专利名称：用于化工产品生产的密闭矿热炉尾气净化方法
技术领域：
本发明涉及一种化工尾气净化工艺，更具体的说，涉及一种净化密闭矿热炉尾气的方法，依据该方法得到的净化气体可达到制备化工产品的生产要求。
背景技术：
利用矿热炉进行化工生产时，会产生大量的气体(即尾气)，即当矿石原料与含碳材料通过电极加热熔融时，利用含碳材料的还原性将矿石中的元素还原出来，同时产生大量的气体(即尾气)。一般情况下，常见的矿热炉(如硅锰炉、电石炉、硅铁炉、黄磷炉等)进行生产时会产生以一氧化碳为主要成分的尾气，其余为二氧化碳、氢气、焦油、粉尘等。矿热炉产生高含量的一氧化碳气体，产生界面尽2000-3000°C高温区气体上行经过原料层，部分热量与固体原料换热，从而降低了气体温度。到达炉顶密闭气体室(原料与炉顶之间的空间)，温度已经降至300-600°C，炉顶密封效果较好时可使外送气体温度基本保持不变。认识和利用矿热炉产生的以一氧化碳为主的尾气是一个长期的环境治理问题，一开始采用的方案为炉中内燃、密闭后点天灯，这无疑是一种资源的浪费，而后发展出来炉外燃烧，利用热量进行烘干、 烧制蒸汽和石灰，这也仅仅是利用气体的可燃性，并没有充分利用尾气组分的化学性质。近些年来，逐渐发展出利用尾气进行化工产品的生产，这一方面充分利用了尾气各个组分的物理化学性质，另一方面也拓宽了我国化工原料的来源路径。在我国实施节能减排和环境清洁生产的今天，如何进一步认识并充分利用矿热炉尾气这一资源，特别是如何对矿热炉尾气进行平稳安全的净化，使之满足化工产品的生产要求质量，达到高附加值产品的产业化和环保型清洁生产，是一个亟待解决的艰巨问题。中国发明专利“电石炉尾气干法净化工艺”(申请号为200610169145. X，申请日为 2006年12月18日，
公开日2007年10月3日)公开了一种净化电石炉尾气的方法，采用旋风冷却除尘和布袋过滤器，接收的粉尘用密闭链板机输送到粉尘仓库，这其中旋风分离器、 布袋过滤器及链板机各个连接系统都是气体泄露和向系统进气(空气)的部位，容易造成向外泄漏一氧化碳和空气(氧气)进入系统，前者容易造成对环境的污染，后者则会当氧气达到一定的浓度时由于从炉内引出气体粉尘中含有大量的碳素夹带部分火种，则瞬间产生燃烧或爆炸的可能性经常发生。为了避免上述问题，现有技术中采用充入氮气的方式进行保护，但这一措施一来会稀释有效气体一氧化碳的含量，二来会造成微量氧气进入系统，即便不产生燃烧或者爆炸，也只能用于常压输送去烧蒸汽、烧石灰等，但不能用于生产化工产品，才能避免因为后续压缩而造成的燃烧或者爆炸。对于使用的布袋类过滤器，其中滤布要求温度不能超过250°C，要使系统正常运转必须达到布袋过滤器的进气温度在220°C左右， 低于220°C时气体中的煤焦油会在布袋上凝焦、粘粉等输送气体阻力加大直至气体无法过滤系统瘫痪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业化实现的矿热炉尾气的净化方法，能够克服现有技术中存在的不足，有效净化尾气使其成为粉尘量少，纯度高的化工原料气体，变废为宝， 有较好的经济和社会效益。本发明的目的通过下述技术方案予以实现—种净化密闭矿热炉尾气的方法，按照下述步骤进行首先，将矿热炉生产产生的气体由炉顶的引气管道进入设置有散热翅片的空冷管道，密闭输送至气固分离器，同时并冷却降温，空冷管道进口处气体温度为300-1000°C，压力为-lOO-lOOKPa，空冷管道出口处气体温度为150-500°C，压力为-150至+150KPa其次，气体由空冷管道进入第一气固分离器和第二气固分离器，所述第一气固分离器和第二气固分离器均由密闭旋风分离器、带压密闭粉尘料仓和密闭带料封的螺旋出料器组成，两个气固分离器之间设置有鼓风机，第二气固分离器的出口处气体温度为 100-400°C，压力为10-50KPa，焦油含量降至l_4g/Nm3，粉尘含量降至10_50g/Nm3第三，气体由第二气固分离器出口进入第一密闭水洗净化装置，经压缩机使气体进入第二密闭水洗净化装置，再进入密闭喘动水洗净化装置和密闭脱水装置，密闭脱水装置的出口气体的粉尘含量在0. Olg/Nm3以下，焦油含量降至0. Olg/Nm3以下，温度为 10_50°C，压力为 5_20KPa第四，气体进入脱硫和脱磷装置后，在进入变压吸附脱碳装置，使得气体脱除硫和磷并进一步脱水和脱碳，出口处气体温度为20-25°C，压力为2. 