電石爐尾氣化工利用與煤燒套筒窯市場前景初探

謝斌，楊昊

（1.新疆國泰新華礦業(yè)股份有限公司,新疆昌平831100；2.江蘇中圣園科技股份有限公司，江蘇南京211102）

電石爐尾氣化工利用與煤燒套筒窯市場前景初探

謝斌1，楊昊2

（1.新疆國泰新華礦業(yè)股份有限公司,新疆昌平831100；2.江蘇中圣園科技股份有限公司，江蘇南京211102）

對電石爐尾氣制甲醇、乙二醇等化工產(chǎn)品進(jìn)行了介紹，著重對市場前景及經(jīng)濟(jì)運行情況進(jìn)行分析。對配套套筒石灰窯使用電石爐氣、煤粉兩種燃料情況進(jìn)行介紹。分析兩種燃料下的經(jīng)濟(jì)運行成本，對今后電石爐尾氣化工利用及煤燒套筒窯市場新方向進(jìn)行初探。

電石爐尾氣；甲醇；乙二醇；甲酸鈉；煤燒套筒窯；經(jīng)濟(jì)分析

近幾年來，國內(nèi)電石市場除了偶有微漲，一直處于價格的下行通道中。受國際金融危機、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)萎靡、下游PVC需求大幅減弱及產(chǎn)能供應(yīng)過剩等因素的影響，電石市場的價格走勢一直處于長期的下行區(qū)間[1]。自2010年末至2014年6月12日，西北區(qū)域的電石價格如圖1、圖2所示，已經(jīng)從3 500元/t高位，下跌至2 500元/t，跌幅接近30%，創(chuàng)下近4年來的歷史低位。

圖1 鄂爾多斯化工電石價格走勢圖

目前，PVC企業(yè)電石消費量占到電石消費總量的70%以上，PVC市場的好壞，決定著電石價格的高低。今年電石價格一路走低難以自拔，究其主要根源是PVC疲軟陰跌，制約電石價格的上漲。從去年到現(xiàn)在，房地產(chǎn)調(diào)控政策沒有太大的松動跡象，建筑業(yè)長期不景氣，從而使產(chǎn)能本已嚴(yán)重過剩的PVC行業(yè)雪上加霜。據(jù)統(tǒng)計，西北地區(qū)的PVC價格如圖3、圖4所示，從2010年7 750元/t的高位，一路下滑至5 800元/t，跌幅約25%，同樣創(chuàng)下近4年來的最低價格。

圖2 英力特電石價格走勢圖

圖3 中石化齊魯分公司PVC出廠價格走勢圖

圖4 寧夏英力特河濱冶金有限公司PVC出廠價格走勢圖

隨著價格的持續(xù)下跌，進(jìn)一步降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、增加產(chǎn)品有效競爭力成為未來發(fā)展的一個方向。

隨著市場競爭的激烈，宏觀經(jīng)濟(jì)的惡化，化工技術(shù)的成熟，越來越多的化工企業(yè)開始謀求電石爐尾氣用于其他產(chǎn)品的低成本路線。

據(jù)統(tǒng)計，電石爐尾氣熱能損失巨大。密閉電石爐生產(chǎn)1 t電石，要排放90%濃度的CO氣體400 m3，相當(dāng)于白白燃燒200 kg標(biāo)煤[2]。按2013年電石產(chǎn)量2 200萬t，折算標(biāo)煤440萬t。目前，電石爐尾氣主要利用在燒石灰、烘干蘭炭、發(fā)電、燒余熱鍋爐等，從根本上并沒有解決溫室氣體排放，而且燃燒尾氣產(chǎn)生的附加價值低，而尋求尾氣的化工產(chǎn)品化，能夠從根本上解決溫室氣體排放問題，提升尾氣的附加值，優(yōu)化電石行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。

1 電石爐尾氣的應(yīng)用工藝

1.1 電石尾氣回收處理工藝

從密閉電石爐出來的尾氣溫度為500～800℃，最高可達(dá)1 000℃，總量約為400 m3/t電石，先進(jìn)入兩級旋風(fēng)分離器高溫除去粒徑≥0.7μm顆粒，然后進(jìn)入高溫布袋過濾器，再經(jīng)過水冷卻管，將溫度下降至250～260℃，通過耐溫過濾袋，過濾后的凈氣含塵在50 mg/m3以下。通過冷卻、除焦及調(diào)壓部分及變壓吸附工藝，可以將CO及H2濃度進(jìn)一步提高，以滿足下游化工生產(chǎn)的使用要求[3-4]。電石爐尾氣凈化工藝圖如圖5所示。

圖5 電石爐尾氣凈化工藝流程圖

1.2 CO、H2轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)品

（1）甲醇

甲醇是一種重要的化工原料和清潔燃料，用于制造甲醛、二甲醚、烯烴和甲醇汽油等。中國為富煤、少氣、貧油的國家，甲醇大部分由煤制合成氣生產(chǎn)，CO和H2在200~300℃、5~30 MPa的壓力下反應(yīng)生成甲醇，反應(yīng)式如下：

CO+2H2→CH3OH

因此可以通過電石爐尾氣生產(chǎn)甲醇，節(jié)省大量的煤炭資源。

（2）乙二醇

煤制乙二醇，首先要生產(chǎn)出草酸二甲酯，再加氫生產(chǎn)乙二醇，反應(yīng)如下：

2CH3ONO+2CO→（COOCH3）2+2NO

（COOCH3+4H2）→（CH2OH）2+2CH3OH

理論上每生產(chǎn)1 t乙二醇需要723 m3的CO和1 450 m3的H2，如果所有煤制乙二醇的CO和H2，全部由電石爐尾氣提供，則所有電石爐所產(chǎn)生的尾氣可以全部利用，對提高煤制乙二醇的競爭力大有好處。

