[发明专利]一种电石炉气联产合成天然气和食品级二氧化碳的工艺

说明书

技术领域

    本发明属于工业尾气回收利用领域，具体为一种电石炉气联产合成天然气和食品级二氧化碳的工艺。

 

背景技术    

我国是世界第一大电石生产国，2011年电石产能2500万吨，占全球总产能的90.9%，产量1738万吨。电石生产的核心设备是电石炉，从电石生产的原理和结构区分，电石炉分为密闭式电石炉和开放式电石炉。每生产1吨电石，开放式电石炉产生9000～12000m³含尘烟气，密闭式电石炉产生400～600m³含尘电石炉气。

开放电石炉排放的烟气中99%为空气，无利用价值。密闭电石炉气文献报道（孔瑞.电石炉气的净化和利用[J]，河南化工，2010，27（1）:25-29）组成为CO：70～95%，H₂：2.5～10%，CO₂：2.5～3.5%，O₂：0.52～0.6%，CH₄：2～4%，N₂：1～2%，同时含有焦油、H₂S 、COS、CS₂、噻吩、硫醇、PH₃、NH₃、AsH₃、HCN等杂质。

电石生产反应原理是炭素材料（一般为兰炭）和石灰发生反应，生成炭化钙（电石）和一氧化碳（CO）。电石实际生产中，由于兰炭风干不彻底，电石生产中在高温下产生大量H₂，另一方面，电石炉气在进气柜前布袋除尘多采用氮气反吹，致使炉气组分波动较大。如宁夏石嘴山市某电石生产企业的密闭电石炉气组分为：CO：50～75%，H₂：17～28%，CO₂：1.5～6%，O₂：0.5～2%，CH₄：0.5～1.5%，N₂：6～14%，同时含有焦油、H₂S、COS、CS₂、PH₃、NH₃、AsH₃、HCN等杂质。

目前我国电石炉气的利用率仅10％，绝大部分被直接排放或“点天灯”，造成大量的资源浪费和环境污染。《电石行业“十二五”发展规划》提出，到2015年控制电石产能在2800万吨左右，大型密闭式电石炉比重提高到80%以上，基本实现电石炉气综合利用的目标。预计到2015年我国电石产量2400万吨，按密闭式电石炉占80%计，其产量超过1920万吨，副产的电石炉气总量超过76亿Nm³，以CO浓度50～75%，H₂浓度17～28%计算，可制得20～28亿Nm³的纯甲烷，产生巨大的经济和社会效益。

我国常规天然气资源量约为35-38万亿Nm³，占世界总量的2%；其中可采资源量10-12万亿Nm³，人均天然气剩余可采储量仅相当于世界平均水平的6%。天然气作为一种优质清洁能源，目前在我国一次能源消费中的比重仅为3.9%，远远低于世界23.7%的平均水平。

随着城市化的发展，我国天然气消费增速超过产量增速，进口量逐年增加。2010年我国天然气消费量达到1072亿Nm³，进口天然气166亿Nm³。据国务院发展研究中心预测，到2015年我国天然气消费量将增加到1500亿Nm³，需进口400亿Nm³；到2020年消费量增加到3000亿Nm³，届时约有40%依赖进口。近年来国家鼓励非常规天然气的开发和生产，包括开展煤层气、垃圾填埋气、页岩气、焦炉气等制备非常规天然气的研究和开发，以弥补天然气需求的不足。

根据电石炉气的组分特点，将其制备成非常规天然气，同时副产食品级CO₂，在经济上和技术上均是可行的。

食品级CO₂ 主要用于啤酒和碳酸饮料行业、烟草行业、食品保鲜及CO₂超临界萃取技术领域。