煤化工VOCs废气治理

什么是煤气化

煤气化工艺的分类：

• 原料：煤粉、碎煤、水煤浆；
• 气化床：流化床、流化床、固定床；
• 固定床以块煤（15-50mm）为原料；
• 流化床采用碎煤（小于10mm）作为原料；
• 气流床采用粒度小于0.1mm的煤粉为原料制成； 

不同气化工艺生产粗气组分概况表

什么是低温甲醇洗

低温甲醇洗工艺：采用冷甲醇作为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度大的特点，脱除原料气中的酸性气体，主要为CO2和H2S。
低温甲醇洗是20世纪50年代初林德和鲁奇公司共同开发的脱除原料气中酸性气体的方法，1954年在南非煤加压气化工业中首次用于气体净化。

• 低温甲醇洗工艺包供应商包括林德、鲁奇、大连理工大学等；
• 气化工艺流程多种多样，可分为固定床、流化床、沸腾床三类；
• 低排放气体是否具有余热回收价值的判定主要考虑废气中CH4含量；
• CH4浓度取决于气化工艺，固定床气化工艺包括鲁奇炉、BGL炉等；

废气性质

补氧空气量的测定

• LM为混合气体爆炸下限，%
• Li为组分i的爆炸下限，%
• Vi为某一可燃组分占可燃组分体积分数，%

通常设计时不考虑惰性气体的影响，计算废气的爆炸下限，并根据废气浓度与25% LEL的关系确定空气稀释比。这种计算可以保证本质安全，但废气量相对较大。

由于低温甲醇洗尾气N2中含有大量惰性气体CO2，少量可燃成分，
根据含有n种可燃气体和p种惰性气体的混合气体的计算方法，可以判定低品位可燃气体与惰性气体混合废气不易燃、不易爆。

因此低温甲醇洗废气没有爆炸上限和下限。
低温甲醇洗废气补风量可根据完全氧化后烟气含氧量大于3%确定。

混合废气在空气中的燃烧性计算过程 

① 物料衡算

 ② 热平衡

典型工程案例

形势分析

新业能源化工52.5万吨/年甲醇装置采用碎煤加压气化技术，低温甲醇洗废气除主要成分CO2和N2外，还含有甲烷、非甲烷总烃、CO、甲醇等。该废气目前通过锅炉烟囱排放，根据环保要求，需进行VOCs脱除处理。此外，聚甲醛装置也有三种废气需要处理。

工艺路线

根据废气中可燃成分的特点，我司工程师决定采用“RTO净化+中压蒸汽余热锅炉热量回收”的处理技术路线；根据我司独有的“勒查特&惰性气体修正理论安全配风算法”，选择27万风量的旋转阀RTO，焚烧后废气含氧量为5%；同时选择5.1MPa/46T蒸汽锅炉，配合120米末端烟囱设计，减少废气排放对厂区环境的影响；

主装置采用单台27万风量旋转阀RTO，方形布置，配备3个旋转式布风阀，36个蓄热室

• 综合治疗：
  配备27万风量旋转式RTO，聚甲醛尾气与空气混合补氧
  余热利用：46t/h、5.1MPa饱和蒸汽
  
• 环保标准：
  非甲烷总烃排放量<50mg/m³，年减排碳排放约86万吨；
  
• 投资回收期： 3年

安全性分析

1. 复杂控制/链简报
2. HAZOP分析
3. SIL 评级

创新1——惰性条件下爆炸下限的突破

考虑惰性气体对爆炸下限的影响

仅考虑供氧，供气量10万，总风量22万

1、空气背景，900℃爆炸下限为25%LEL；
2、惰性背景，常温下不燃不爆，但是高温下呢？

创新二——大风量方形RTO结构设计及应用

√ 主要经济指标