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1、密闭电石炉尾气（一氧化碳）生产化工产品 - 甲酸钠9 V8 a* r! F2 q3 t一、项目概况2 L% + c+ y, _6 h) S y+ % G电石生产装置在以挪威埃肯（EIKEM）公司的技术基础上，结合中国国情推出国产化的改型 ELKEM 密闭电石炉，其工艺技术先进。该电石炉在我国已使用多年为我国的电石、氯碱、聚氯乙烯(PVC)等化工产品做出了非常大的贡献。目前，全国电石炉的生产能力超过 1000 万吨，每年电石炉排放的废气大约 800 万吨（二氧化碳） 、粉尘 60 万吨，对环境造成极大的污染；尤其是电石炉尾气主要成分是一氧化碳，全部白白地点“天灯”，相当于每年浪费标准煤 160
2、万吨。自上世纪八十年代中期引进 ELKEM 密闭电石炉以来，国家各科研部门和用户就开展电石炉尾气利用和研发，其主要的技术瓶颈是引电石炉尾气的安全性，和电石炉尾气的净化问题。在此期间，浙江巨化集团引电石炉尾气用于蒸汽锅炉的燃烧，西宁也是用于燃气锅炉，但引气安全受到了限制成本较高。山东博汇集团引电石炉尾气用于水泥厂电石灰烘干，但时间不长就停了下来。, _: 8 - j2 $ 我们在经过大量的理论计算和中试的基础上，采用自主创新的工艺技术，对山东海力化工电石厂的电石炉尾气进行工业化改造，突破了安全引用电石炉尾气、对所引炉气脱尘净化等关键技术，获得了一氧化碳气体技术参数,净化后气体含尘量小于 1 mg
3、/N m10 mg/N m，完全符合有机合成化工产品的生产要求，终于破解了电石炉尾气综合利用的这一世界性的难题。利用电石炉尾气生产有机化工产品甲酸钠的生产线一次试车成功，已在博汇正常运转数月,甲酸钠产量、质量稳定达到设计要求。6 J6 H* 3 o( q+ N( F/ c二、技术背景1 P# U, p0 H% 7 B1986 年我国将太原、下花园、甘肃、包头，西安电石厂“*”在一起，共同引进挪威EIKEM 公司密闭电石炉技术，至今已二十年。中国天辰化学工程公司（化工部第一设计院）与大重集团公司对 EIKEM 电石炉进行多年的跟踪研究，改进后的 EIKEM 密闭电石炉更适合中国国情，对电石炉废气
4、治理也付出了极大的努力。如直接燃烧法，是在杭州电化集团公司首先开发成功的电石炉气（尾气）利用技术，在该厂 8000kvA 密闭炉运行已近几十年。在国内巨化、下花园、乌海 4.5 万吨/年电石炉上运行表现成功。该技术针对电石炉气的具体特点，认为炉气先净化后利用难度大（如厂家直接防空燃烧）或直接送入燃气锅炉为燃料，即利用了炉气潜热又利用了炉气的显热，产生蒸汽加以利用。. q+ D9 l( c d, I; o7 O5 K4 K# W电石炉气（尾气、一氧化碳）的组成大致为：75%-90%的 CO(V%)、10%的 H2(V%)、2%4%的 CH4(V%)、2-5%的 CO2 (V%)、1%2%的 N2
5、(V%)、0.2%0.6%的 O2(V%)。电石炉气粉尘含量高达 100 g/Nm250g/Nm，温度在 400800。每生产一吨电石要产生 400Nm尾气。5 Q: R+ ; E8 V/ p; r) F! G利用两台 25500KVA(4.5 万吨/年电石)电石炉炉气（尾气） ，设计年产 7 万吨甲酸钠装置，运行效果通过有关专家及这项技术使用厂家的认可，产品达到了高质量、高水平。生产工艺达到了环保型生产工艺，无二次污染，充分利用了资源，达到循环经济的目的。 ，彻底打破了电石炉尾气不好引、不好净化、不能生产化工产品的历史。. ! T/h）为气源。电石炉尾气由引风机引出，经换热器降温，再进入一至
6、四级干法脱尘旋风分离器，分离效果达 80-95%（粉尘粒径太小） ，电石炉尾气的粉尘含量下降到 2050g/N m；然后进入一至四级湿法水洗塔水洗脱尘，系统动力由水环泵提供，再进入两至六级湿法水洗塔，脱尘后炉气含尘量在1g/Nm10g/Nm以下，用压缩机压缩一氧化碳气体进入合成反应器，与烧碱合成甲酸钠。系统湿法水洗达到闭路循环使用，系统脱除的粉尘送燃煤锅炉燃烧。* l* k) z6 a; M干法脱尘采用先进的旋风分离器，材料选用耐热钢，可自动卸料，卸料时对系统不产生影响，更不会烧坏设备，从设计、安全、操作都考虑了适当的安全设施。: T2 v% D! V l% p2 四、环境风险评估1986 年
7、，我国引进挪威 EIKEM 公司密闭电石炉技术及其制造技术，当时采用“集尘布袋”除尘，随炉气飞出的未烬焦碳微粒常常烧毁“集尘布袋”，导致挪威密闭电石炉的除尘装置形同虚设。干法脱尘利用旋风分离器分离粉尘进入集尘仓（集灰罐）集聚一定量双级排放灰尘，这些粉尘与湿法水洗粉尘（煤泥）混合可以作为锅炉燃料。. W: F- S: k% G( 5 m - T湿法水洗粉尘进入水循环系统在沉降池中沉降形成炭泥，其中漂浮物煤焦油及氧化钙（ CaO ）遇水生成的氢氧化钙与炉气中的二氧化碳、氰根生成相应的钙盐，在沉降池中沉降，形成“炭泥”。 / ?7 o0 I! A L 4 g# f该甲酸钠生产工艺不存在废气、废水、废
