電石爐氣在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的綜合利用

文學(xué)峰

摘 要： 電石是有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料，由它制得的乙炔可生產(chǎn)醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭黑等一系列數(shù)千種有機(jī)產(chǎn)品。在國(guó)內(nèi)電石行業(yè)，無論是全密閉式電石爐、內(nèi)燃式半密閉電石爐還是開放式電石爐，其尾氣一直以來沒有得到很好的利用，有的甚至直接放空燒掉，造成了資源的極大浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞： 電石爐氣;循環(huán)經(jīng)濟(jì);綜合利用

【中圖分類號(hào)】X701 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.136

電石生產(chǎn)屬于高能耗、高污染、高排放行業(yè)，自身要消耗大量的電能，而且排放出大量的尾氣（CO）。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的電石爐尾氣超過150億m3，目前很多企業(yè)仍然將電石爐尾氣以點(diǎn)燃火炬的形式排放，對(duì)大氣環(huán)境污染特別嚴(yán)重，同時(shí)，造成能源的大量浪費(fèi)。目前每年產(chǎn)生的電石渣（干渣） 近500 萬噸，這對(duì)環(huán)境造成了很大的污染。

1 電石爐氣利用價(jià)值

從電石爐氣成分可以看出，爐氣中含有大量的c0和H2，是很好的燃料和化工原料，利用好這部分氣體可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以我國(guó)電石產(chǎn)量2500萬噸計(jì)算，副產(chǎn)的電石爐氣總量達(dá)到100億Nm3左右，如能全部回收，可得到約75億Nm3C0和7.5億Nm3 H2。因此，爐氣凈化利用對(duì)實(shí)現(xiàn)能源回收利用、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要的意義。爐氣中含塵量大，具有黏、輕、細(xì)、不易捕集等特點(diǎn);爐氣內(nèi)含微量焦油，它在溫度大于225℃時(shí)呈氣態(tài).在溫度小于225℃時(shí)容易析出，會(huì)使除塵布袋黏結(jié)堵塞;爐氣本身溫度很高，同時(shí)含有難以除凈的大量粉塵，治理難度比較大，在利用前需要對(duì)爐氣進(jìn)行充分的凈化處理。

2 電石爐氣在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的綜合利用

2.1 綜合利用基本途徑。大型密閉電石生產(chǎn)中產(chǎn)生出高溫爐氣400～600℃，主要成分CO。其主要化學(xué)反應(yīng)方其中CO約占?xì)怏w總量的75～85%，爐氣的成分取決于石灰的品質(zhì)，石灰的煅燒程度至關(guān)重要。而采用大型密閉式電石爐生產(chǎn)每噸電石一般副產(chǎn)爐氣450Nm3 左右，折合標(biāo)煤約0.17 噸，可滿足生產(chǎn)1 噸石灰所需的能源。電石爐尾氣穩(wěn)定后，其熱值比較高，利用價(jià)值極高。所以，在電石生產(chǎn)中，配有套筒石灰窯裝置，將所產(chǎn)生的爐氣CO經(jīng)過除塵、凈化、冷卻后送往石灰窯作為燃料使用，變廢為寶，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用，而且保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了尾氣的有效利用。氣燒石灰窯是以CO作為燃料煅燒石灰石，氣體在窯內(nèi)分布均勻，煅燒石灰活性高、反應(yīng)性能好，產(chǎn)量高、能耗低。同時(shí)，保證了電石生產(chǎn)穩(wěn)定的高質(zhì)量石灰原料，爐況穩(wěn)定，電極易操作，電耗低。石灰窯尾氣烘干碳材大型密閉電石爐，對(duì)原料的水分要求非常嚴(yán)格。因此，合格水分的炭材可以提高電石爐的穩(wěn)定性，同時(shí)能防止發(fā)生電極事故。傳統(tǒng)的蘭碳干燥采用旋轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，用煤炭作燃料，工藝非常成熟。缺點(diǎn)就是在干燥過程中要消耗大量的煤炭，碳材停留時(shí)間短，烘干效果不佳，并且物料在回轉(zhuǎn)過程中破損率非常高，會(huì)產(chǎn)生20%的粉末，原料利用率低，并且增加成本。我公司采用箱式隧道窯烘干炭材，并利用石灰窯高溫尾氣（一般350～400℃） 的余熱干燥碳材，可將20%的炭材水分干燥到1%以內(nèi)。由于在炭材干燥過程中采用箱式烘干機(jī)，碳材在箱體內(nèi)為靜態(tài)烘干，物料在箱內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，烘干效果好，破損率小，大大提高了炭材的利用率。將石灰窯燃燒的余熱尾氣，通過氣體輸送管道引至炭材烘干，作為烘干碳材的預(yù)熱能量，可節(jié)省煤炭燃料，從而降低生產(chǎn)成本。

