Tratamiento de gases residuales de COV en la industria química del carbón

¿Qué es la gasificación del carbón?

Clasificación de los procesos de gasificación del carbón:

• Materias primas: carbón pulverizado, carbón triturado, suspensión de agua y carbón;
• Lecho de gasificación: lecho fluidizado, lecho fluidizado, lecho fijo;
• El lecho fijo está hecho de carbón en trozos (15-50 mm) como materia prima;
• El lecho fluidizado está hecho de carbón triturado (menos de 10 mm) como materia prima;
• El lecho de flujo de aire está hecho de carbón pulverizado (menos de 0,1 mm) como materia prima; 

Tabla de encuesta de componentes de gas crudo producidos por diferentes procesos de gasificación

¿Qué es el lavado con metanol a baja temperatura?

Proceso de lavado con metanol a baja temperatura: se utiliza metanol frío como disolvente de absorción, aprovechando la alta solubilidad del metanol en gases ácidos a bajas temperaturas, para eliminar los gases ácidos del gas de alimentación, principalmente CO2 y H2S.
El lavado con metanol a baja temperatura es un método desarrollado conjuntamente por Linde y Lurgi a principios de la década de 1950 para eliminar los gases ácidos de las materias primas. En 1954, se utilizó por primera vez para la purificación de gases en la industria de la gasificación presurizada de carbón en Sudáfrica.

• Los proveedores de paquetes de procesos de lavado con metanol a baja temperatura incluyen a Linde, Lurgi, Universidad Tecnológica de Dalian, etc.
• Existen diversos procesos de gasificación, que pueden dividirse en tres categorías: lecho fijo, lecho fluidizado y lecho fluidizado;
• La determinación de si el gas de baja emisión tiene valor de recuperación de calor residual considera principalmente el contenido de CH4 en el gas de escape;
• La concentración de CH4 depende del proceso de gasificación, y los procesos de gasificación de lecho fijo incluyen el horno Lurgi, el horno BGL, etc.

Propiedades de los gases residuales

Determinación del volumen de aire de suplementación de oxígeno

• LM es el límite explosivo inferior del gas mezclado, %
• Li es el límite explosivo inferior del componente i,%
• Vi es la fracción de volumen de un determinado componente combustible con respecto al componente combustible,%

Generalmente, en el diseño, se ignora la influencia de los gases inertes. El límite inferior de explosividad de los gases de escape se calcula y la relación de dilución en aire se determina con base en la relación entre la concentración de gases de escape y el LIE de 25%. Este cálculo puede garantizar la seguridad intrínseca, pero el volumen de gases de escape es relativamente grande.

Debido a la presencia de una gran cantidad de gas inerte CO2 en el gas de escape de lavado con metanol a baja temperatura N2, una pequeña cantidad de componentes combustibles,
De acuerdo con el método de cálculo para una mezcla que contiene n gases inflamables y p gases inertes, se puede determinar que el gas de escape mixto de baja calidad de gases inflamables e inertes no es inflamable ni explosivo.

Por lo tanto, los gases de escape del lavado con metanol a baja temperatura no tienen límites explosivos superiores o inferiores.
La cantidad de reposición de aire para los gases residuales del lavado con metanol a baja temperatura se puede determinar en función de que el contenido de oxígeno de los gases de combustión después de la oxidación completa sea mayor que 3%.

Proceso de cálculo de la combustibilidad de gases de escape mixtos en el aire 

① Balance de materiales

 ② Equilibrio térmico

Casos típicos de ingeniería

Análisis de la situación

La unidad de metanol de Xinye Energy Chemical, con una capacidad de 525.000 toneladas anuales, utiliza tecnología de gasificación presurizada con carbón triturado. Además de los componentes principales, CO₂ y N₂, los gases de escape del lavado con metanol a baja temperatura también contienen metano, hidrocarburos totales no metánicos, CO₂, metanol, etc. Estos gases de escape se descargan actualmente a través de la chimenea de la caldera. De acuerdo con los requisitos de protección ambiental, se requiere un tratamiento para la eliminación de COV. Además, la unidad de polioximetileno también tiene tres gases de escape que requieren tratamiento.

Ruta del proceso

Con base en las características de los componentes combustibles en los gases de escape, nuestros ingenieros han decidido adoptar la ruta de tecnología de tratamiento de “purificación RTO + caldera de calor residual de vapor de presión media para recuperación de calor”; De acuerdo con el exclusivo “Algoritmo de distribución de aire de seguridad de la teoría de corrección de gas inerte y Le Chater” de nuestra empresa, hemos decidido seleccionar un RTO de válvula rotativa de volumen de aire de 270000, con un contenido de oxígeno de 5% en los gases de escape después de la incineración; Simultáneamente, seleccionar una caldera de vapor de 5,1 MPa/46 T con un diseño de chimenea final de 120 metros para reducir el impacto de las emisiones de escape en el entorno de la fábrica;

El dispositivo principal adopta una única válvula rotativa RTO de 270.000 volúmenes de aire, de diseño cuadrado, equipada con 3 válvulas rotativas de distribución de aire y 36 cámaras de almacenamiento de calor.

• Tratamiento integral:
  Equipado con un RTO rotatorio de 270.000 volúmenes de aire, gas de cola de polioximetileno mezclado con aire para suplementar oxígeno.
  Aprovechamiento del calor residual: 46 t/h, vapor saturado de 5,1 MPa
  
• Normas de protección del medio ambiente:
  emisiones totales de hidrocarburos no metano <50 mg/m³, reducción anual de emisiones de carbono de aproximadamente 860.000 toneladas;
  
• Periodo de recuperación: 3 años

Análisis de seguridad

1. Control complejo/Información sobre la cadena
2. Análisis HAZOP
3. Clasificación SIL

Innovación 1: Avance en el límite inferior de explosión en condiciones inertes

Considere el efecto del gas inerte en el límite inferior de explosión

Considerando solo el suministro de oxígeno, el suministro de aire es de 100.000 y el volumen total de aire es de 220.000.

1. Fondo de aire, el límite inferior de explosión a 900 ℃ es 25%LEL;
2. Fondo inerte, no inflamable y no explosivo a temperatura ambiente, ¿pero a alta temperatura?

Innovación 2—Diseño y aplicación de una estructura RTO cuadrada con gran volumen de aire

√ Principales indicadores económicos