Очищення відхідних газів ЛОС у вугільнохімічній промисловості

Що таке газифікація вугілля

Класифікація процесів газифікації вугілля:

• Сировина: вугільний пил, вугільне подрібнення, вугільна водна пульпа;
• Газифікаційний шар: псевдозріджений шар, псевдозріджений шар, нерухомий шар;
• Фіксований шар виготовлений з кускового вугілля (15-50 мм) як сировини;
• Псевдозріджений шар виготовляється з подрібненого вугілля (менше 10 мм) як сировини;
• Повітряний шар виготовлений з подрібненого вугілля (менше 0,1 мм) як сировини; 

Оглядова таблиця компонентів сирого газу, отриманих різними процесами газифікації

Що таке низькотемпературне метанольне промивання

Процес низькотемпературного промивання метанолом: використання холодного метанолу як абсорбційного розчинника, що використовує високу розчинність метанолу в кислих газах за низьких температур, для видалення кислих газів, головним чином CO2 та H2S, з вихідного газу.
Низькотемпературне промивання метанолом – це метод, спільно розроблений Лінде та Лурджі на початку 1950-х років для видалення кислих газів із сировинних газів. У 1954 році його вперше було застосовано для очищення газу в промисловості газифікації вугілля під тиском у Південній Африці.

• Постачальники пакетів для низькотемпературного промивання метанолом включають Linde, Lurgi, Даляньський технологічний університет тощо;
• Існують різні процеси газифікації, які можна розділити на три категорії: нерухомий шар, псевдозріджений шар та псевдозріджений шар;
• Визначення того, чи має низьковуглецевий газ коефіцієнт рекуперації залишкового тепла, головним чином враховує вміст CH4 у відпрацьованому газі;
• Концентрація CH4 залежить від процесу газифікації, а процеси газифікації з нерухомим шаром включають піч Лургі, піч BGL тощо;

Властивості відхідних газів

Визначення об'єму повітря, що поповнюється киснем

• LM – нижня межа вибуховості газової суміші, %
• Li – нижня межа вибуховості компонента i,%
• Vi – об’ємна частка певного горючого компонента відносно горючого компонента,%

Зазвичай, проектування не враховує вплив інертних газів, розраховується нижня межа вибуховості відпрацьованих газів, а коефіцієнт розведення повітрям визначається на основі співвідношення між концентрацією відпрацьованих газів та граничним рівнем вибуховості 25%. Цей розрахунок може забезпечити власну безпеку, але об'єм відпрацьованих газів є відносно великим.

Через наявність великої кількості інертного газу CO2 у відпрацьованому газі N2, що промивається низькотемпературним метанолом, та невеликої кількості горючих компонентів,
Згідно з методом розрахунку для суміші, що містить n легкозаймистих газів та p інертних газів, можна визначити, що низькосортний змішаний вихлопний газ легкозаймистих та інертних газів є негорючим та невибухонебезпечним.

Таким чином, відпрацьований газ від низькотемпературного промивання метанолом не має верхньої чи нижньої меж вибуховості.
Кількість повітря, що поповнюється для відпрацьованого газу низькотемпературної промивки метанолом, можна визначити на основі вмісту кисню в димовому газі після повного окислення, що перевищує 3%.

Процес розрахунку горючості змішаних вихлопних газів у повітрі 

① Матеріальний баланс

 ② Тепловий баланс

Типові інженерні випадки

Аналіз ситуації

Метанольна установка компанії Xinye Energy Chemical потужністю 525 000 тонн/рік використовує технологію газифікації під тиском подрібненого вугілля. Окрім основних компонентів CO2 та N2, низькотемпературний відпрацьований газ, що утворюється в результаті промивання метанолом, також містить метан, неметанові вуглеводні, CO, метанол тощо. Цей відпрацьований газ наразі виводиться через димар котла. Відповідно до вимог охорони навколишнього середовища, необхідне очищення від летких органічних сполук. Крім того, поліоксиметиленова установка також має три відпрацьовані гази, які потребують очищення.

Маршрут процесу

Виходячи з характеристик горючих компонентів у відпрацьованих газах, наші інженери вирішили застосувати технологічний маршрут очищення «очищення RTO + котел-утилізатор середнього тиску для рекуперації тепла»; відповідно до унікального «теорії корекції інертного газу Le Chater та алгоритму безпечного розподілу повітря», розробленого нашою компанією, ми вирішили обрати RTO з поворотним клапаном об'ємом повітря 270 000 та вмістом кисню 5% у відпрацьованих газах після спалювання; одночасно обрати паровий котел з тиском 5,1 МПа/46T та конструкцією димоходу довжиною 120 метрів для зменшення впливу вихлопних газів на навколишнє середовище заводу;

Основний пристрій використовує один поворотний клапан RTO квадратної форми з об'ємом повітря 270 000 об'ємів, оснащений 3 поворотними розподільними клапанами повітря та 36 камерами теплоакумулювання.

• Комплексне лікування:
  Оснащений роторним реактором RTO ємністю 270 000 повітря, поліоксиметиленовий хвостовий газ змішується з повітрям для додавання кисню
  Використання відхідного тепла: 46 т/год, насичена пара 5,1 МПа
  
• Стандарти охорони навколишнього середовища:
  загальні викиди неметанових вуглеводнів <50 мг/м³, щорічне скорочення викидів вуглецю приблизно на 860 000 тонн;
  
• Термін окупності: 3 роки

Аналіз безпеки

1. Інструктаж зі складного контролю/ланцюга
2. Аналіз HAZOP
3. Рейтинг SIL

Інновація 1 — Прорив у нижній межі вибуховості в інертних умовах

Розглянемо вплив інертного газу на нижню межу вибуховості

Враховуючи лише подачу кисню, подача повітря становить 100 000, а загальний об'єм повітря — 220 000.

1. Повітряний фон, нижня межа вибуховості при 900℃ становить 25%LEL;
2. Інертний фон, негорючий та невибухонебезпечний за кімнатної температури, але за високої температури?

Інновація 2 — Розробка та застосування квадратної структури RTO з великим об'ємом повітря

√ Основні економічні показники