电石炉气在循环经济中的综合利用

文学峰

摘 要： 電石是有机化工的基础原料，由它制得的乙炔可生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭黑等一系列数千种有机产品。在国内电石行业，无论是全密闭式电石炉、内燃式半密闭电石炉还是开放式电石炉，其尾气一直以来没有得到很好的利用，有的甚至直接放空烧掉，造成了资源的极大浪费。

关键词： 电石炉气;循环经济;综合利用

【中图分类号】X701     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.136

电石生产属于高能耗、高污染、高排放行业，自身要消耗大量的电能，而且排放出大量的尾气（CO）。据资料统计，我国每年产生的电石炉尾气超过150亿m3，目前很多企业仍然将电石炉尾气以点燃火炬的形式排放，对大气环境污染特别严重，同时，造成能源的大量浪费。目前每年产生的电石渣（干渣） 近500 万吨，这对环境造成了很大的污染。

1 电石炉气利用价值

从电石炉气成分可以看出，炉气中含有大量的c0和H2，是很好的燃料和化工原料，利用好这部分气体可以产生巨大的经济效益和社会效益。以我国电石产量2500万吨计算，副产的电石炉气总量达到100亿Nm3左右，如能全部回收，可得到约75亿Nm3C0和7.5亿Nm3 H2。因此，炉气净化利用对实现能源回收利用、降低生产成本、提高经济效益，都具有重要的意义。炉气中含尘量大，具有黏、轻、细、不易捕集等特点;炉气内含微量焦油，它在温度大于225℃时呈气态.在温度小于225℃时容易析出，会使除尘布袋黏结堵塞;炉气本身温度很高，同时含有难以除净的大量粉尘，治理难度比较大，在利用前需要对炉气进行充分的净化处理。

2 电石炉气在循环经济中的综合利用

2.1 综合利用基本途径。大型密闭电石生产中产生出高温炉气400～600℃，主要成分CO。其主要化学反应方其中CO约占气体总量的75～85%，炉气的成分取决于石灰的品质，石灰的煅烧程度至关重要。而采用大型密闭式电石炉生产每吨电石一般副产炉气450Nm3 左右，折合标煤约0.17 吨，可满足生产1 吨石灰所需的能源。电石炉尾气稳定后，其热值比较高，利用价值极高。所以，在电石生产中，配有套筒石灰窑装置，将所产生的炉气CO经过除尘、净化、冷却后送往石灰窑作为燃料使用，变废为宝，不仅实现了资源的有效利用，而且保护环境，实现了尾气的有效利用。气烧石灰窑是以CO作为燃料煅烧石灰石，气体在窑内分布均匀，煅烧石灰活性高、反应性能好，产量高、能耗低。同时，保证了电石生产稳定的高质量石灰原料，炉况稳定，电极易操作，电耗低。石灰窑尾气烘干碳材大型密闭电石炉，对原料的水分要求非常严格。因此，合格水分的炭材可以提高电石炉的稳定性，同时能防止发生电极事故。传统的兰碳干燥采用旋转式烘干机，用煤炭作燃料，工艺非常成熟。缺点就是在干燥过程中要消耗大量的煤炭，碳材停留时间短，烘干效果不佳，并且物料在回转过程中破损率非常高，会产生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窑烘干炭材，并利用石灰窑高温尾气（一般350～400℃） 的余热干燥碳材，可将20%的炭材水分干燥到1%以内。由于在炭材干燥过程中采用箱式烘干机，碳材在箱体内为静态烘干，物料在箱内停留时间较长，烘干效果好，破损率小，大大提高了炭材的利用率。将石灰窑燃烧的余热尾气，通过气体输送管道引至炭材烘干，作为烘干碳材的预热能量，可节省煤炭燃料，从而降低生产成本。

2.2 电石渣制水泥。电石渣是制取乙炔气、PVC 等产品时产出的废渣，其主要成分是为Ca（OH）2，CaO含量高达65%～70%，还有少量的二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化镁、硫化物、磷化物等。据资料统计，国内每年产生的电石渣高达2.4×108t，电石渣广泛用在水泥、建筑、化工、冶金等行业。电石渣呈强碱性，pH>13，含有少量硫化物、磷化物有害物质。传统的电石渣处理方法主要是择地堆放或填埋，不仅占土地资源，污染环境，而且容易被风吹起四处飞溅，形成粉尘产生二次污染。所以，如何合理利用废弃电石渣，减少环境污染，节约资源是当务之急。电石渣的主要成分是氧化钙，我公司用电石废渣代替石灰石作为原料生产水泥，有效抑制电石渣对环境造成的严重污染，实现了资源的综合利用，降低原料成本。乙炔工序是以电石为原料，在干法制取乙炔气体的过程中会产生很多的电石渣副产物。将原料磨完后直接入旋风预热器，经预热水分达到12 ～15%后与其它原料一同配料，再采用烘干能力强的立窑尾气对这种高湿生料进行烘干粉磨，预热器出来后入回转窑烧成水泥熟料。而我项目以电石渣为原料，采用新型干法生产水泥，能耗低，生产规模大，电石配比高。利用电石渣替代石灰石生产水泥不仅很好地利用电石废渣，而且将少了传统制水泥对石灰石原料的消耗，使石灰石资源的利用价值进一步提高，同时减少环境污染。利用1吨电石渣可节省1.28吨石灰石，减少CO2气体排放0.56吨，也可以增加吸收窑尾废气SO2气体减少其排放。

2.3 电石规模的影响虽然电石炉气作为合成气原料，无论从投资上还是运行成本都较煤制气路线要低很多，但要利用好电石炉气还要看电石装置规模的大小。例如，利用电石炉气生产甲酸钠，10万吨/年电石可配套7万吨/年甲酸钠装置;而利用电石炉气生产合成氨、甲醇、乙二醇等高附加值的化工产品，10万吨/年电石仅能配套3.6万吨/年甲醇或合成氨装置。如此小的化工装置很难产生经济效益，相当于利用了电石炉气的资源，但在配套建设的化工装置上多消耗了能源，使电石炉气回收利用的社会、经济、环保、节能效益大打折扣。因此，利用电石炉气必须要考虑电石装置规模。目前从新疆、内蒙等地电石企业来看，规模一般都在60万吨/年以上，如新疆天业电石产能己达到200万吨/年以上，这样的规模可以为化工生产提供足够的原料气。所以，若新建碳一化工项目无充足的电石炉气，可考虑与周边大型电石企业合作，由电石企业向化工企业提供电石炉气，从而实现资源互补，循环利用。

电石行业坚持走低投入、低消耗、低排放、高利润的能源综合利用型的发展之路，把发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型的企业，是当今社会发展的需要。

参考文献

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[3] 牛云辉，封培然.电石渣的应用现状[J].中国氯碱，2017（11）：35-37.