专利名称：一种甲酸钠生产用原料气的制备方法
技术领域：
本发明涉及甲酸钠生产技术领域，具体涉及一种甲酸钠生产用原料气的制备方法。
背景技术：
目前在甲酸钠生产领域，在制备甲酸钠生产用原料气CO时，常用的制备方法为，以焦炭为原料，氧气和二氧化碳为气化剂，采用固定床部分氧化还原法连续气化制CO气，其主要反应如下
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C+02=C02+394. 5KJ/mol (I)C+C02=2C0-168. 5KJ/mol (2)C+1/202=C0+112.9KJ/mol (3)。反应主要按式(I)和式(2)进行，反应(I)和反应(3)为氧化反应，是强放热过程，反应(2)为还原反应,为吸热反应。长期以来，人们一直认为以煤炭为原料制备原料气CO是中国甲酸钠产业落后于国际水平的重要标志，因此在20世纪80年代末、90年代初，全国掀起了一次煤改油的浪潮，事后证明此次技改完全失败，且造成了极大的经济损失。通过深入分析，很多专家认为，中国的甲酸钠产业要具备国际市场的竞争力，还应走以煤炭为原料的路子，因为中国的硬煤价格低，约为欧洲硬煤价格的二分之一，生产成本低，制得的甲酸钠产品价格低，具有较大的市场竞争力。经过几十年的发展，我国甲酸钠工业的总规模目前已达到世界第一，甲酸钠生产装置的规模也不断扩大，甲酸钠行业取得了长足发展。但是，原料煤供应不足问题也越来越凸显，成为甲酸钠行业面临的亟待解决的问题之一。我国煤炭资源丰富，劳动力价格相对低廉，煤炭的市场价格长期低于国际市场，以煤炭为原料的甲酸钠装置是我国甲酸钠工业的基础，目前已占甲酸钠生产总量的65%以上，今后市场份额还将进一步扩大。我国用于甲酸钠生产的块煤主要产自山西晋城、阳泉、贵州等地，年耗用量高达40000kt以上，随着甲酸钠工业的高速发展，原料煤供应不足问题日益突出，原料煤价格大幅度上涨，造成甲酸钠成本升高，推动了甲酸钠价格的上涨。近年来，出现了富氧连续气化技术，可实现块煤、型煤的连续气化，给甲酸钠工业带来了革命性的进步。由于采用连续富氧气化技术，造气炉产气能力可以提高I I. 5倍，使甲酸钠的后续系统具备改造扩大生产规模的前提条件，将迎来甲酸钠工业一次大的发展。现有的造气炉大多是以煤为原料来制取原料气，目前制取原料气的方法主要有固定层间歇气化法、固定层连续气化法、沸腾层气化法、气流层气化法等，以上方法存在很多弊端，工艺复杂，操作人员多、劳动强度大，对原材料煤的要求高，产能低，原料煤燃烧不彻底，灰渣残碳量高，并且上吹带出物多，对环境污染极大。现在我国正在大力提倡节能降耗、环保等一切有利于国家、企业生产系统技术研发和改造的措施，为可持续发展和社会环保创造有利的条件，因此如何实现甲酸钠生产领域节能、清洁生产，是急待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲酸钠生产用原料气的制备方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种甲酸钠生产用原料气的制备方法，该制备方法为将由富氧空气和CO2组成的混合气连续通入800 1200°C的燃料层进行反应，制得甲酸钠生产用原料气。进一步的，所述富氧空气为氧气体积百分比含量大于90%的空气。所述混合气中，富氧空气和CO2的体积比为富氧空气体积C02体积=1:1. 8 1:2. 2。CO2除参加反应外，还起载热体作用和调节温度作用，可控制燃料层燃烧的最高温度在灰熔点(T2)以下，防止灰渣结块。根据气化理论和经验以及实烧实验与生产实践证明，CO2的用量要远远大于参与反应的理论量，过量的CO2可缓和稳定气化温度，将最高气化温度控制在允许的范围内。本发明通过富氧空气和CO2体积比的选择，达到了将反应温度控制在800 1200°C范围内的目的，且制得的甲酸钠生产用原料气中CO的体积百分比浓度高， 可达60 75%。所述混合气的流量为2000 3500Nm3/h。所述燃料层为焦炭燃料层或兰炭燃料层。所述燃料层的厚度为3. 9 4. lm。所述制得的甲酸钠生产用原料气的主要成分是CO气体，其中CO的体积百分比浓度为60 75%。CO与NaOH反应制得甲酸钠产品，反应式为C0+Na0H=HC00Na。甲酸钠生产用原料气的制备方法，具体包括以下步骤(I)将粒径为20 65mm的焦炭球或兰炭加入气化炉内，由富氧空气和CO2组成的混合气连续通入所述气化炉内，所述混合气与800 1200°C的焦炭燃料层或兰炭燃料层进行反应，制得气化炉粗炉气；(2)所述气化炉粗炉气经旋风除尘器除尘，之后进入废热锅炉回收热量，然后再进入洗气塔进行降温处理，温度降至45°C以下，然后进行脱硫处理，脱硫处理后的气体再进行压缩；(3)压缩后的一部分气体送去进行脱碳提纯处理，另一部分气体进行变换处理，将气体中的CO转化为CO2，然后再提氢处理，经提氢处理后得到的气体返回所述气化炉使用，提取的氢气用于PVC生产，脱碳提纯处理得到的气体即为甲酸钠生产用原料气，脱碳提纯得到的二氧化碳气体返回所述气化炉使用。