Tratamento de gases residuais de COVs na indústria química de carvão

O que é gaseificação de carvão

Classificação dos Processos de Gaseificação do Carvão:

• Matérias-primas: carvão pulverizado, carvão triturado, polpa de água de carvão;
• Leito de gaseificação: leito fluidizado, leito fluidizado, leito fixo;
• O leito fixo é feito de carvão em pedaços (15-50 mm) como matéria-prima;
• O leito fluidizado é feito de carvão triturado (menos de 10 mm) como matéria-prima;
• O leito de fluxo de ar é feito de carvão pulverizado (menos de 0,1 mm) como matéria-prima; 

Tabela de Levantamento de Componentes do Gás Bruto Produzidos por Diferentes Processos de Gaseificação

O que é lavagem com metanol em baixa temperatura

Processo de lavagem de metanol em baixa temperatura: usando metanol frio como solvente de absorção, aproveitando a alta solubilidade do metanol em gases ácidos em baixas temperaturas, para remover gases ácidos do gás de alimentação, principalmente CO2 e H2S.
A lavagem com metanol a baixa temperatura é um método desenvolvido em conjunto pela Linde e pela Lurgi no início da década de 1950 para remover gases ácidos de matérias-primas. Em 1954, foi utilizado pela primeira vez para purificação de gases na indústria de gaseificação pressurizada de carvão na África do Sul.

• Os fornecedores de pacotes de processo de lavagem de metanol em baixa temperatura incluem Linde, Lurgi, Universidade de Tecnologia de Dalian, etc.
• Existem vários processos de gaseificação, que podem ser divididos em três categorias: leito fixo, leito fluidizado e leito fluidizado;
• A determinação de se o gás de baixa emissão tem valor de recuperação de calor residual considera principalmente o teor de CH4 no gás de exaustão;
• A concentração de CH4 depende do processo de gaseificação, e os processos de gaseificação em leito fixo incluem forno Lurgi, forno BGL, etc.

Propriedades dos gases residuais

Determinação do volume de ar para suplementação de oxigênio

• LM é o limite explosivo inferior do gás misto, %
• Li é o limite explosivo inferior do componente i,%
• Vi é a fração volumétrica de um determinado componente combustível para o componente combustível, %

Geralmente projetado sem considerar a influência de gases inertes, o limite inferior de explosividade dos gases de escape é calculado, e a taxa de diluição no ar é determinada com base na relação entre a concentração dos gases de escape e o LEL de 25%. Este cálculo pode garantir a segurança intrínseca, mas o volume dos gases de escape é relativamente grande.

Devido à presença de uma grande quantidade de gás inerte CO2 no gás de exaustão de lavagem de metanol de baixa temperatura N2, uma pequena quantidade de componentes combustíveis,
De acordo com o método de cálculo para uma mistura contendo n gases inflamáveis e p gases inertes, pode-se determinar que o gás de exaustão misto de baixo grau de gases inflamáveis e inertes não é inflamável e não explosivo.

Portanto, o gás de exaustão da lavagem com metanol em baixa temperatura não tem limites explosivos superiores ou inferiores.
A quantidade de reposição de ar para gás residual de lavagem de metanol de baixa temperatura pode ser determinada com base no teor de oxigênio do gás de combustão após oxidação completa ser maior que 3%.

Processo de cálculo da combustibilidade dos gases de escape mistos no ar 

① Balanço de materiais

 2 Equilíbrio térmico

Casos típicos de engenharia

Análise de Situação

A unidade de metanol da Xinye Energy Chemical, com capacidade de 525.000 toneladas/ano, utiliza tecnologia de gaseificação pressurizada de carvão moído. Além dos componentes principais CO2 e N2, o gás de exaustão da lavagem de metanol em baixa temperatura também contém metano, hidrocarbonetos totais não metânicos, CO2, metanol, etc. Esse gás de exaustão é atualmente descarregado pela chaminé da caldeira. De acordo com os requisitos de proteção ambiental, é necessário um tratamento para remoção de COVs. Além disso, a unidade de polioximetileno também possui três gases de exaustão que precisam ser tratados.

Rota do processo

Com base nas características dos componentes combustíveis nos gases de escape, nossos engenheiros decidiram adotar a rota de tecnologia de tratamento de “purificação RTO + caldeira de calor residual a vapor de média pressão para recuperação de calor”; De acordo com o exclusivo “Algoritmo de Distribuição de Ar de Segurança da Teoria de Correção de Gás Inerte e Le Chater” da nossa empresa, decidimos selecionar uma válvula rotativa RTO de volume de ar 270000, com um teor de oxigênio de 5% nos gases de escape após a incineração; Selecionar simultaneamente uma caldeira a vapor de 5,1 MPa/46T com um projeto de chaminé de 120 metros para reduzir o impacto das emissões de escape no ambiente da fábrica;

O dispositivo principal adota uma única válvula rotativa RTO de volume de ar de 270.000, layout quadrado, equipada com 3 válvulas rotativas de distribuição de ar e 36 câmaras de armazenamento de calor

• Tratamento abrangente:
  Equipado com um RTO rotativo de 270.000 volumes de ar, gás residual de polioximetileno misturado com ar para suplemento de oxigênio
  Utilização de calor residual: 46 t/h, vapor saturado de 5,1 MPa
  
• Normas de proteção ambiental:
  emissões totais de hidrocarbonetos não metânicos <50mg/m³, redução anual de emissões de carbono de cerca de 860.000 toneladas;
  
• Período de retorno: 3 anos

Análise de Segurança

1. Briefing de Controle/Cadeia Complexa
2. Análise HAZOP
3. Classificação SIL

Inovação 1 — Avanço no limite inferior de explosão em condições inertes

Considere o efeito do gás inerte no limite inferior de explosão

Considerando apenas o suprimento de oxigênio, o suprimento de ar é de 100.000 e o volume total de ar é de 220.000

1. Fundo de ar, o limite inferior de explosão a 900℃ é 25%LEL;
2. Fundo inerte, não inflamável e não explosivo à temperatura ambiente, mas em alta temperatura?

Inovação 2 — Projeto e aplicação de estrutura RTO quadrada com grande volume de ar

√ Principais indicadores econômicos