（3）甲酸鈉

甲酸鈉可用作皮革工業(yè)鉻制革法中的偽裝酸，用于催化劑和穩(wěn)定合成劑，印染行業(yè)的還原劑，還可用于生產(chǎn)保險粉、草酸和甲酸。甲酸鈉法是CO和25%NaOH溶液，在160~200℃和2.0 MPa壓力下反應(yīng)，生產(chǎn)甲酸鈉，反應(yīng)如下：

CO+NaOH→HCOONa

1.3 煤燒套筒窯技術(shù)

為了能夠進(jìn)一步降低燃料價格，解決電石爐尾氣再加工后新燃料的匹配問題。公司技術(shù)人員通過長期的實驗、研發(fā)，將煤粉流化、計量、輸送和燃燒系統(tǒng)引入環(huán)形套筒窯，在國內(nèi)首先實現(xiàn)使用煤粉作為環(huán)形套筒窯的燃料，并成功使用燃煤環(huán)形套筒窯的清潔燃燒技術(shù)。大大降低煤化工行業(yè)石灰生產(chǎn)成本，提高整個行業(yè)的節(jié)能環(huán)保水平[5]。煤粉燃燒工藝如圖6所示。

圖6 煤粉煅燒工藝圖

2 經(jīng)濟(jì)運行分析

我國主要的電石產(chǎn)區(qū)在西北及新疆地區(qū)，新建的大型電石項目為60～100萬t，目前電石爐氣主要用于配套煅燒石灰或者蘭炭烘干。套筒窯用煤粉燃燒、電石爐尾氣成本對比情況見表1。

以每年生產(chǎn)60萬t電石為例，每噸電石產(chǎn)生尾氣400 m3，年產(chǎn)氣量2.4億m3，全部回收可以得到約1.9億m3的CO。按照1元/m3，其價值為1.9億元。表1是兩種燃料的成本對比，由于煤燒套筒窯相對于氣燒套筒窯，需新增加煤粉制備、輸送等系統(tǒng)，在管理費及日常維修方面需多增加費用。燃料方面，煤粉按照380元/t，電石爐氣按照0.6元/m3估算。

表1 套筒窯用煤粉燃燒、電石爐尾氣成本對比（元）

套筒窯通過使用煤粉技術(shù)燃燒，不僅使電石爐尾氣能夠得到更大的利用，還進(jìn)一步降低石灰窯運行成本。以60萬t配套石灰生產(chǎn)為例，用煤粉燃燒與電石爐尾氣燃燒成本對比，單位生產(chǎn)成本可節(jié)約125.35元，每年節(jié)約600 000×125.35=7 521（萬元），即節(jié)約約0.75億元。加上電石爐氣使用后節(jié)約的費用，共計節(jié)約2.65億元，對于企業(yè)來說，是一筆非常可觀的收入。

3 結(jié)語

通過以上經(jīng)濟(jì)運行情況分析，可以看出，在電石化工競爭日益激烈的情況下，通過使用高價值的電石爐尾氣，進(jìn)行再加工提高副產(chǎn)品產(chǎn)值；使用煤粉作為套筒石灰窯的燃料同步降低生產(chǎn)成本。在新技術(shù)的創(chuàng)新下，企業(yè)通過聯(lián)合生產(chǎn)甲醇、乙二醇等產(chǎn)品，在電石及相關(guān)產(chǎn)品的綜合價格競爭上，更具有競爭力。另外，在環(huán)保方面，將電石爐尾氣轉(zhuǎn)變?yōu)榛ぎa(chǎn)品，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源的利用率，既可節(jié)省煤炭資源，又可減少大量的CO2排放，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的協(xié)同發(fā)展。

[1]佚名.上游支撐乏力下游持續(xù)疲軟電石市場跌破成本紅線難回暖[J].江蘇氯堿，2014（2）：57-58.

[2]姜洪遠(yuǎn).電石爐尾氣生產(chǎn)甲酸鈉的技術(shù)[J].石油和化工節(jié)能，2008（3）：14-17.

[3]馬小剛.電石爐尾氣干法冷凝除焦生產(chǎn)實踐[J].工業(yè)爐，2013（5）：32-35.

[4]劉宏建.電石爐尾氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品的研究[J].潔凈煤技術(shù)，2013（12）：101-104.

[5]沈浩,陳陽.燃煤環(huán)形套筒窯的清潔燃燒方案設(shè)計[J].潔凈煤技術(shù)，2012（6）：100-103.

Discussion on Chemical Utilization of Calcium Carbide Furnace Tail Gas and Market Prospect of Coal-Fired Annular Shaft Kiln

XIE Bin1,YANG Hao2
（1.Xinjiang Guotai Xinhua Mining Co.,Ltd,Changping 831100,China; 2.Jiangsu Sinocalci Corporation，Nanjing 211102,China）

The measures about adopting tail gas of calcium carbide furnace to produce chemical products including methylalcohol,ethylene glycol are introduced,and put emphasis on the analysis of market prospect and economic operations.The adopting situations of both furnace gas and coal power as fuel in lime annular shaft kiln are introduced.The economic operation cost under aforesaid two fuels is analyzed. Further,it makes preliminary exploration about the chemical utilization of the calcium carbide furnace tail gas and the new orientation aboutthe market using coalpower as fuel in annular shaft kiln.

tail gas of calcium carbide furnace;methylalcohol;ethylene glycol;sodiumformate;coalfired annular shaft kiln;economic analysis

TQ054+.7

B

1001-6988（2016）06-0057-03

2016-09-08

謝斌（1979—），男，工程師，主要從事冶金、化工方面的研究工作.