專利名稱：一種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及化工領(lǐng)域，主要是一種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法。
背景技術(shù)：
化石能源的大量消耗，不僅導(dǎo)致能源形勢(shì)緊張，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。開發(fā)新能源是增加能源供應(yīng)和減少環(huán)境污染的重要途徑之一，氫能作為一種污染零排放的清潔 能源，是發(fā)展新能源的重點(diǎn)方向?？諝庵袣錃夂亢艿颓译y以直接利用，水電解法、煤轉(zhuǎn)化 法和天然氣轉(zhuǎn)化法等傳統(tǒng)的制氫方法存在能耗高和排放二氧化碳等問題，利用工業(yè)廢氣生 制備氫氣，既可以克服上述制氫方法的缺點(diǎn)，又可以變廢為寶。我國每年產(chǎn)生的電石爐尾氣超過150億立方米，處置方式基本為直接排放或點(diǎn)火 炬，每年因此損失的能源相當(dāng)于240萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)向大氣中排放1200萬噸的CO2和90 多萬噸的粉塵，不僅浪費(fèi)了大量能源，也造成了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染。電石爐尾氣的成分復(fù) 雜，主要成分有75% 90%的C0、2% 10%的H2、2% 4%的CH4,另外還有硫化物、磷 化物、碳化物、鈣鎂氧化物、煤焦油等十幾種成份。由于電石爐尾氣具有含塵量大、出爐溫 度高、易析出焦油、易燃易爆、成分復(fù)雜、氣體壓力小等特點(diǎn)，無論輸送還是凈化的難度都很 大。雖然可以通過旋風(fēng)分離、靜電除塵、多級(jí)布袋除塵等手段，使電石爐尾氣中粉塵的含量 降至20mg/m3，C0的含量提升至85%以上。但若要進(jìn)一步分離其中的C0、CH4、H2等組份，使 其變成可生產(chǎn)合成氨和甲醇等化工產(chǎn)品的原料氣，不僅投資大，運(yùn)行成本高，而且可供選擇 的成熟技術(shù)很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法， 該方法在利用電石爐尾氣主要成份CO與熔融狀態(tài)的堿反應(yīng)制備氫氣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣的 凈化，降低對(duì)環(huán)境的污染，并可回收碳酸鹽。方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)條件溫和，可控性高，具有廣泛 的工業(yè)應(yīng)用前景。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法， 包括如下步驟(1)、對(duì)電石爐的尾氣進(jìn)行除塵預(yù)處理，除塵后的電石爐尾氣通入溫度為350 600°C的熔融堿中，并通入惰性氣體作為保護(hù)氣；尾氣中的CO與熔融堿發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣， 同時(shí)，尾氣中所含的焦油等有機(jī)物在反應(yīng)的高溫下裂解生成低碳烴類，而尾氣中的硫化物、 氰化物等有害成份被熔融堿吸收；(2)、電石爐尾氣與熔融態(tài)的堿反應(yīng)生成的混合氣體，主要含H2、N2, CH4等氣體，將 混合氣體送變壓吸附提氫裝置，通過吸附塔高壓吸附和低壓解吸，提純得到高純度的產(chǎn)品 氫氣，吸附壓力范圍在0.4 IMPa，吸附劑為活性炭與5A沸石分子篩的組合吸附劑，體積比 為 1 1 ；(3)、反應(yīng)后的熔融堿殘液進(jìn)行熔融結(jié)晶處理，將熔融堿殘液輸送至結(jié)晶器，逐步降低殘液的溫度，使產(chǎn)品晶體在管壁結(jié)晶析出，分離得到碳酸鹽副產(chǎn)物，結(jié)晶操作溫度范圍在 400 600"C。所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?。熔融態(tài)的堿加入量800 lOOOg，尾氣通入量為40 50L/h。 熔融態(tài)的堿為NaOH、KOH、LiOH, RbOH, CsOH熔融堿的一種，或任意兩種以上的混合物。本發(fā)明的原理是將電石爐尾氣中的CO與熔融堿反應(yīng)生成H2，其反應(yīng)如下or+co = coor2C00F = C2O42^H2C2O42- = CO32^CO總反應(yīng)為20!T+C0= CO廣+CO本發(fā)明有益的效果是1、熔融堿既是熱載體，又是反應(yīng)物；2、工藝條件相對(duì)溫和、裝置簡(jiǎn)潔，可以在多種壓力下操作，可控性高；3、利用了電石爐尾氣中的CO為原料制備H2，變廢為寶，同時(shí)處理了尾氣中的其它 污染物；4、回收碳酸鹽副產(chǎn)物，既固定了 C02，又充分利用了資源，并提高了經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明所采用的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明本發(fā)明所述的這種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，包括如下步驟(1)、對(duì)電石爐的尾氣進(jìn)行除塵預(yù)處理，除塵后的電石爐尾氣通入溫度為350 600°C的熔融堿中，并通入惰性氣體作為保護(hù)氣，惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?