VOC-afvalgasbehandeling in de kolenchemische industrie

Wat is kolenvergassing?

Classificatie van steenkoolvergassingsprocessen:

• Grondstoffen: gemalen steenkool, gebroken steenkool, steenkoolwaterstofslib;
• Vergassingsbed: wervelbed, wervelbed, vast bed;
• Vast bed wordt gemaakt van brokken steenkool (15-50mm) als grondstof;
• Wervelbed wordt gemaakt van gebroken steenkool (kleiner dan 10 mm) als grondstof;
• Het luchtstroombed wordt gemaakt van gemalen steenkool (kleiner dan 0,1 mm) als grondstof; 

Overzichtstabel van ruwe gascomponenten geproduceerd door verschillende vergassingsprocessen

Wat is lagetemperatuurmethanolwas?

Methanolwasproces bij lage temperaturen: koude methanol wordt gebruikt als absorptiemiddel, waarbij gebruik wordt gemaakt van de hoge oplosbaarheid van methanol in zure gassen bij lage temperaturen, om zure gassen uit het toevoergas te verwijderen, voornamelijk CO2 en H2S.
Methanolwassen bij lage temperatuur is een methode die begin jaren vijftig gezamenlijk door Linde en Lurgi is ontwikkeld om zure gassen uit grondstofgassen te verwijderen. In 1954 werd het voor het eerst gebruikt voor gaszuivering in de Zuid-Afrikaanse kolenvergassingsindustrie.

• Leveranciers van pakketpakketten voor methanolwasprocessen bij lage temperaturen zijn onder meer Linde, Lurgi, Dalian University of Technology, enz.
• Er bestaan verschillende vergassingsprocessen, die in drie categorieën kunnen worden onderverdeeld: vast bed, wervelbed en wervelbed;
• Bij de bepaling of het rookgas een restwarmteterugwinningswaarde heeft, wordt vooral gekeken naar het CH4-gehalte in het rookgas;
• De concentratie van CH4 is afhankelijk van het vergassingsproces. Vastebedvergassingsprocessen omvatten Lurgi-oven, BGL-oven, enz.

Afgaseigenschappen

Bepaling van het zuurstofsuppletieluchtvolume

• LM is de onderste explosiegrens van het gemengde gas, %
• Li is de onderste explosiegrens van component i,%
• Vi is de volumefractie van een bepaalde brandbare component ten opzichte van de brandbare component,%

Meestal ontworpen zonder rekening te houden met de invloed van inerte gassen, wordt de onderste explosiegrens van het uitlaatgas berekend en de luchtverdunningsverhouding bepaald op basis van de verhouding tussen de uitlaatgasconcentratie en de 25% LEL. Deze berekening kan intrinsieke veiligheid garanderen, maar het uitlaatgasvolume is relatief groot.

Vanwege de aanwezigheid van een grote hoeveelheid inert gas CO2 in het uitlaatgas N2 van de methanolwas bij lage temperaturen, een kleine hoeveelheid brandbare componenten,
Volgens de berekeningsmethode voor een mengsel dat n brandbare gassen en p inerte gassen bevat, kan worden vastgesteld dat het laagwaardige gemengde uitlaatgas van brandbare en inerte gassen niet brandbaar en niet explosief is.

Daarom heeft het uitlaatgas van methanolwassing bij lage temperaturen geen bovenste of onderste explosiegrenzen.
De hoeveelheid luchtverversing voor het rookgas dat bij het wassen van methanol op lage temperatuur wordt gebruikt, kan worden bepaald op basis van het zuurstofgehalte van het rookgas na volledige oxidatie, dat groter is dan 3%.

Berekeningsproces van de brandbaarheid van gemengd uitlaatgas in de lucht 

① Materiaalbalans

 ② Warmtebalans

Typische technische cases

Situatieanalyse

De methanolinstallatie van Xinye Energy Chemical met een capaciteit van 525.000 ton/jaar maakt gebruik van vergassingstechnologie met gebroken steenkool onder druk. Naast de hoofdcomponenten CO₂ en N₂ bevat de rookgasreiniging met lage temperatuur methanol ook methaan, niet-methaan totale koolwaterstoffen, CO₂, methanol, enz. Deze rookgassen worden momenteel via de ketelschoorsteen afgevoerd. Volgens de milieueisen is een behandeling voor de verwijdering van vluchtige organische stoffen (VOS) vereist. Daarnaast heeft de polyoxymethyleeninstallatie ook drie rookgassen die behandeld moeten worden.

Procesroute

Op basis van de kenmerken van brandbare componenten in uitlaatgassen hebben onze ingenieurs besloten om de behandelingstechnologie van "RTO-zuivering + middeldruk stoomafvalwarmteketel voor warmteterugwinning" te gebruiken. Volgens het unieke "Le Chater & Inert Gas Correction Theory Safety Air Distribution Algorithm" van ons bedrijf hebben we besloten om een RTO-roterende klep met een luchtvolume van 270.000 te selecteren, met een zuurstofgehalte van 5% in het uitlaatgas na verbranding. Tegelijkertijd hebben we een stoomketel van 5,1 MPa/46 T geselecteerd met een schoorsteenontwerp van 120 meter aan het uiteinde om de impact van uitlaatgassen op de fabrieksomgeving te verminderen.

Het hoofdapparaat maakt gebruik van een enkele roterende klep RTO met een luchtvolume van 270.000, vierkante indeling, uitgerust met 3 roterende luchtverdelingskleppen en 36 warmteopslagkamers

• Uitgebreide behandeling:
  Uitgerust met een roterende RTO met een luchtvolume van 270.000, polyoxymethyleen-staartgas gemengd met lucht voor zuurstoftoevoeging
  Benutting van restwarmte: 46 t/u, 5,1 MPa verzadigde stoom
  
• Milieubeschermingsnormen:
  totale koolwaterstofemissies anders dan methaan <50mg/m³, jaarlijkse vermindering van de koolstofemissie van ongeveer 860.000 ton;
  
• Terugverdientijd: 3 jaar

Veiligheidsanalyse

1. Complexe controle/ketenbriefing
2. HAZOP-analyse
3. SIL-classificatie

Innovatie 1 – Doorbraak in de onderste explosiegrens onder inerte omstandigheden

Houd rekening met het effect van inert gas op de onderste explosiegrens

Als we alleen de zuurstoftoevoer in ogenschouw nemen, bedraagt de luchttoevoer 100.000 en het totale luchtvolume 220.000.

1. Lucht achtergrond, de onderste explosiegrens bij 900℃ is 25%LEL;
2. Inerte achtergrond, niet ontvlambaar en niet explosief bij kamertemperatuur, maar bij hoge temperatuur?

Innovatie 2 - Ontwerp en toepassing van vierkante RTO-structuur met groot luchtvolume

√ Belangrijkste economische indicatoren