Čištění odpadních plynů s VOC v uhelnochemickém průmyslu

Co je zplyňování uhlí

Klasifikace procesů zplyňování uhlí:

• Suroviny: práškové uhlí, drcené uhlí, uhelná vodní suspenze;
• Zplyňovací lože: fluidní lože, fluidní lože, pevné lože;
• Pevné lože je vyrobeno z kusového uhlí (15-50 mm) jako suroviny;
• Fluidní lože je vyrobeno z drceného uhlí (méně než 10 mm) jako suroviny;
• Vzduchové lože je vyrobeno z práškového uhlí (méně než 0,1 mm) jako suroviny; 

Přehledová tabulka složek surového plynu produkovaných různými procesy zplyňování

Co je to nízkoteplotní methanolové praní

Proces promývání methanolem při nízkých teplotách: použití studeného methanolu jako absorpčního rozpouštědla s využitím vysoké rozpustnosti methanolu v kyselých plynech při nízkých teplotách k odstranění kyselých plynů, zejména CO2 a H2S, ze vstupního plynu.
Nízkoteplotní praní methanolem je metoda, kterou společně vyvinuly společnosti Linde a Lurgi na počátku 50. let 20. století k odstranění kyselých plynů ze surovinových plynů. V roce 1954 byla poprvé použita k čištění plynu v průmyslu tlakového zplyňování uhlí v Jižní Africe.

• Mezi dodavatele balíčků pro nízkoteplotní praní methanolem patří Linde, Lurgi, Dalianská technologická univerzita atd.;
• Existují různé procesy zplyňování, které lze rozdělit do tří kategorií: pevné lože, fluidní lože a fluidní lože;
• Při určování, zda má nízkoemisní plyn hodnotu zpětného získávání zbytkového tepla, se zohledňuje především obsah CH4 ve výfukových plynech;
• Koncentrace CH4 závisí na procesu zplyňování a procesy zplyňování s pevným ložem zahrnují Lurgiho pec, pec BGL atd.;

Vlastnosti odpadních plynů

Stanovení objemu vzduchu pro doplňování kyslíku

• LM je dolní mez výbušnosti směsi plynů, %
• Li je dolní mez výbušnosti složky i,%
• Vi je objemový podíl určité hořlavé složky k hořlavé složce,%

Obvykle se navrhují bez ohledu na vliv inertních plynů, spodní mez výbušnosti výfukových plynů se vypočítává a poměr ředění vzduchem se určuje na základě vztahu mezi koncentrací výfukových plynů a limitní hodnotou výbušnosti 25%. Tento výpočet může zajistit jiskrovou bezpečnost, ale objem výfukových plynů je relativně velký.

Vzhledem k přítomnosti velkého množství inertního plynu CO2 ve výfukovém plynu N2 z nízkoteplotního promývání methanolem a malého množství hořlavých složek,
Podle výpočtové metody pro směs obsahující n hořlavých plynů a p inertních plynů lze určit, že nízkokvalitní směs výfukových plynů hořlavých a inertních plynů je nehořlavá a nevýbušná.

Výfukové plyny z nízkoteplotního praní methanolem proto nemají horní ani dolní mez výbušnosti.
Množství doplňovaného vzduchu pro odpadní plyn z nízkoteplotního praní methanolem lze určit na základě obsahu kyslíku ve spalinách po úplné oxidaci vyššího než 3%.

Výpočet hořlavosti směsi výfukových plynů ve vzduchu 

① Materiálová bilance

 ② Tepelná bilance

Typické inženýrské případy

Analýza situace

Jednotka metanolu společnosti Xinye Energy Chemical s kapacitou 525 000 tun/rok využívá technologii tlakového zplyňování drceného uhlí. Kromě hlavních složek CO2 a N2 obsahuje nízkoteplotní odpadní plyn z propírání metanolem také metan, celkové nemetanové uhlovodíky, CO, methanol atd. Tento odpadní plyn je v současné době odváděn komínem kotle. Podle požadavků na ochranu životního prostředí je nutné provést čištění VOC. Kromě toho má jednotka polyoxymethylenu také tři odpadní plyny, které je třeba čistit.

Trasa procesu

Na základě charakteristik hořlavých složek ve výfukových plynech se naši inženýři rozhodli pro technologickou cestu čištění „čištění RTO + středotlaký parní kotel na odpadní teplo pro rekuperaci tepla“. V souladu s unikátním „Le Chater & Inert Gas Correction Theory Safety Air Distribution Algorithm“ naší společnosti jsme se rozhodli zvolit RTO s rotačním ventilem o objemu vzduchu 270 000 a obsahem kyslíku 5% ve výfukových plynech po spalování. Současně jsme zvolili parní kotel s tlakem 5,1 MPa/46T a 120metrovým koncovým komínem, abychom snížili dopad výfukových emisí na životní prostředí v továrně.

Hlavní zařízení využívá jeden rotační ventil RTO s objemem vzduchu 270 000, čtvercového uspořádání, vybavený 3 rotačními ventily pro rozvod vzduchu a 36 komorami pro akumulaci tepla.

• Komplexní léčba:
  Vybaven rotačním RTO o objemu 270 000 vzduchu, polyoxymethylenový koncový plyn smíchaný se vzduchem pro doplnění kyslíku
  Využití odpadního tepla: 46 t/h, nasycená pára 5,1 MPa
  
• Normy ochrany životního prostředí:
  celkové emise nemetanových uhlovodíků <50 mg/m³, roční snížení emisí uhlíku o přibližně 860 000 tun;
  
• Doba návratnosti: 3 roky

Analýza bezpečnosti

1. Briefing komplexního řízení/řetězce
2. Analýza HAZOP
3. Hodnocení SIL

Inovace 1 – Průlom v oblasti dolní meze výbušnosti za inertních podmínek

Zvažte vliv inertního plynu na dolní mez výbušnosti.

Pokud vezmeme v úvahu pouze přívod kyslíku, je přívod vzduchu 100 000 a celkový objem vzduchu je 220 000.

1. Vzdušné pozadí, dolní mez výbušnosti při 900 °C je 25%LEL;
2. Inertní pozadí, nehořlavé a nevýbušné při pokojové teplotě, ale při vysoké teplotě?

Inovace 2 – Návrh a použití čtvercové struktury RTO s velkým objemem vzduchu

√ Hlavní ekonomické ukazatele