乙炔，乙炔是有机合成化学工业的基本原料，可以合成一系列的有机化合物，为工业、农业、医药提供原料。

电石生产的核心设备是电石炉，从电石生产的原理和结构区分，电石炉分为密闭式电石炉和开放式电石炉。电石生产中炭素材料和石灰发生反应，生成碳化钙（电石）和CO。每生产1吨电石，密闭式电石炉产生400～600m³含尘烟气。

从密闭炉出来的电石炉气通常组成：CO 75～85%，H₂ 5～15%，CO₂ 1.5～5%，O₂ 0.5～3%，CH₄1～2%，N₂ 1～10%，焦油1～2%，H₂S ＜600mg/m³,COS ＜300mg/m³，CS₂＞3000mg/m³，噻吩＜1mg/m³，硫醇＜300 mg/m³，PH₃＜300mg/m³，NH₃＜30 mg/m³，NO_x＜200 mg/m³，另含AsH₃、HCN等杂质。

电石炉气经净化提纯得到CO，可作为C1化工的宝贵原料，用于生产众多化工产品。

由于电石炉气中硫、磷、氰、焦油以及大量的烟尘等杂质的存在，影响了电石炉气的利用。要做好电石炉气的综合利用首先是要解决电石炉气的净化问题，而电石炉气的净化和利用在国内外都较困难。需要解决两大难题：（1）炉气的除尘：首先必须除去炉气中的粉尘和少量的焦油。由于炉气温度高，所含粉尘颗粒度相当于烟尘级，且含有焦油，这给炉气净化带来了困难；（2）炉气的净化：炉气中含有HCN、PH₃、H₂S以及有机硫杂质，当利用炉气生产化工产品时，这些杂质会对催化剂带来毒害。

中国专利申请号为201110196752.6的发明申请公开了一种电石炉气净化提浓CO的方法：将电石炉气除尘、冷却除焦、变温吸附预净化、增压、耐硫催化脱氧、水解脱硫、脱酸气、脱砷、精脱硫、精脱氧、干燥、变压吸附提浓CO。

在上述净化工程中，脱氧工序会生成CO₂，水解工序会将COS、CS₂等有机硫转化成H₂S，常规工艺中可采用变压吸附的方式脱除CO₂，但是会造成产品CO的损失；H₂S可以通过ZnO反应脱除，但是需要消耗昂贵的ZnO脱硫剂。

发明内容

本发明的目的是针对以上对电石炉气净化提浓CO工艺改进的诉求，提供一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺，该工艺具有装置可靠性高、流程简单、CO收率高、环保廉价等优点。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺，电石炉气经过脱氧和水解反应后的压力为0.3～1.0Mpa，其中CO₂含量约为2～5%Vt，H₂S含量约为100～500ppm，电石炉气从吸收塔底部进入，DIPA溶液从吸收塔顶部进入喷淋，气液在吸收塔中反应接触，溶液将气体中的CO₂与H₂S反应吸收后，进入到解吸塔进行解吸回收，解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排除后，通过泵加压到0.3～1.0MPa，再通过换热器冷却到30～50℃后返回到吸收塔顶重复使用。

DIPA ，中文名称：二异丙醇胺，分子式:HN-(CH₂CH(OH)-CH₃)₂，作为一类有机碱，醇胺所具有的碱性使之可与酸气发生如下反应：

2RNH₂ (R₂NH, R₃ N) + H₂S= (RNH₃ )₂S [ (R₂NH₂)₂S, (R₃ NH)₂S]

伯胺及仲胺与CO₂的反应可沿以下两个途径进行：

2RNH₂ (R₂NH) +CO₂= RNHCOONH₃R (R₂NCOONH₂R)

2RNH₂ (R₂NH) +CO₂+ H₂O= (RNH₃)₂CO₃[(R₂NH₂)₂CO₃]

前一反应生成氨基甲酸盐，是主要的反应途径；后一反应生产碳酸盐，是次要的反应。

叔胺由于≡N基团上没有活泼的氢，故不能生成氨基甲酸盐，仅能产生碳酸盐：

2R₂R'N+CO₂+H₂O= (R₂R'NH)₂CO₃

以上这些反应均是可逆反应，在较低的温度及较高的压力下反应向右进行，而在较高的温度及较低的压力下反应则向左进行。这正是烷醇胺被选择成为主要的脱酸性气体溶剂的化学基础。

由于电石炉尾气中还含有一定量的COS与CS₂等有机硫，采用MEA、MDEA等溶液较易发生降解，使溶剂失效，而DIPA不为COS及CS₂所降解。CO₂所致降解速度也是很慢的，在实际生产中可以忽略。由于电石炉尾气在净化过程中压力在0.5～1.0MPa，远低于常规天然气净化过程的压力，而在此压力下使用DIPA对酸性气体脱除效果要好于MDEA等碱性较弱的溶剂。综合考虑，本发明采用DIPA作为CO₂与H₂S的吸收溶剂。

