CN103072945A - 一种电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺，它以经过初步净化的电石炉尾气为原料，经过电捕、气柜、电石炉气压缩、脱硫、脱磷、脱砷等净化工序满足铁铬系高温变换催化剂要求；再经过变换、脱碳等步骤，制得乙二醇合成所需要的H₂、CO合成气。本发明所提供的CO变换工艺创造性的在电石炉气低硫情况下，通过前脱硫、高水气比饱和塔高温非耐硫变换工艺，解决了电石炉气中高浓度CO变换难点。该发明具有工艺流程合理、余热利用充分、蒸汽消耗量小、投资少等特点。

Description

一种电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺

技术领域

    本发明涉及环境保护技术和化工技术领域，是电石炉尾气的综合利用技术，利用电石炉尾气生产乙二醇合成气的工艺。 

背景技术

    我国每年产生的电石炉尾气超过150亿立方米，处置方式基本为直接排放或点火炬，每年因此损失的能源相当于240万吨标准煤。电石炉气经过干法除尘、湿法净化后含有少量的焦油、硫、磷、砷等杂质，典型的密闭电石炉气经过初步处理主要组成见表一： 

        表一： 典型电石炉气组成 

组分	范围	典型组成
			氢气（V%）	7-15%	12.36
氮气、氧气（V%）	5-12%	7.24
			一氧化碳（V%）	65-85%	76.34
二氧化碳（V%）	2-5%	3.94
			甲烷（V%）	≤0.3%	1300ppm
乙炔（V%）	≤100×10-6	50ppm
			乙烯（V%）	≤50×10-6	40ppm
乙烷（V%）	≤10×10-6	5ppm
			无机硫（V%）	≤150 ppm	5-10ppm
有机硫（V%）	≤50 ppm	2-5ppm
			磷化物	≤10×10-6	微量
砷化物	≤0.1PPm	微量
			焦油+尘	≤100 mg/Nm3	50ppm

电石炉气中含有大量的CO、H₂，可以作为合成甲醇、合成氨、乙二醇等的良好化工原料，利用电石炉气的难点在于电石炉气的净化和变换。

现有专利对于净化和变换的描述工艺路线相对简单，或者使用的变换技术为耐硫变换流程，但在实际电石生产过程中大多使用的是蓝碳，出口电石炉气中的硫含量未达到耐硫变换的条件。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种高水气比饱和塔高温非耐硫变换流程以及配套的净化工艺，将电石炉气的净化、变换、脱碳有机的结合在一起，使电石炉气的应用趋于合理、安全、节能。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为： 

    一种电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺，主要包括以下步骤：

    （1）电石炉气经过电捕，除去原料气中残存的焦油和尘；

    （2）电石炉气压缩，压缩出口压力在2.0-2.5MPaG；压缩机出口设置吸油槽，通过加入脱油剂，脱除工艺气体中的含油颗粒；

    （3）依次设置常温脱硫槽、脱磷和脱砷槽，将电石炉气的无机硫净化至无机硫硫含量≤5pm，磷、砷脱至≤0.1ppm；

    （4）脱除无机硫、磷、砷后的电石炉气送至变换换热，换热后的温度为180-220℃，将换热后的电石炉气输入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下进行加氢转化，将全部有机硫转化为无机硫，再通过中温氧化锌将总硫含量脱至≤0.1ppm；

    （5）通过调整换热器，将温度调节至150-220℃，电石炉气在不饱和烃转化反应器中通过加入加氢转换催化剂将不和饱和烃转变为饱和烃，出反应器的电石炉气温度控制在200-220℃，进入高温变换工段；

    （6）采用非耐硫变换的Fe-Cr系催化剂，采用高水气比饱和塔高温非耐硫变换工艺将电石炉气中的CO变换为所需要的H/C比；

    （7）利用MEDA脱碳或近似热法脱碳技术，将电石炉气中的CO₂脱除，达到乙二醇合成气的要求；

    （8）根据乙二醇合成气对原料气要求，对脱碳后的合成气进行分离，得到纯度满足要求的H₂、CO。

    所述的步骤（5）中经过净化的电石炉气从不饱和烃转化反应器出口至变换，电石炉气分成三股：25-50%：20-50%：0-30% 

第一股：占总气量25-50%，从一变饱和塔的下部进入一变饱和塔，工艺凝液通过一变出口换热器换热至150-250℃进入饱和塔上部，两者在一变饱和塔内逆流接触进行直接传热传质；工艺凝液通过工艺凝液收集罐收集并经泵增压后进行补充，出饱和塔的电石炉气经二变出口换热器Ⅱ换热后和中压过热蒸汽混合得到一变进料气；控制进入第一变换炉的电石炉气温度为250-350℃、蒸汽/干气摩尔比为1.5-3.0；

