张佳

（中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司，宁夏灵武市 750411）

变压吸附是目前国内普遍采用的气体提纯工艺，是利用吸附剂对气体的吸附能力随压力的变化而变化的特性，加压吸附原料气中的某些组分使其分离，减压下脱除这些组分使吸附剂获得再生，采用多个吸附床循环操作，使气体分离过程连续进行。但在提高目标气体纯度的同时，排放尾气中目标气体损耗量较大，对这部分气体的回收利用显得至关重要。通过工艺改造后进行回收再利用，很大程度减少了浪费，节约了成本，达到了节能降耗的目的[1-3]。

密闭电石炉生产电石过程中，会副产含有大量CO的电石炉尾气。由于电石炉气中硫、磷、氰、焦油以及大量烟尘等杂质的存在，影响了电石炉尾气的利用。目前主要是用于烧石灰，或用于生产甲酸钠等低附加值化学品。由于电石炉尾气中CO体积分数达到80%左右，如果将这些气体回收提纯得到可用于生产醋酸的CO，将会进一步提高电石炉尾气的利用价值[4-5]。

宁夏能化公司建有75万吨/年电石装置和80万吨/年石灰装置，原设计利用电石炉尾气煅烧石灰。但由于设计瓶颈，装置只能低负荷运行，导致所产生的电石炉尾气量无法满足煅烧石灰需求。为提高石灰窑生产负荷，将天然气引入到石灰窑装置，造成天然气消耗增加。同时该公司拥有变压吸附氢提纯装置2套和CO提纯装置1套，3套装置所产生的尾气全部送到火炬焚烧处理，造成资源浪费。如果将变压吸附装置尾气用于煅烧石灰，电石炉尾气提纯生产CO，不仅可回收大量化工装置尾气，减少环境污染，节约天然气，同时提高装置经济效益，达到节能降耗的目的。

1 改造方案

1.1 变压吸附尾气回收利用改造

醋酸装置高压尾气经过变压吸附提纯CO，排放至火炬尾气与甲醇提纯氢气装置中变压吸附尾气中均含有H2、CO（具体成分见表1），具有一定的热值，原设计两股尾气均经火炬进行燃烧排放，造成能量浪费。将醋酸与甲醇变压吸附尾气通过管道输送至乙炔装置CO气柜，与电石炉气混合后用于石灰窑烧石灰。

表1 变压吸附尾气成分

实施变压吸附尾气回收利用改造。醋酸装置高压吸收尾气通过变压吸附后，放空气体压力在10～15 kPa，通过增加切断阀改变尾气排放流程，通过管道敷设至CO气柜前气体分配器，同时管道上增加止回阀，防止气体倒串。由于醋酸装置变压吸附放空气体压力能满足送至气柜的压力降损失，无需增加风机。甲醇提氢变压吸附装置尾气运行压力为3 kPa，输送气体至CO气柜的压力至少需要50 kPa，故需在尾气缓冲罐出口处增加一台风机将压力由3 kPa升至50 kPa，通过管道送至气柜前气体分配器，与醋酸装置变压吸附尾气混合后，进入乙炔装置CO气柜。

1.2 电石炉尾气提纯CO改造

电石炉尾气提纯CO主要经过预净化工序、初脱工序、净脱工序、CO提纯工序等步骤，采用耐硫催化脱氧、变温吸附、变压吸附、脱砷脱氟氯、CO精脱氧等技术，将电石炉尾气中含有的焦油、粉尘、硫化物、磷化物、砷化物、O2、N2、二氧化碳等多种杂质去除，并提纯得到满足羰基合成原料气指标要求的CO产品气。

电石炉尾气经过鼓风机加压进入预净化工序，在吸附剂处理下，脱除电石炉气中的焦油和粉尘，并脱除部分含硫杂质组分。然后进入初脱工序，在催化剂作用下，经耐硫催化脱氧、一级干法脱硫、一级中温水解，将电石炉气中绝大部分的O2、CS2等杂质除去；再通过脱酸气处理，将H2S和CO2等杂质除去。经过初脱工序净化处理的电石炉尾气进入精脱工序，在催化剂和吸附剂作用下，经二级中温水解、二级干法脱硫、常温水解、脱砷脱卤、加氢脱硫、精脱硫、精脱氧等工段的处理，将电石炉气中的各项杂质脱至工艺要求指标之下。然后将净化后的电石炉尾气利用变压吸附技术，将CO提浓到98%以上，以满足其作为羰基合成醋酸原料气的要求。电石炉尾气提纯CO流程示意见图1。

电石炉尾气经净化提浓后，得到的产品气组分为CO约98%（φ），总S低于0.1 mg/m3、氧低于10 μL/L、As低于0.1 mg/m3、P低于0.1 mg/m3，无其他有害杂质。

2 节能效果分析

变压吸附尾气回收利用改造前，由于电石炉不能满负荷运行，电石炉尾气量无法满足石灰窑煅烧石灰用量，平均每年需要补充天然气1 452万m3，天然气热值为35.6 GJ/m3；甲醇提氢变压吸附尾气全年产量为3 765万m3，该股气体热值为7.1 GJ/m3，醋酸变压吸附尾气全年产量为514万m3，此气体热值为9.0 GJ/m3，故两股尾气可以替换天然气量为：

图1 电石炉尾气提纯CO流程

（3765×7.1＋514×9.0）/35.6=881（万m3）天然气价格按2元/m3计算，全年可以节约1 762万元。

随着电石炉瓶颈问题的解决，电石炉逐渐达到满负荷生产，全年可以产生电石炉尾气32 250万m3，除去煅烧石灰所需26 771万m3，尚有5 479万m3电石炉尾气，通过电石炉尾气提纯CO，每年可以产生CO气3 770万m3，CO价格按1.9元/m3计算，可以产生7 163万元经济效益。

通过回收利用变压吸附尾气，代替天然气煅烧石灰，同时将多余的电石炉尾气生产CO，全年可以产生经济效益8 925万元。

3 结论

原设计电石炉尾气用于石灰窑煅烧石灰，由于设计瓶颈问题，尾气量无法满足需求，故补充天然气来满足石灰窑生产；同时该公司醋酸变压吸附和甲醇提纯氢气变压吸附装置尾气进行燃烧排放，造成能源浪费。通过回收变压吸附装置尾气，用于石灰窑煅烧石灰，替代部分天然气，减少了天然气用量；同时随着电石炉负荷的提升，电石炉尾气除了可以全部替代天然气，还有一部分剩余。通过利用电石炉尾气生产用于羰基法合成醋酸的CO气体，进一步减少了能源浪费，提高化工企业尾气经济价值，同时有利于环境保护，达到了节能减排的目的。