5-40MPa，焦油和粉尘含量均降至Omg/Nm3以下，得到适合化工产品生产的气体。所述第一密闭水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成。所述第二密闭水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成。所述密闭喘动水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成。所述密闭脱水装置由1-3个密闭脱水单元组成。在净化矿热炉尾气的“净化尾气”主化工流程中，第一密闭水洗净化装置、第二密闭水洗净化装置、密闭喘动水洗净化装置和密闭脱水装置中使用的净化水采用循环设计， 即利用沉降池中的净化水在第一密闭水洗净化装置、第二密闭水洗净化装置和密闭喘动水洗净化装置中对尾气进行水洗，吸收粉尘、焦油、热量及微量酸性气体，吸收后的净化水和密闭脱水装置中脱出的净化水回流到沉降池中产生沉淀，形成尘泥，同时上清液循环使用。矿热炉工作时(例如电石炉、硅锰炉等)除产生大量尾气外，还会含有大量碱性金属的氧化物、氰、砷等有毒有害成份，水洗净化过程中将其中大部分溶于水中，进而从气体中予以脱除。由于碱性金属的氧化物溶于水中，显碱性，且碱性溶液自身具有絮凝作用(如氧化钙)，加之随着时间推移，氰、砷会与碱性水中的碱性金属发生反应，生成氰盐、砷盐，继而在沉降池中产生沉淀，而省去了任何形式絮凝剂的添加。此外，水洗焦油也会与碱性水溶液接触而形成钙盐等沉淀，大部分重组分焦油则会与粉尘在沉淀池中沉淀。这些沉淀的焦油、盐、粉尘都构成了尘泥。在净化矿热炉尾气的“净化尾气”主化工流程之外，还可以设置粉尘收集系统，气固分离器将气体和固体分离开后，将自动带压排放的固体粉尘集中于粉尘密闭集尘器中， 形成干粉尘。
上述沉降池中产生的尘泥与粉尘密闭集尘器中形成的干粉尘混合使用，对燃煤锅炉进行脱硫。在获得适合化工产品生产的气体后，可利用化工常见的精制气体方法，对气体进行进一步的变压吸附脱碳和氢、精脱硫、精脱磷、精脱砷、精脱氯等，以制备最终适合碳一及羰基合成的矿热炉尾气，可以用于制备甲酸、甲醇、醋酸、酸酐、草酸二酯、草酸、乙二醇等。与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果1.整个系统采用密闭形式进行设计，不会对周围环境造成有毒、有害、易燃、易爆的危险。2.由于密闭，系统不需要进行氮气保护，外界的空气(氧气)不会进入系统而造成燃烧或者爆炸的危险。3.不需要对系统温度进行控制，系统可选用耐高温的材料进行设计或者制备，以保证其在常温到500°C以上正常运行。4.水洗循环系统不产生任何形式废水的排放，粉尘、焦油等物质均沉淀在沉淀池中，因此沉淀池表面蒸发不会带有任何异味；且当沉淀达到一定比例，可利用沉淀池的上层清液进行水洗尾气。5.由于系统中采用沉淀池来收集固体沉淀，同时由于水洗吸收的热量通过沉淀池表面蒸发排出，需要对系统进行补水。故水洗利用的“净化水”不仅可以是纯净水，还可以是能够与矿热炉尾气中杂质成份形成沉淀或者絮凝的废水，例如显酸性的废水、带有有机物(能与钙形成盐沉淀的轻组分)的废水，因此循环水洗和沉淀池又可以起到治理污水的功能和作用。6.沉降池中产生的尘泥与粉尘密闭集尘器中形成的干粉尘混合，可借助尘泥中的水份熄灭干粉尘中的火种，与煤混合使用(燃烧)时，其中氰化物(氰酸钙盐)受热分解转化为无害的氮气，钙离子会与煤中的硫化物反应生成相应的钙盐(亚硫酸钙、硫酸钙等)， 进而脱除了燃煤锅炉排放气体中的硫化物，故可作为脱硫剂使用，进而减轻燃煤对大气环境的污染，达到治污不排污清洁环保的生产工艺。
图1是本发明的矿热炉尾气净化工艺流程示意图。
具体实施例方式下面结合具体常见的矿热炉尾气实施本发明的技术方案。实施例1以电石炉尾气为例实施本发明的技术方案，其中出电石炉尾气的化学成份详见下表1-1、1-2、1-3。 表1-1出电石炉尾气化学成分表
权利要求