2.2 電石渣制水泥。電石渣是制取乙炔氣、PVC 等產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)出的廢渣，其主要成分是為Ca（OH）2，CaO含量高達(dá)65%～70%，還有少量的二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂、硫化物、磷化物等。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)每年產(chǎn)生的電石渣高達(dá)2.4×108t，電石渣廣泛用在水泥、建筑、化工、冶金等行業(yè)。電石渣呈強(qiáng)堿性，pH>13，含有少量硫化物、磷化物有害物質(zhì)。傳統(tǒng)的電石渣處理方法主要是擇地堆放或填埋，不僅占土地資源，污染環(huán)境，而且容易被風(fēng)吹起四處飛濺，形成粉塵產(chǎn)生二次污染。所以，如何合理利用廢棄電石渣，減少環(huán)境污染，節(jié)約資源是當(dāng)務(wù)之急。電石渣的主要成分是氧化鈣，我公司用電石廢渣代替石灰石作為原料生產(chǎn)水泥，有效抑制電石渣對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用，降低原料成本。乙炔工序是以電石為原料，在干法制取乙炔氣體的過程中會(huì)產(chǎn)生很多的電石渣副產(chǎn)物。將原料磨完后直接入旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱水分達(dá)到12 ～15%后與其它原料一同配料，再采用烘干能力強(qiáng)的立窯尾氣對(duì)這種高濕生料進(jìn)行烘干粉磨，預(yù)熱器出來后入回轉(zhuǎn)窯燒成水泥熟料。而我項(xiàng)目以電石渣為原料，采用新型干法生產(chǎn)水泥，能耗低，生產(chǎn)規(guī)模大，電石配比高。利用電石渣替代石灰石生產(chǎn)水泥不僅很好地利用電石廢渣，而且將少了傳統(tǒng)制水泥對(duì)石灰石原料的消耗，使石灰石資源的利用價(jià)值進(jìn)一步提高，同時(shí)減少環(huán)境污染。利用1噸電石渣可節(jié)省1.28噸石灰石，減少CO2氣體排放0.56噸，也可以增加吸收窯尾廢氣SO2氣體減少其排放。

2.3 電石規(guī)模的影響雖然電石爐氣作為合成氣原料，無論從投資上還是運(yùn)行成本都較煤制氣路線要低很多，但要利用好電石爐氣還要看電石裝置規(guī)模的大小。例如，利用電石爐氣生產(chǎn)甲酸鈉，10萬噸/年電石可配套7萬噸/年甲酸鈉裝置;而利用電石爐氣生產(chǎn)合成氨、甲醇、乙二醇等高附加值的化工產(chǎn)品，10萬噸/年電石僅能配套3.6萬噸/年甲醇或合成氨裝置。如此小的化工裝置很難產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，相當(dāng)于利用了電石爐氣的資源，但在配套建設(shè)的化工裝置上多消耗了能源，使電石爐氣回收利用的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能效益大打折扣。因此，利用電石爐氣必須要考慮電石裝置規(guī)模。目前從新疆、內(nèi)蒙等地電石企業(yè)來看，規(guī)模一般都在60萬噸/年以上，如新疆天業(yè)電石產(chǎn)能己達(dá)到200萬噸/年以上，這樣的規(guī)?？梢詾榛どa(chǎn)提供足夠的原料氣。所以，若新建碳一化工項(xiàng)目無充足的電石爐氣，可考慮與周邊大型電石企業(yè)合作，由電石企業(yè)向化工企業(yè)提供電石爐氣，從而實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ)，循環(huán)利用。

電石行業(yè)堅(jiān)持走低投入、低消耗、低排放、高利潤(rùn)的能源綜合利用型的發(fā)展之路，把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的企業(yè)，是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要。

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