VOC-Abgasbehandlung in der Kohlechemieindustrie

Was ist Kohlevergasung

Klassifizierung von Kohlevergasungsprozessen:

• Rohstoffe: Kohlenstaub, zerkleinerte Kohle, Kohlewasseraufschlämmung;
• Vergasungsbett: Wirbelschicht, Fließbett, Festbett;
• Das Festbett besteht aus Stückkohle (15–50 mm) als Rohstoff;
• Das Wirbelbett besteht aus zerkleinerter Kohle (weniger als 10 mm) als Rohmaterial.
• Das Luftstrombett besteht aus pulverisierter Kohle (weniger als 0,1 mm) als Rohmaterial; 

Übersichtstabelle der durch verschiedene Vergasungsverfahren erzeugten Rohgaskomponenten

Was ist eine Niedertemperatur-Methanolwäsche?

Niedertemperatur-Methanolwaschverfahren: Verwendung von kaltem Methanol als Absorptionslösungsmittel, Ausnutzung der hohen Löslichkeit von Methanol in sauren Gasen bei niedrigen Temperaturen, um saure Gase, hauptsächlich CO2 und H2S, aus dem Ausgangsgas zu entfernen.
Die Niedertemperatur-Methanolwäsche ist ein Anfang der 1950er Jahre gemeinsam von Linde und Lurgi entwickeltes Verfahren zur Entfernung saurer Gase aus Rohstoffgasen. 1954 wurde es erstmals zur Gasreinigung in der Kohledruckvergasungsindustrie in Südafrika eingesetzt.

• Zu den Anbietern von Prozesspaketen für die Niedertemperatur-Methanolwäsche gehören Linde, Lurgi, die Technische Universität Dalian usw.
• Es gibt verschiedene Vergasungsverfahren, die in drei Kategorien unterteilt werden können: Festbett, Wirbelschicht und Fließbett;
• Bei der Bestimmung, ob das emissionsarme Gas einen Restwärmerückgewinnungswert hat, wird hauptsächlich der CH4-Gehalt im Abgas berücksichtigt.
• Die CH4-Konzentration hängt vom Vergasungsprozess ab. Zu den Festbettvergasungsprozessen gehören Lurgi-Öfen, BGL-Öfen usw.

Abgaseigenschaften

Bestimmung des Sauerstoff-Ergänzungsluftvolumens

• LM ist die untere Explosionsgrenze des Mischgases,%
• Li ist die untere Explosionsgrenze der Komponente i,%
• Vi ist der Volumenanteil einer bestimmten brennbaren Komponente an der brennbaren Komponente,%

Normalerweise wird bei der Auslegung der Einfluss von Inertgasen nicht berücksichtigt. Die untere Explosionsgrenze des Abgases wird berechnet und das Luftverdünnungsverhältnis wird basierend auf der Beziehung zwischen der Abgaskonzentration und 25% UEG bestimmt. Diese Berechnung kann die Eigensicherheit gewährleisten, das Abgasvolumen ist jedoch relativ groß.

Aufgrund des Vorhandenseins einer großen Menge an Inertgas CO2 im Niedertemperatur-Methanol-Waschabgas N2， Eine kleine Menge brennbarer Komponenten,
Nach der Berechnungsmethode für ein Gemisch aus n brennbaren Gasen und p Inertgasen kann festgestellt werden, dass das minderwertige Abgasgemisch aus brennbaren und Inertgasen nicht brennbar und nicht explosiv ist.

Daher gibt es für das Abgas aus der Niedertemperatur-Methanolwäsche keine oberen oder unteren Explosionsgrenzen.
Die Menge der Luftergänzung für das Abgas der Niedertemperatur-Methanolwäsche kann anhand des Sauerstoffgehalts des Rauchgases nach vollständiger Oxidation bestimmt werden, der größer als 3% ist.

Berechnungsverfahren für die Brennbarkeit von Abgasgemischen in Luft 

① Materialbilanz

 ② Wärmebilanz

Typische Engineering-Fälle

Situationsanalyse

Die Methanolanlage von Xinye Energy Chemical mit einer Kapazität von 525.000 Tonnen pro Jahr nutzt die Druckvergasungstechnologie von zerkleinerter Kohle. Neben den Hauptkomponenten CO2 und N2 enthält das Abgas der Niedertemperatur-Methanolwäsche auch Methan, Nicht-Methan-Gesamtkohlenwasserstoffe, CO, Methanol usw. Dieses Abgas wird derzeit über den Kesselkamin abgeleitet. Gemäß den Umweltschutzbestimmungen ist eine Behandlung zur Entfernung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) erforderlich. Darüber hinaus fallen bei der Polyoxymethylenanlage drei weitere Abgase an, die behandelt werden müssen.

Prozessroute

Aufgrund der Eigenschaften der brennbaren Bestandteile im Abgas haben sich unsere Ingenieure für die Behandlungstechnologie „RTO-Reinigung + Mitteldruck-Dampfabhitzekessel zur Wärmerückgewinnung“ entschieden. Gemäß dem einzigartigen „Le Chater&Inert Gas Correction Theory Safety Air Distribution Algorithm“ unseres Unternehmens haben wir uns für einen RTO mit einem Luftvolumen von 270.000 und einem Sauerstoffgehalt von 5% im Abgas nach der Verbrennung entschieden. Gleichzeitig haben wir einen 5,1 MPa/46T-Dampfkessel mit einem 120 Meter langen Endkamin ausgewählt, um die Auswirkungen der Abgasemissionen auf die Fabrikumgebung zu reduzieren.

Das Hauptgerät verfügt über ein einzelnes Drehventil RTO mit einem Luftvolumen von 270.000, quadratischem Layout, ausgestattet mit 3 Drehluftverteilungsventilen und 36 Wärmespeicherkammern

• Umfassende Behandlung:
  Ausgestattet mit einem rotierenden RTO mit einem Luftvolumen von 270.000, Polyoxymethylen-Abgas gemischt mit Luft zur Sauerstoffergänzung
  Abwärmenutzung: 46 t/h, 5,1 MPa Sattdampf
  
• Umweltschutzstandards:
  Gesamtkohlenwasserstoffemissionen ohne Methan <50 mg/m³, jährliche Reduzierung der Kohlenstoffemissionen um etwa 860.000 Tonnen;
  
• Amortisationszeit: 3 Jahre

Sicherheitsanalyse

1. Komplexe Steuerung/Kettenbesprechung
2. HAZOP-Analyse
3. SIL-Einstufung

Innovation 1 – Durchbruch bei der unteren Explosionsgrenze unter inerten Bedingungen

Berücksichtigen Sie den Einfluss von Inertgas auf die untere Explosionsgrenze

Betrachtet man nur die Sauerstoffzufuhr, beträgt die Luftzufuhr 100.000 und das Gesamtluftvolumen 220.000

1. Lufthintergrund, die untere Explosionsgrenze bei 900 °C beträgt 25%LEL;
2. Inerter Hintergrund, nicht brennbar und nicht explosiv bei Raumtemperatur, aber bei hohen Temperaturen?

Innovation 2 – Design und Anwendung einer quadratischen RTO-Struktur mit großem Luftvolumen

√ Wichtigste Wirtschaftsindikatoren