1.一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，按照下述步骤进行首先，将矿热炉生产产生的气体由炉顶的引气管道进入设置有散热翅片的空冷管道， 密闭输送至气固分离器，同时并冷却降温，空冷管道进口处气体温度为300-100(TC，压力为-100至+lOOKPa，空冷管道出口处气体温度为150-500°c，压力为-150至+150KPa其次，气体由空冷管道进入第一气固分离器和第二气固分离器，所述第一气固分离器和第二气固分离器均由密闭旋风分离器、带压密闭粉尘料仓和密闭带料封的螺旋出料器组成，两个气固分离器之间设置有鼓风机，第二气固分离器的出口处气体温度为100-400°C， 压力为10_50KPa，焦油含量降至l_4g/Nm3，粉尘含量降至10_50g/Nm3第三，气体由第二气固分离器出口进入第一密闭水洗净化装置，经压缩机使气体进入第二密闭水洗净化装置，再进入密闭喘动水洗净化装置和密闭脱水装置，密闭脱水装置的出口气体的粉尘含量在0.01g/Nm3以下，焦油含量降至0.01g/Nm3以下，温度为10_50°C，压力为 5_20KPa第四，气体进入脱硫和脱磷装置后，再进入变压吸附脱碳装置，使得气体脱除硫和磷并进一步脱水和脱碳，出口处气体温度为20-25°C，压力为2. 5-40MPa，焦油和粉尘含量均降至Omg/Nm3以下，得到适合化工产品生产的气体。
2.根据权利要求1所述的一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，第一密闭水洗净化装置、第二密闭水洗净化装置、密闭喘动水洗净化装置和密闭脱水装置中使用的净化水采用循环设计，即利用净化水在第一密闭水洗净化装置、第二密闭水洗净化装置和密闭喘动水洗净化装置中对尾气进行水洗，吸收粉尘、焦油、热量及微量酸性气体，吸收后的净化水和密闭脱水装置中脱出的净化水回流到沉降池中产生沉淀，形成尘泥，同时上清液循环使用。
3.根据权利要求1所述的一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，气固分离器将气体和固体分离开后，将自动带压排放的固体粉尘集中于粉尘密闭集尘器中，形成干粉尘。
4.根据权利要求1所述的一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，在获得适合化工产品生产的气体后，对气体进行进一步的变压吸附脱碳和氢、精脱硫、精脱磷、精脱砷、 精脱氯，以制备最终适合碳一及羰基合成的矿热炉尾气。
5.根据权利要求1所述的一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，所述第一密闭水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成；所述第二密闭水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成；所述密闭喘动水洗净化装置由1-3个密闭水洗单元组成；所述密闭脱水装置由1-3个密闭脱水单元组成。
6.根据权利要求1所述的一种净化密闭矿热炉尾气的方法，其特征在于，沉降池中产生的尘泥与粉尘密闭集尘器中形成的干粉尘混合使用，对燃煤锅炉进行脱硫。
7.根据权利要求1所述的方法制备的净化矿热炉尾气在制备甲酸钠、甲酸钾或者甲酸钙中的应用。
8.根据权利要求4所述的方法制备的净化矿热炉尾气在制备甲酸、醋酸、醋酐、草酸二乙酯、乙二醇和草酸中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种净化密闭矿热炉尾气的方法，按照下述步骤进行首先，将矿热炉生产产生的气体由炉顶的引气管道进入设置有散热翅片的空冷管道，密闭输送至气固分离器，同时并冷却降温，然后经过气固分离器、密闭水洗净化装置、密闭喘动水洗净化装置、密闭脱水装置和变压吸附脱碳装置，最终得到适合化工产品生产的气体。本发明能够有效净化尾气使其成为粉尘量少，纯度高的化工原料气体，变废为宝，有较好的经济和社会效益。
文档编号B01D50/00GK102160954SQ20111006231
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者姜红远, 李东平, 王德明, 蒋子琪 申请人:天津市碳一有机合成工程设计有限公司