煤化工尾氣中含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氫氣等氣體組分，這些氣體是化工、電子、能源、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)原料。由于尾氣回收技術(shù)開發(fā)受上游氣源條件(需依托煤化工企業(yè)，擁有較穩(wěn)定的氣源)、氣源特點(diǎn)(組分變化、成分復(fù)雜、分離難度大)等因素限制，目前國(guó)內(nèi)該類尾氣回收技術(shù)水平較為落后。隨著國(guó)家節(jié)能減碳、綠色發(fā)展的政策導(dǎo)向以及行業(yè)污染限制，煤化工企業(yè)必須極盡所能將尾氣“吃干榨凈”，通過回收利用，建立良性的綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)。煤化工尾氣處理及資源化利用技術(shù)推廣應(yīng)用前景十分廣闊。

　　心連心深冷能源股份有限公司煤化工尾氣節(jié)能減碳綜合利用項(xiàng)目，依托心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)，針對(duì)煤化工各個(gè)工段尾氣排放特點(diǎn)進(jìn)行研究，用低溫分離提純技術(shù)通過壓縮、凈化、液化、提純等工序，對(duì)混合氣體進(jìn)行分離純化，同時(shí)生產(chǎn)二氧化碳、干冰、特種氣體(一氧化碳、二氧化硫、羰基硫、甲烷)等。

　　本項(xiàng)目的行業(yè)背景研究主要分為三個(gè)方面：

　　一是國(guó)內(nèi)二氧化碳回收利用技術(shù)現(xiàn)狀。目前工業(yè)上二氧化碳的回收方法主要有吸收法、吸附法、膜分離法和低溫精飽。我國(guó)早前二氧化碳回收方法主要是威特曼流程，威特曼公司在中國(guó)的技術(shù)通常是利用乙烯、合成氨等工廠產(chǎn)生的二氧化碳作為原料氣。原料氣進(jìn)入凈化工廠后進(jìn)行脫水(低壓脫硫)、水洗、壓縮、高壓脫硫脫水、干燥、液化、提純等便可以生產(chǎn)出工業(yè)或食品級(jí)液態(tài)二氧化碳。

　　二是國(guó)內(nèi)外電子特氣技術(shù)現(xiàn)狀。相比較來說，電子特氣的市場(chǎng)規(guī)模并不大，但這些“不起眼”的氣體決定著芯片制程和工藝精度。令人揪心的是，電子特氣長(zhǎng)期被國(guó)際巨頭鉗制，成為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又一卡脖子領(lǐng)域。殘酷的高科技爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，芯片卻是民族工業(yè)之痛。設(shè)備中的光刻機(jī)，芯片材料中的高端光刻膠等，均掌控在國(guó)際廠商手中。電子特氣也不例外，長(zhǎng)期以來幾乎被國(guó)際巨頭壟斷。

　　三是合成氨尾氣制取LNG技術(shù)研究現(xiàn)狀。合成氨工藝作為煤化工最成熟的工藝，技術(shù)水平己經(jīng)相當(dāng)穩(wěn)定，挖潛空間非常狹小。但在合成氨尾氣回收的問題上，各個(gè)工廠歷經(jīng)了多種方法的輪回，從水洗凈氨變壓吸附提氫工藝到膜提氫和無動(dòng)力氨回收，雖然在不斷進(jìn)步，但回收效率仍然不夠高，浪費(fèi)很大。

　　氫氣的回收率至多達(dá)到90%，并且尾氣中的有效氣體成分甲烷，都被送到鍋爐燃燒，回收價(jià)值不高。國(guó)內(nèi)于2012年相繼投產(chǎn)了幾套生產(chǎn)裝置，但由于能耗高、氣源不穩(wěn)定，裝置運(yùn)行效果不佳。河南心連心深冷能源股份有限公司于2013年開發(fā)出合成氨尾氣回收制取LNG技術(shù)，解決了上述問題，并于2014年建成國(guó)內(nèi)首套氮氯混合氣體膨脹制冷回收合成氨尾氣中LNG的裝置，并運(yùn)行成功，能耗低于行業(yè)平均水平。既讓對(duì)合成氨生產(chǎn)有用的氫氣得到了回收利用，又讓以前白白燒掉的甲烷有了更好的用途，液化后充裝作為汽車、輪船的燃料。解決了合成氨尾氣資源回收和環(huán)境保護(hù)的問題。

　　本項(xiàng)目主要有三大創(chuàng)新點(diǎn)：

　　一是項(xiàng)目采用雙塔精餾和熱泵精餾組合工藝生產(chǎn)二氧化碳。設(shè)備高度集成，減少催化氧化脫烴、吸附脫醇、脫水工序，流程大幅簡(jiǎn)化，占地面積小。通過工質(zhì)熱泵精餾、高效板翅換熱器、冷箱技術(shù)及能量梯級(jí)利用的節(jié)能創(chuàng)新，產(chǎn)品純度達(dá)到99.999%以上，且質(zhì)量穩(wěn)定，能耗低于行業(yè)平均水平。

　　二是項(xiàng)目研發(fā)了合成氨尾氣回收制取高純電子氣技術(shù)。項(xiàng)目采用自主研發(fā)的雙塔熱泵精餾、雙級(jí)耦合精餾、鼓泡反應(yīng)與精餾組合工藝等技術(shù)，利用節(jié)能環(huán)保工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)合成氨尾氣中一氧化碳、甲烷、二氧化碳、二氧化硫的資源化利用，生產(chǎn)出電子級(jí)產(chǎn)品(電

　　子級(jí)一氧化碳、電子級(jí)二氧化碳、電子級(jí)二氧化硫、電子級(jí)羰基硫、電子級(jí)甲烷)，產(chǎn)品純度高、能耗低，可替代國(guó)外進(jìn)口。

　　三是首創(chuàng)氮?dú)寤旌蠚馀蛎浿评浠厥蘸铣砂蔽矚庵迫NG工藝。利用裝置自身產(chǎn)生的氮?dú)寤旌蠚庾鳛橹评涔べ|(zhì)，除開車過程外，裝置不需要外補(bǔ)氮?dú)?。根?jù)氣體PVT(壓強(qiáng)、體積、溫度)關(guān)系，通過透平膨脹循環(huán)無級(jí)調(diào)節(jié)制冷設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了制冷負(fù)荷的無級(jí)調(diào)節(jié)。

　　(崔增濤 馬明明)