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01.技術(shù)名稱
合成氨液氮洗尾氣凈化及資源化利用技術(shù)
02.適用范圍
化工、冶金、航天氣化爐等行業(yè)廢氣中含化學(xué)能低熱值氣體的凈化及資源化。
03.技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)原理
合成氨液氮洗尾氣經(jīng)催化氧化轉(zhuǎn)化后獲得的高溫惰性氣體可用于造氣磨煤過程煤粉干燥氣，為避免催化劑快速燒結(jié)和實現(xiàn)設(shè)備管道常規(guī)化(直接催化氧化溫度可達 900℃)，需轉(zhuǎn)移部分反應(yīng)后熱量及控氧氧化避免過度氧化。為精確調(diào)溫和實現(xiàn)煤粉干燥指標要求，催化劑需具有低溫高活性和在CH4、CO積炭動力學(xué)活躍區(qū)域具有強抗積碳能力。基于此，研制了液氮洗尾氣分段催化氧化專用催化劑，開發(fā)了液氮洗尾氣控氧催化氧化耦合反應(yīng)后熱的惰性氣體用于煤粉干燥氣資源化利用新工藝(如圖1和圖2所示)，液氮洗尾氣催化氧化后熱的惰性氣體可替代合成氣補充氮氣燃燒產(chǎn)生的熱惰性氣體，大量節(jié)約了合成氣。
主要工藝參數(shù)：含化學(xué)能尾氣熱值500kJ/m3～1800kJ/m3，反應(yīng)溫度400℃～650℃，催化劑耐短時熱沖擊溫度750℃，裝置低限運行溫度大于250℃。
圖1 項目工藝簡圖
圖2 三段催化氧化工藝
主要創(chuàng)新點
(1)研發(fā)了催化劑表面性質(zhì)調(diào)控、毒性雜質(zhì)組分選擇固定位置構(gòu)建、貴金屬絡(luò)合分散、原位炭化固定燒結(jié)穩(wěn)定貴金屬系列技術(shù)，突破了含化學(xué)能低熱值氣體催化氧化所需的貴金屬催化劑制備技術(shù)瓶頸。
(2)首創(chuàng)了液氮洗尾氣分段催化氧化及資源化利用新工藝，開辟了將控氧催化氧化后熱的惰性氣體用于磨煤階段煤粉干燥利用的新途徑。
04.污染治理或環(huán)境修復(fù)效果
尾氣中CO、H2和CH4等組分均可被催化凈化為H2O和CO2，轉(zhuǎn)化效率接近100%。排氣出口CO濃度<120mg/m3，H2濃度<2mg/m3。以30000m3/h尾氣凈化為例，年減排液氮洗尾氣2.4億m3，年減排CO2約1.2萬t。
05.技術(shù)示范情況
該技術(shù)已在云南天安化工有限公司、云南大為制氨有限公司示范應(yīng)用。2018年在云南天安化工有限公司建立了全球首套全氣量液氮洗尾氣催化凈化及資源化利用工業(yè)裝置，規(guī)模30000m3/h。設(shè)備已穩(wěn)定運行超過5年，關(guān)鍵指標及各性能參數(shù)均滿足設(shè)計要求，廢氣凈化及資源化效率近100%，排氣出口CO濃度<120mg/m3，H2未檢出。分段氧化催化劑可循環(huán)回收使用，系統(tǒng)集成度高，無廢水和固體廢物產(chǎn)生。
06.投資估算
以30000m3/h尾氣凈化工程為例，工程投資2380.5萬元。其中固定資產(chǎn)1481.5萬元，其他(無形資產(chǎn)、催化劑、試驗費用等)899萬元。
07.投資回收期
以30000m3/h尾氣凈化工程為例，稅前的投資回收期1.5年，稅后的投資回收期2年。
08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
該技術(shù)可減少含化學(xué)能低熱值氣體排放導(dǎo)致的資源浪費和環(huán)境污染，推動化工、冶金行業(yè)低熱值氣體凈化及資源化利用，實現(xiàn)節(jié)能減排，契合國家“碳達峰、碳中和”的重大戰(zhàn)略需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
原標題：國家綠色低碳先進技術(shù)成果 |(二十七)合成氨液氮洗尾氣凈化及資源化利用技術(shù)
