电石炉尾气处理及综合利用探究★

门春艳

（新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯市 833200）

1 电石炉尾气利用现状

据统计，我国现有电石生产企业200 余家，电石生产多采用密闭式电石炉，每生产1 t 电石，产生尾气400 m3～600 m3，电石炉尾气超过150 亿m3。电石炉尾气组成见表1。

表1 电石炉尾气组成

根据电石炉尾气的成分，整个电石行业电石炉尾气综合利用途径：一是作为热量使用；二是作为化工原料气使用。国内报道，电石炉尾气中含有大量烟尘级的粉尘、焦油，由于电石炉温度较高，给电石炉尾气除尘、净化带来很大难度。电石炉尾气经过除尘后可作为烧制石灰、烘干焦炭的热源。电石炉尾气中携带的粉尘在收集过程中产生的气体会携带大量的粉尘排空，一方面在运行过程中造成周围环境污染；另一方面在运行过程中管道及阀门存在堵灰憋压风险，影响装置的平稳运行。

电石炉尾气中含有大量CO，是生产甲醇、醋酸、甲酯等化工产品最宝贵的化工原料，但是电石炉尾气中含有HCN、PH3、H2S 及有机硫等杂质，电石炉尾气中的杂质会使合成催化剂中毒。这已是电石行业电石炉尾气综合利用的难题。

2 电石炉尾气除尘处理技术

电石炉尾气中的有用成分达到综合利用，尾气中的粉尘去除是第一步的。由于电石炉尾气中的粉尘含量很高，存在于燃烧过程尾气中的粉尘造成管道及阀门堵灰憋压现象，严重影响燃烧设备的正常运行。电石炉尾气除尘的方法：湿法洗气、干法洗气。湿法洗气工艺较为成熟，但是湿法洗气一方面存在洗气后出现含硫、磷和氢氰酸等剧毒废液产生，极大地造成水体污染[1]；另一方面，电石炉炉气中的煤焦油和钙镁氧化物沉淀形成煤泥，会造成管道堵塞和设备憋压，严重影响设备的长周期运行。根据目前我国的生产现状，电石炉尾气中的粉尘多以干法除尘为主，云维股份有限公司宁平等[2]发明了一种电石炉尾气粉尘负压干法净化方法。新疆天业股份有限公司[3]干法除尘具体的工艺流程见图1，从电石炉出来的炉气温度为400℃～800 ℃，电石炉尾气先进入一、二级旋风分离器,除去粒径≥0.7 μm 的颗粒物杂质，然后分别经冷却器，温度降到250 ℃～260 ℃，再进入高温布袋除尘器，尾气温度必须控制在220 ℃～260 ℃，原因是，温度低于220 ℃，因尾气中的煤焦油析出造成糊袋；温度高于260 ℃，因温度过高出现烧袋现象。从高温布袋除尘器出来的净气，含尘量控制在50 mg/m3以下，被净气风机分两路分别送往湿法净化装置或储气柜。经湿法净化装置进一步处理作为化工原料，为了防止产气、用气之间的波动，设置储气柜，将除尘后收集的气体作为加热炉、石灰窑的燃料气。

图1 干法除尘工艺流程图

3 电石炉尾气湿化净化处理技术

经过布袋干法除尘后的尾气仍然含有一定量的粉尘和杂质，并不能满足输送和作为化工原料综合利用。有文献报道，目前通常采用变压吸附及膜分离技术，可将一氧化碳体积分数提升至99%，再经过变换处理后可用于生产一系列化工产品的原料。邵玉民[2]采用喷淋塔、洗涤塔工艺脱除尾气中的CO2、剩余粉尘和焦油。张强等改进设备采用将洗涤塔与喷淋塔合二为一；除尘效果好，满足后续工段使用要求，使用设备数量减少，提高经济效益。杜立果等对干法除尘后的气体进行湿法净化处理，具体工艺流程（见图2）：通过湿化净化处理技术经干法除尘后的气体进入两级密闭水洗净化装置，经气体压缩机加压后进入密闭脱水装置，密闭脱水装置出口气体中的粉尘、焦油含量均在0.01 g/m3以下。经水洗净化装置处理后的气体进入脱硫、脱磷装置完成PH3、H2S 及有机硫等杂质脱除。再经变压吸附脱碳装置，最后获得适合化工产品生产的原料气，实现了电石炉尾气的处理及综合利用。