本发明提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法，提升了制气气化过程效率，并降低了原料煤的消耗，达到了节能的目的，同时可降低工人的劳动强度，成功弥补了甲酸钠行业技术落后的现实状况，具有重要的引领和示范作用，具有广泛的应用前景。本发明提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法具有以下优点(I)对原料煤的灰熔点的要求相对较低，可以采用一部分灰熔点较低的煤，大大降低了原料的成本；(2)由于风量大幅减少，因此带出物也大大减少，一般只有间歇制气的三分之一，烧型煤等劣质煤时优势更加明显，只有不到四分之一，带出物可以控制在入炉煤的2%以下；(3)灰渣残碳大幅降低，间歇制气正常灰渣残碳一般为20%左右，而本发明制备方法的灰渣残碳可以达到10%以下，节约了生产成本；(4)原料煤耗大幅度下降，消耗约为0. 25吨/吨甲酸钠；(5)型煤制气气化过程总效率为77. 9%，而块煤间歇制气为66. 5%左右，采用本发明方法进行型煤富氧连续制气效率达到90%，制气效率大大提高；(6)采用本发明甲酸钠生产用原料气的制备方法制备的原料气进行甲酸钠生产，甲酸钠的产能可达到10万吨/年，生产效率高，且甲酸钠成品的纯度高，含水量低，耗能低。本发明提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法经实验应用表明，原料煤用量明显下降，污染小，生产效率高，人力和环保等方面也得到了很大的改善，达到了节能降耗、安全环保、稳定运行的目的，为甲酸钠生产企业创造了很大的效益，也为实现安全型环保型节约型的绿色化工企业奠定了坚实的基础，具有广阔的推广应用前景。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例I本实施例提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法，包括以下步骤(I)将粒径为20 65mm的焦炭球加入气化炉内，富氧空气和CO2组成的混合气以2000Nm3/h的流量连续通入气化炉内，其中富氧空气为氧气体积百分比含量为90%的空气，混合气中富氧空气和CO2的体积比为富氧空气体积C02体积=1:2. 2，在气化炉内，混合气与800 1200°C的焦炭燃料层进行反应，焦炭燃料层的厚度为3. 9m，制得气化炉粗炉气；(2)气化炉粗炉气经旋风除尘器除尘，之后进入废热锅炉回收热量，然后再进入洗气塔进行降温处理，温度降至45°C，然后进行脱硫处理，脱硫处理后的气体再进行压缩；(3)压缩后的一部分气体送去进行脱碳提纯处理，另一部分气体进行变换处理，将气体中的CO转化为CO2，然后再提氢处理，经提氢处理后得到的气体返回气化炉使用，提取的氢气用于PVC生产，脱碳提纯处理得到的气体即为甲酸钠生产用原料气，制得的甲酸钠生产用原料气中CO的体积百分比浓度为70%，脱碳提纯得到的二氧化碳气体返回气化炉使用。实施例2本实施例提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法，包括以下步骤(I)将粒径为20 65mm的兰炭加入气化炉内，富氧空气和CO2组成的混合气以3500Nm3/h的流量连续通入气化炉内，其中富氧空气为氧气体积百分比含量为95%的空气，混合气中富氧空气和CO2的体积比为富氧空气体积CO2体积=1:2，在气化炉内，混合气与800 1200°C的焦炭燃料层进行反应，焦炭燃料层的厚度为4. lm，制得气化炉粗炉气；(2)气化炉粗炉气经旋风除尘器除尘，之后进入废热锅炉回收热量，然后再进入洗气塔进行降温处理，温度降至42°C，然后进行脱硫处理，脱硫处理后的气体再进行压缩；(3)压缩后的一部分气体送去进行脱碳提纯处理，另一部分气体进行变换处理，将气体中的CO转化为CO2，然后再提氢处理，经提氢处理后得到的气体返回气化炉使用，提取的氢气用于PVC生产，脱碳提纯处理得到的气体即为甲酸钠生产用原料气，制得的甲酸钠生产用原料气中CO的体积百分比浓度为70%，脱碳提纯得到的二氧化碳气体返回气化炉使用。实施例3本实施例提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法，包括以下步骤(I)将粒径为20 65mm的兰炭加入气化炉内，富氧空气和CO2组成的混合气以3000Nm3/h的流量连续通入气化炉内，其中富氧空气为氧气体积百分比含量为91%的空气，混合气中富氧空气和CO2的体积比为富氧空气体积CO2体积=1:1. 