净化后的电石炉气中CO₂含量≤0.01% Vt，H₂S含量≤5ppm，以满足羰基合成或其它工业生产用CO原料的要求。

所述解吸塔为常压操作，解吸塔底部使用蒸汽加热，将溶剂加热到95～99℃，使溶剂中的CO₂与H₂S解吸，解吸出的CO₂及H₂S从解吸塔塔顶排出到放空管道。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明所述工艺使用DIPA溶液对气体中的CO₂与H₂S进行吸收，达到了一次性脱除的要求，简化了工艺步骤。

2.吸收后的DIPA溶液可通过加热解吸的方式进行回收循环使用，溶剂不损耗，不产生废水，达到工业排放气回收利用、节能减排、变废为宝的效果。

3.在脱除CO₂与H₂S的同时，CO基本不损耗，不会对产品收率造成影响。

附图说明

图1是本发明所述工艺的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

经过脱氧和水解反应后的电石炉尾气压力为0.5Mpa，温度为40℃，CO₂含量为2.3%Vt，H₂S含量为150ppm。气体通过30℃、0.5 MPa循环DIPA溶液反应吸收后，吸收后的气体中CO₂含量≤0.005%Vt（低于0.005% Vt分析仪器最低检测限），H₂S含量为3ppm，送到后续工序继续净化处理，溶液进入到解吸塔进行解吸回收。解吸塔为常压操作，解吸塔底部使用蒸汽加热，将溶剂加热到95～99℃，使溶剂中的CO₂与H₂S解吸，解吸出的CO₂及H₂S从解吸塔塔顶排出到放空管道。解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排除后，通过泵加压到0.5MPa，再通过换热器冷却到30℃后返回到吸收塔顶重复使用。

实施例2

经过脱氧和水解反应后的电石炉尾气压力为0.3Mpa，温度为40℃，CO₂含量为4.5%Vt，H₂S含量为430ppm，气体从通过50℃、0.3 MPa循环DIPA溶液反应吸收后，吸收后的气体中CO₂含量为0.008%Vt，H₂S含量为4ppm，送到后续工序继续净化处理，溶液进入到解吸塔进行解吸回收。解吸塔为常压操作，解吸塔底部使用蒸汽加热，将溶剂加热到95～99℃，使溶剂中的CO₂与H₂S解吸，解吸出的CO₂及H₂S从解吸塔塔顶排出到放空管道。解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排除后，通过泵加压到0.3MPa，再通过换热器冷却到50℃后返回到吸收塔顶重复使用。

实施例3

经过脱氧和水解反应后的电石炉尾气压力为1.0Mpa，温度为40℃，CO₂含量为3.6%Vt，H₂S含量为250ppm。气体通过45℃、1.0MPa循环DIPA溶液反应吸收后，吸收后的气体中CO₂含量≤0.005%Vt（低于0.005% Vt分析仪器最低检测限），H₂S含量为3ppm，送到后续工序继续净化处理，溶液进入到解吸塔进行解吸回收。解吸塔为常压操作，解吸塔底部使用蒸汽加热，将溶剂加热到95～99℃，使溶剂中的CO₂与H₂S解吸，解吸出的CO₂及H₂S从解吸塔塔顶排出到放空管道。解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排除后，通过泵加压到1.0MPa，再通过换热器冷却到45℃后返回到吸收塔顶重复使用。

实施例1和实施例2的操作条件及脱除效果

综上所述，表明本发明所述工艺具有装置可靠性高、流程简单、一次性脱除CO₂与H₂S、CO基本不损耗以及环保廉价等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺，电石炉气经过脱氧和水解反应后的压力为0.3～1.0MPa，其中CO₂含量为2～5%Vt，H₂S含量为100～500ppm，其特征在于：电石炉气从吸收塔底部进入，DIPA溶液从吸收塔顶部进入喷淋，气液在吸收塔中反应接触，溶液将气体中的CO₂与H₂S反应吸收后，进入到解吸塔进行解吸回收，解吸后的溶剂从解吸塔塔釜排出后，通过泵加压到0.3～1.0MPa，再通过换热器冷却到30～50℃后返回到吸收塔顶重复使用。

2.根据权利要求1所述的电石炉气净化脱硫脱碳以及溶液的循环利用工艺，其特征在于：所述解吸塔为常压操作，解吸塔底部使用蒸汽加热，将溶剂加热到95～99℃，使溶剂中的CO₂与H₂S解吸，解吸出的CO₂及H₂S从解吸塔塔顶排出到放空管道。