    第二股：占总气量20-50%，与第一变换炉出口已换热降温和一变饱和塔工艺凝液换热的气体混合后进入二变饱和塔底部，和来自工艺凝液收集罐的工艺凝液逆流接触进行传热传质，出二变饱和塔的气体和第二变换炉出口气体换热后进入第二变换炉，控制进入第二变换炉的温度为250-350℃、蒸汽/干气摩尔比为0.5-1.5，出第二变换炉的经过二变出口换热器 Ⅰ、二变出口换热器Ⅱ、二变出口换热器Ⅲ、废锅回收热量后温度为160-180℃，分离出饱和水，余热为脱碳工段脱碳塔塔釜再沸器提供热量，出再沸器的的合成气温度为130-150℃，在分离出饱和水后进入后续工序，从分离器分离的工艺冷凝液进入凝液收集罐，进入变换系统重新循环利用；

第三股：占总气量0-30%，通过调节第三股电石炉气的量来控制变换气的变换深度，保证出口的气体H₂/CO=1.95-2,得到符合乙二醇合成气要求的H/C比。

与现有的电石炉气利用专利技术相比，如利用电石炉气制甲醇、合成氨及乙二醇工艺相比，本发明的优点在于： 

（1）根据电石炉气实际硫含量大小，在硫含量低至不能满足耐硫变换催化剂，对硫含量的要求时（一般小于200ppm)，采用先脱硫、脱磷、脱砷等净化工序，通过铁铬系高温变换催化剂实现对电石炉气的有效利用；

（2）针对电石炉气中CO含量高的特点，采用高水气比双饱和塔分股二段变换流程，大大节省了蒸汽，反应器的温度控制也趋于温和；

（3）变换的余热给MDEA脱碳脱碳塔塔釜再沸器提供热量，有效合理的利用了低位热能。

附图说明

图1为本发明实施的工艺流程图。 

图2为本发明实施的变换工段工艺流程图，其中，1、一变饱和塔 ，2、一变出口换热器，3、第一变换炉 ， 4、第一变换炉入口混合器 ，5、一变饱和塔循环水泵，6、二变饱和塔，7、二变出口换热器Ⅰ，8、第二变换炉入口混合器，9、第二变换炉，10、工艺凝液收集罐，11、收集罐出口泵，12、二变出口换热器Ⅱ，13、二变出口换热器Ⅲ，14、工艺废锅，15、分离器Ⅰ，16、脱碳塔塔釜再沸器，17、分离器Ⅱ，18、二变饱和塔循环泵。 

具体实施方式

本实施结合典型的电石炉气组成，以电石炉气制乙二醇为例，对本发明作进一步详细描述。 

如图1所示，本例实施的整体工艺流程如下： 

电石炉气经过干法除尘、湿法净化后达到如表一所示的组成进入界区，为防止较多的焦油和尘等杂质带入后系统，设置电捕焦油器；为保证化工生产的稳定，设置气柜装置；对电石炉气进行三级压缩，压缩机出口压力为2.0-2.5MPaG。为减少压缩后气体携带的微油颗粒进入后续系统对催化剂寿命产生影响，设置除油槽。出除油槽的工艺气进入低温氧化铁脱硫槽，利用廉价的脱硫剂将电石炉气中的大部分无机硫脱除，一般要求保证出脱硫槽的无机硫含量≤5pm。电石炉气一般含有微量的磷、砷等杂质会对后续的催化剂造成影响，通过脱磷和脱砷催化剂将磷和砷脱除至≤0.1ppm。脱除磷、砷后的电石炉气利用变换余热升温至180-220℃进入加氢反应器，在加氢反应器中有机硫被转化为无机硫，转化后的气体进入氧化锌脱硫槽，出脱硫槽的气体要求总硫≤0.1ppm。为防止不和烃对后续系统的影响，设置不饱和烃加氢反应器，将不和饱和烃转变为饱和烃。为保证入不饱和烃加氢反应器的工艺气体温度恒定在180-220℃，在进反应器前设置温度调整换热器。出反应器的工艺气体温度一般在200-220℃，进入高温变换工段。

 电石炉气分成三股，流股一：占总气量25-50%，去第一变换炉进料；经饱和塔增湿后湿气温度170℃，并进一步补加3.8Mpa/420℃过热蒸汽（蒸汽/干气摩尔比2.5，蒸汽/CO摩尔比3.25），气体温度为315℃进入第一变换炉；第一变换炉出口气体温度506℃，经换热器用于一变饱和塔循环工艺水加热（从133℃加热到180℃）；换热器出口气体温度为355℃，与流股二混合去第二变换进料。经第一变换炉后CO含量由76.36%降为5%。 