8，在气化炉内，混合气与800 1200°C的焦炭燃料层进行反应，焦炭燃料层的厚度为4. 0m，制得气化炉粗炉气；(2)气化炉粗炉气经旋风除尘器除尘，之后进入废热锅炉回收热量，然后再进入洗气塔进行降温处理，温度降至37°C，然后进行脱硫处理，脱硫处理后的气体再进行压缩；(3)压缩后的一部分气体送去进行脱碳提纯处理，另一部分气体进行变换处理，将 气体中的CO转化为CO2，然后再提氢处理，经提氢处理后得到的气体返回气化炉使用，提取的氢气用于PVC生产，脱碳提纯处理得到的气体即为甲酸钠生产用原料气，制得的甲酸钠生产用原料气中CO的体积百分比浓度为70%，脱碳提纯得到的二氧化碳气体返回气化炉使用。以年产10万吨甲酸钠生产装置为试验装置，采用本发明实施例2提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法进行了甲酸钠生产试验。单纯以焦炭为原料时，年产10万吨甲酸钠消耗焦炭4. 39万吨，采用本发明实施例2提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法制备原料气进行甲酸钠生产，年产10万吨甲酸钠消耗焦炭3. 16万吨，年节约焦炭12300吨。焦炭价格按1600元/吨计，年节焦炭收入达到1968万元，生产成本显著下降。
权利要求
1.一种甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，将由富氧空气和CO2组成的混合气连续通入800 1200°C的燃料层进行反应，制得甲酸钠生产用原料气。
2.根据权利要求I所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述富氧空气为氧气体积百分比含量大于90%的空气。
3.根据权利要求I或2所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述混合气中，富氧空气和CO2的体积比为富氧空气体积C02体积=1:1. 8 1:2. 2。
4.根据权利要求3所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述混合气的流量为2000 3500Nm3/h。
5.根据权利要求I所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述燃料层为焦炭燃料层或兰炭燃料层。
6.根据权利要求I或5所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述燃料层的厚度为3. 9 4. lm。
7.根据权利要求I所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，所述制得的甲酸钠生产用原料气中CO的体积百分比浓度为60 75%。
8.根据权利要求I所述的甲酸钠生产用原料气的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将粒径为20 65mm的焦炭球或兰炭加入气化炉内，由富氧空气和CO2组成的混合气连续通入所述气化炉内，所述混合气与800 1200°C的焦炭燃料层或兰炭燃料层进行反应，制得气化炉粗炉气； (2)所述气化炉粗炉气经旋风除尘器除尘，之后进入废热锅炉回收热量，然后再进入洗气塔进行降温处理，温度降至45°C以下，然后进行脱硫处理，脱硫处理后的气体再进行压缩； (3)压缩后的一部分气体送去进行脱碳提纯处理，另一部分气体进行变换处理，将气体中的CO转化为CO2，然后再提氢处理，经提氢处理后得到的气体返回所述气化炉使用，提取的氢气用于PVC生产，脱碳提纯处理得到的气体即为甲酸钠生产用原料气，脱碳提纯得到的二氧化碳气体返回所述气化炉使用。
全文摘要
本发明公开了一种甲酸钠生产用原料气的制备方法，该制备方法为将由富氧空气和CO2组成的混合气连续通入800～1200℃的燃料层进行反应，制得甲酸钠生产用原料气。本发明提供的甲酸钠生产用原料气的制备方法经实验应用表明，原料煤用量明显下降，污染小，生产效率高，人力和环保等方面也得到了很大的改善，达到了节能降耗、安全环保、稳定运行的目的，为甲酸钠生产企业创造了很大的效益，也为实现安全型环保型节约型的绿色化工企业奠定了坚实的基础，具有广阔的推广应用前景。
文档编号C10J3/72GK102703120SQ20121018844
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者卞平官, 杨勇, 杨小林, 熊俊, 王中华, 王灵泉, 胡献忠 申请人:内蒙古宜化化工有限公司