图2 湿化净化工艺流程图

4 电石炉尾气综合利用途径

电石炉尾气经过干法除尘和湿化净化处理后，可以作为能源和资源再利用，作为能源以电石行业循环生产为例，净化后的电石炉尾气是本厂石灰窑煅烧和烘干窑烘干焦炭燃料的自给，同时石灰窑煅烧后的石灰和烘干窑处理后的焦炭又作为电石炉合成电石的原材料。作为资源以化工产品生产为例，净化后的尾气因含有CO、H2、N2，是生产草酸、乙二醇、草酸铵、合成氨气的原料气，为构筑电石-化工产业链发展奠定基础[4]。

4.1 用作热源燃料

用作石灰煅烧：石灰（CaO）和焦炭（C）是电石企业合成电石的原材料，每生产1 t 石灰需消耗石灰约1.02 t，需要热量约4.186 MJ/kg，以40 万t 电石为例，消耗石灰约40.88 万t。每吨电石可回收尾气400 m3～600 m3，电石炉尾气热值按平均值10 032 kJ/m3，相当147 kg～210 kg 标准燃料煤。如果以处理后的电石尾气作为石灰煅烧的燃料可很大程度上节约燃煤，在另一方面使电石炉尾气变废为宝，避免能源的浪费和尾气的外排。

用作焦炭干燥：用于生产电石的原料焦炭产自焦化厂干熄焦装置，但是由于焦炭自身存在多孔结构具有吸水性，在长途运输过程中吸收空气中的水蒸气，不满足电石炉焦炭的入炉要求。需要加装烘干窑装置，电石炉处理后的尾气除了用于石灰窑煅烧石灰外，多余的可以用于烘干窑作为焦炭烘干使用，确保电石炉-石灰窑-烘干窑能源、资源的综合利用。

4.2 用作化工产品生产的原料

天津碳一公司通过干湿两步法电石炉尾气净化后的CO 与烧碱反应成功制取甲酸钠，产品质量达到优级标准，比传统的甲酸钠生产成本降低500 元/t，以草酸钠为原料生产草酸酯，再以草酸酯为原料生产草酸，完全避免了草酸钠铅化法生产草酸而引起的铅污染问题。以电石炉尾气为原料合成有机化工产品产业链见图3。

图3 电石炉尾气合成有机化工产品产业链

新疆天业采用电石炉尾气制取高纯度CO 和H2创新技术，再以CO 和H2为原料，自主研发设计了分塔盘进料、分塔盘侧采两项乙二醇精制技术。真正实现了电石法聚氯乙烯循环经济产业链中电石炉尾气的高值化综合利用。

新疆中泰化学托克逊能化有限公司采用以醇-氨联产工艺，即甲醇生产中串入合成氨生产，将炉气中的N2与H2合成氨，避免了合成甲醇过程中排放惰性气体而造成大量有效气体损失。这样在一定程度上增加了经济效益。

5 结语

电石炉尾气经过干法除尘和湿法净化后，电石炉尾气能够变废为宝。干法除尘后的尾气很大程度上解决了尾气在利用过程中致管道的堵灰憋压问题，改善了员工的工作环境。处理后的电石炉尾气达到循环利用：一方面可以作为石灰窑、烘干窑的燃料直接利用；另一方面电石炉尾气中丰富的CO 作为合成化工产品的原材料，可以节省大量的化石燃料，减少环境污染，提高经济效益。

电石炉尾气处理后多作为燃料燃烧，造成资源的浪费，因为尾气中高含量的CO 可以作为合成氨、合成甲醇、合成乙二醇、合成醋酸的原料气，目前由于电石炉生产稳定性欠佳，产生的尾气时多时少，建设尾气回收气柜对电石炉尾气进行回收、批量处理后再用于化工生产的原料，以期实现长周期化工生产。