；尾氣中的CO與 熔融堿發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，同時(shí)，尾氣中所含的焦油等有機(jī)物在反應(yīng)的高溫下裂解生成低 碳烴類，而尾氣中的硫化物、氰化物等有害成份被熔融堿吸收；熔融態(tài)的堿加入量800 lOOOg，尾氣通入量為40 50L/h。熔融態(tài)的堿為NaOH、K0H、Li0H、Rb0H、CsOH熔融堿的一種，或任意兩種以上的混合物。(2)、電石爐尾氣與熔融態(tài)的堿反應(yīng)生成的混合氣體，主要含H2、N2, CH4等氣體，將 混合氣體送變壓吸附提氫裝置，通過吸附塔高壓吸附和低壓解吸，提純得到高純度的產(chǎn)品 氫氣，吸附壓力范圍在0.4 IMPa，吸附劑為活性炭與5A沸石分子篩的組合吸附劑，體積比 為 1 1 ；(3)、反應(yīng)后的熔融堿殘液進(jìn)行熔融結(jié)晶處理，將熔融堿殘液輸送至結(jié)晶器，逐步 降低殘液的溫度，使產(chǎn)品晶體在管壁結(jié)晶析出，分離得到碳酸鹽副產(chǎn)物，結(jié)晶操作溫度范圍 在 400 600"C。本發(fā)明所采用的裝置如圖1所示，其中有攪拌裝置(包括攪拌電機(jī)1和攪拌槳8)，反應(yīng)器(包括容器筒體9和頂蓋10)，加熱夾套3，原料氣進(jìn)氣管6，產(chǎn)品氣出氣管2，氣體分 布器7，殘液排放管5，熔融堿4。實(shí)施例1 以NaOH為加熱介質(zhì)，將反應(yīng)器加熱到400°C，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，流量100. OL/h，之 后向熔融NaOH中通入CO。經(jīng)氣相色譜分析，當(dāng)CO流量由6. OL/h逐步增加至24. OL/h，尾 氣中的氫氣體積含量由0. 5%增加至5. 0%，氫氣體積流量由0. 5L/h增加至5. 2L/h。實(shí)施例2以KOH為加熱介質(zhì)，將反應(yīng)器加熱到400°C，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，流量100. OL/h,之后 向熔融KOH中通入C0。經(jīng)氣相色譜分析，當(dāng)CO流量由6. 0L/h逐步增加至24. 0L/h，尾氣中 的氫氣體積含量由1. 5%增加至15. 8%，氫氣體積流量由1. 5L/h增加至18. 8L/h。實(shí)施例3 以質(zhì)量比1 1的Na0H、K0H為加熱介質(zhì).將反應(yīng)器加熱到400°C，通入氮?dú)獗Ｗo(hù) 氣，流量100. 0L/h，之后向熔融的Na0H、K0H混合鹽中通入C0。經(jīng)氣相色譜分析，當(dāng)CO流量 由6. 0L/h逐步增加至24. 0L/h，尾氣中的氫氣體積含量由1. 5%增加至10. 0%，氫氣體積流 量由1. 5L/h增加至11. lL/h。除上述實(shí)施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要 求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、對(duì)電石爐的尾氣進(jìn)行除塵預(yù)處理，除塵后的電石爐尾氣通入溫度為350～600℃的熔融堿中，并通入惰性氣體作為保護(hù)氣；(2)、電石爐尾氣與熔融態(tài)的堿反應(yīng)生成的混合氣體，將混合氣體送變壓吸附提氫裝置，通過吸附塔高壓吸附和低壓解吸，提純得到高純度的產(chǎn)品氫氣，吸附壓力范圍在0.4～1MPa，吸附劑為活性炭與5A沸石分子篩的組合吸附劑；(3)、反應(yīng)后的熔融堿殘液進(jìn)行熔融結(jié)晶處理，將熔融堿殘液輸送至結(jié)晶器，使產(chǎn)品晶體在管壁結(jié)晶析出，分離得到碳酸鹽副產(chǎn)物，結(jié)晶操作溫度范圍在400～600℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，其特征是所述惰性氣體 為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，其特征是熔融態(tài)的堿加 入量800 1000g，尾氣通入量為40 50L/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，其特征是熔融態(tài)的 堿為NaOH、KOH、LiOH、RbOH、CsOH熔融堿的一種，或任意兩種以上的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用電石爐尾氣制備氫氣的方法，包括如下步驟(1)除塵后的電石爐尾氣通入溫度為350～600℃的熔融堿中，并通入惰性氣體作為保護(hù)氣；(2)電石爐尾氣與熔融態(tài)的堿反應(yīng)生成的混合氣體，將混合氣體通過吸附塔高壓吸附和低壓解吸，提純得到高純度的產(chǎn)品氫氣，(3)反應(yīng)后的熔融堿殘液進(jìn)行熔融結(jié)晶處理，將熔融堿殘液輸送至結(jié)晶器，使產(chǎn)品晶體在管壁結(jié)晶析出，分離得到碳酸鹽副產(chǎn)物。本發(fā)明有益的效果是1、熔融堿既是熱載體，又是反應(yīng)物；2、工藝條件相對(duì)溫和、裝置簡(jiǎn)潔，可以在多種壓力下操作，可控性高；3、利用了電石爐尾氣中的CO為原料制備H2，變廢為寶，同時(shí)處理了尾氣中的其它污染物。
文檔編號(hào)C01B3/50GK101837954SQ201010177358
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者計(jì)建炳 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)