流股二：占总气量20-50%，与第一变换炉出口已换热降温至355℃的气体混合后，温度降至293℃，然后喷120℃变换冷凝液（蒸汽/干气摩尔比0.85、蒸汽/CO摩尔比为2.577），并被第二变换炉出口气体加热到315℃去二变炉进料，第二变换炉出口气体温度472℃，与第二变换炉进料换热后温度降为347℃；然后给精脱硫电石炉气换热，再经低压废锅副产0.5MpaG低压蒸汽，工艺气温度降至168℃；再去脱碳单元为脱碳再生塔再沸器提供热源，工艺气降至130℃，经分离变换冷凝液；工艺气再经空冷器（或水冷器）冷却至70℃，再经分离变换冷凝液后，工艺气去脱碳塔进料；130℃以上的变换冷凝液收集后用泵送至饱和塔进料用于增湿进料气。经二变炉CO含量由32.16%降为2.75%。 

流股三：占总气量0-30%，经冷却并分液后与再沸器出口气体混合去脱碳单元进料，通过调节流股间的比列保证出口的气体H₂/CO=1.95-2,满足乙二醇装置对H₂、CO的要求。 

采用此变换流程，补加中压过热蒸汽量与净化后电石炉气总气量摩尔比为0.628，蒸汽/CO摩尔比为0.823。 

    出变换的工艺气经过脱碳等后续工序，得到满足乙二醇合成要求纯度的H₂、CO。 

Claims (2)

1.一种电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺，其特征在于主要包括以

下步骤：

（1）电石炉气经过电捕，除去原料气中残存的焦油和尘；

（2）电石炉气压缩，压缩出口压力在2.0-2.5MPaG；压缩机出口设置吸油槽，通过加入脱油剂，脱除工艺气体中的含油颗粒；

（3）依次设置常温脱硫槽、脱磷和脱砷槽，将电石炉气的无机硫净化至无机硫硫含量≤5pm，磷、砷脱至≤0.1ppm；

（4）脱除无机硫、磷、砷后的电石炉气送至变换换热，换热后的温度为180-220℃，将换热后的电石炉气输入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下进行加氢转化，将全部有机硫转化为无机硫，再通过中温氧化锌将总硫含量脱至≤0.1ppm；

（5）通过调整换热器，将温度调节至150-220℃，电石炉气在不饱和烃转化反应器中通过加入加氢转换催化剂将不饱和烃转变为饱和烃，出反应器的电石炉气温度控制在200-220℃，进入高温变换工段；

（6）采用非耐硫变换的Fe-Cr系催化剂，采用高水气比饱和塔高温非耐硫变换工艺将电石炉气中的CO变换为所需要的H/C比；

（7）利用MEDA脱碳或近似热法脱碳技术，将电石炉气中的CO₂脱除，达到乙二醇合成气的要求；

（8）根据乙二醇合成气对原料气要求，对脱碳后的合成气进行分离，得到纯度满足要求的H₂、CO。

2.按照权利要求1所述的电石炉气通过非耐硫变换制乙二醇合成气工艺，其特征在于，所述的步骤（5）中经过净化的电石炉气从不饱和烃转化反应器出口至变换，电石炉气分成三股：

第一股：占总气量25-50%，从一变饱和塔的下部进入一变饱和塔，工艺凝液通过一变出口换热器换热至150-250℃进入饱和塔上部，两者在一变饱和塔内逆流接触进行直接传热传质；工艺凝液通过工艺凝液收集罐收集并经泵增压后进行补充，出饱和塔的电石炉气经二变出口换热器Ⅱ换热后和中压过热蒸汽混合得到一变进料气；控制进入第一变换炉的电石炉气温度为250-350℃、蒸汽/干气摩尔比为1.5-3.0；

    第二股：占总气量20-50%，与第一变换炉出口已换热降温和一变饱和塔工艺凝液换热的气体混合后进入二变饱和塔底部，和来自工艺凝液收集罐的工艺凝液逆流接触进行传热传质，出二变饱和塔的气体和第二变换炉出口气体换热后进入第二变换炉，控制进入第二变换炉的温度为250-350℃、蒸汽/干气摩尔比为0.5-1.5，出第二变换炉的经过二变出口换热器 Ⅰ、二变出口换热器Ⅱ、二变出口换热器Ⅲ、废锅回收热量后温度为160-180℃，分离出饱和水，余热为脱碳工段脱碳塔塔釜再沸器提供热量，出再沸器的的合成气温度为130-150℃，在分离出饱和水后进入后续工序，从分离器分离的工艺冷凝液进入凝液收集罐，进入变换系统重新循环利用；

第三股：占总气量0-30%，通过调节第三股电石炉气的量来控制变换气的变换深度，保证出口的气体H₂/CO=1.95-2,得到符合乙二醇合成气要求的H/C比。

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