8、渣的排放问题，是环保型的生产工艺。( s* V Z4 / G. m五、电石炉尾气净化处理的单位成本估算电石炉尾气净化处理的目的是获取成本低廉的一氧化碳气体。主要是电石炉电解制碳化钙产生的一氧化碳，以及黄磷炉电解制黄磷产生一氧化碳经过净化处理后，都是生产有机化工产品的宝贵原料。) e9 3 M u/ x$ ?+ K下面仅以我们在山东海力化工电石厂设计建设的一套年产 70000 吨甲酸钠生产线为计算依据，具体测算由电石炉尾气除尘净化提取一氧化碳的单位成本。单台年产 45000 吨电石炉，每小时产气 2300-2800Nm（一氧化碳含量 75-90%）炉气净化成本表 （元/Nm）消耗名目 消耗量 单
9、价 计算过程 平均单价) m1 m1 i0 U6 m) v循环补充水 10 m/h 1.0 元/吨 102500 Nm/h 0.004 元/Nm总耗电 100 度 0.5 元/度 1000.52500 0.02 元/Nm“ I$ m: z+ R! x3 * p设备折旧 200 万元10 年8000 小时2500 0.01 元/ Nm Y7 T7 r- v( L4 p* u Z) l人员总计 12 人 1500 元/人月 12150030 天24 小时2500 Nm/h 0.01 元/Nm5 Q* w4 4 _6 X3 n合计： 0.044 元/Nm- i. f3 y$ S$ k1 v/ T%
10、z+ H1 o5 y每标方尾气(一氧化碳含量90%)进入压缩机前成本低于 5 分钱 300Kg 300 元 600 度 300 元 600 元电石炉 尾气 80% 450Nm 0 0 200 度 100 元 100 元黄磷炉 尾气 90% 400Nm 0 0 200 度 100 元 100 元( 6 v% 4 ?8 i( k; 0 T n如果考虑设备投资折旧、人工费用等方面，黄磷炉、电石炉尾气处理后的成本是 0.044 元/Nm，而煤气发生炉的一氧化碳气体成本是 0.32 元/Nm。老工艺生产甲酸钠用焦炭产气一氧化碳含量只有 30%，消耗 84%焦炭 300 公斤，按现价 300 元；压缩 3
11、0%的一氧化碳要多耗电 400 多度（电费 200 多元） 。初步估算，仅仅原料气（一氧化碳）的费用比黄磷炉、电石炉尾气生产甲酸钠，每吨成本要高出 450 多元。2 p: A8 H“ P5 L5 n. k: n电石炉尾气治理要比黄磷炉尾气治理困难的多，因此黄磷炉尾气生产每吨甲酸钠的成本更低。在上世纪 70 年代，由化工部牵头，我们与天津汉沽化工厂技术合作在黄磷炉引尾气生产甲酸钠及甲酸，开创了国内首套黄磷炉尾气生产化工产品，随后国内黄磷企业与我们技术合作生产甲酸钠及下游产品甲酸，草酸，保险粉等。目前，本公司正为贵州青利公司设计实施黄磷炉尾气环保治理循环经济项目年产 70000吨甲酸钠，利用两台年
12、产 15000 吨的黄磷炉尾气生产甲酸钠。六、利用电石炉尾气净化处理的单位成本及效益估算 . G; a$ X0 L- E1 - ) p) C2 Y: q年产 7 万吨甲酸钠成本表 （元/吨甲酸钠）需用数量 单价 单位产品成本一氧化碳 400Nm（90%） 0.044 元 17.6 元/吨甲酸钠烧碱 2 吨（32%） 550 元/吨 1100 元/吨甲酸钠电 180 度 0.5 元/度 90 元/吨甲酸钠水 10 吨 1 元/吨 10 元/吨甲酸钠蒸汽 2 吨 80 元/吨 160 元/吨甲酸钠劳务 120 人 1500 元/月 *6000 吨/月 30 元/吨甲酸钠* g% T# S b; t
13、- w其他 92.4 元/吨甲酸钠成本合计 1500 元/吨甲酸钠! e* n3 B* f8 Y9 x甲酸钠生产包括从电石炉引气到甲酸钠成品，成本低于 1500 元/吨,现市场价售价在1900 元2400 元之间。用净化后的炉气生产有机化工产品甲酸钠，及其它“碳一”化工产品，是完全可行的，也是具有很高经济效益和社会效益。3 E7 o+ 6 A6 t8 2 M2 k7 l9 j甲酸钠是基本有机化工原料，也是生产甲酸、草酸、保险粉的主要原料，尤其是甲酸钠近年来在石油钻井用量成倍增长。七、投资概算7 B$ ) o3 f2 4 W- P* |! _基本设备投资 电石炉 甲酸钠年产量 双台电石炉投资 备
14、注500 万元 12500KVA 1.5 万吨 800 万元 不含公共工程投资。投资回收期均在一年以内。800 万元 22500KVA 3.5 万吨 1500 万元 1400 万元 31500KVA 5.0 万吨 2000 万元 备注：对于具备炉气除尘净化设备的企业，应根据炉气最后的净化效果，决定是否需要进一步改造，这样可以相应减少基本设备投资。八、展望2 , “ : c6 d* w随着电石法聚氯乙烯的高速发展，国家政策要求电石炉必须大型化、密闭型、尾气利用、节能环保。本公司在开展密闭型电石炉尾气生产甲酸钠工程设计（实施）的同时,已经完成由甲酸钠一步法生产草酸二乙酯的中试模拟实验；并与西南院合作开展草酸二乙酯加氢制取乙二醇.与天津大学合作由草酸二乙酯加水生产
