焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统和方法，其包括直接还原铁竖炉、CO2吸收塔、贫富液换热器、CO2汽提塔、贫液泵和贫液冷却器；所述直接还原铁竖炉的工艺气出口通过管线连通CO2吸收塔的工艺气进口，CO2吸收塔的工艺气出口通过管线连通直接还原铁竖炉的工艺气进口；所述CO2吸收塔的富液出口通过管线连通贫富液换热器的富液进口，贫富液换热器的富液出口通过管线连通CO2汽提塔的进口，CO2汽提塔的出口通过管线连通贫富液换热器的贫液进口；所述贫富液换热器的贫液出口通过管线依次连通贫液泵和贫液冷却器，贫液冷却器的出口通过管线连通CO2吸收塔的贫液进口。本系统和方法既能达到减排效果、又能够高效利用CO2，合理利用焦炉煤气资源。合理利用焦炉煤气资源。合理利用焦炉煤气资源。

【技术实现步骤摘要】
焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种炼钢废气的处理技术，尤其是一种焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统和方法。

技术介绍

[0002]碳排放会给人类生存带来压力逐渐在世界范围内达成共识，我国也出台“双碳”相应政策。钢铁行业历来是排放大户，根据国内外形势，各钢铁企业相继出台减排措施。采用直接还原短流程工艺替代以往高炉长流程工艺减少碳排放的优势充分显现，而其中气基竖炉制备直接还原铁成为首选直接还原冶炼工艺。气基直接还原工艺中Midrex、HYL竖炉方法发展较早，技术已经成熟，成为主流工艺，占所有直接还原90%以上。然而Midrex、HYL竖炉方法以天然气作为还原气体，我国由于天然气资源不足，直接还原多以煤基为主，气基竖炉工艺发展缓慢。
[0003]我国的焦炭产量世界领先，其副产品焦炉煤气发生量巨大。据权威部门统计，现阶段焦炉煤气利用率不高，而且使用方法不够合理。如果能够利用焦炉煤气作为还原气体发展气基竖炉工艺，既能解决天然气资源不足的问题，焦炉煤气又能得到合理利用。
[0004]气基直接还原竖炉工艺，具有特殊的工艺，要求参与还原的气体形成自循环，少量补充新鲜还原气，以达到降低能耗的效果。还原气体自循环过程中，有一个重要环节是必须去除多余的CO2，CO2成分含量过高影响还原剂效果，进而影响直接还原铁质量。
[0005]当前，气基竖炉虽然有CO2脱除工艺，但脱除所得CO2浓度不高；并且均为针对天然气竖炉工艺，焦炉煤气还原竖炉CO2脱出工艺还没有；天然气以甲烷成分为主，焦炉煤气中氢气占比55～60%，在竖炉中与球团发生反应后，产生的废气成分比例均有不同。因此，需要设计一种采用焦炉煤气和气基竖炉制备直接还原铁时CO2脱除系统和工艺，以弥补焦炉煤气竖炉工艺脱CO2领域的空白。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种能有效脱除并处理CO2的焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统；本专利技术还提供了一种焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术系统所采取的技术方案是：其包括直接还原铁竖炉、CO2吸收塔、贫富液换热器、CO2汽提塔、贫液泵和贫液冷却器；所述直接还原铁竖炉的工艺气出口通过管线连通CO2吸收塔的工艺气进口，CO2吸收塔的工艺气出口通过管线连通直接还原铁竖炉的工艺气进口；所述CO2吸收塔的富液出口通过管线连通贫富液换热器的富液进口，贫富液换热器的富液出口通过管线连通CO2汽提塔的进口，CO2汽提塔的出口通过管线连通贫富液换热器的贫液进口；所述贫富液换热器的贫液出口通过管线依次连通贫液泵和贫液冷却器，贫液冷却器的出口通过管线连通CO2吸收塔的贫液进口。
[0008]本专利技术系统还包括有氧化锌床、干燥塔、冷凝器和分离塔；所述CO2汽提塔的排气
口通过管线依次连通干燥塔、冷凝器和分离塔。
[0009]本专利技术系统所述CO2汽提塔还连通有再沸器。
[0010]本专利技术系统所述贫液泵还并联有过滤器。所述贫液泵与过滤器之间的管线或者贫液泵与贫液冷却器之间的管线上连通有贫液补充罐。
[0011]本专利技术方法采用上述的捕集系统，所述方法工艺为：a.所述直接还原铁竖炉的工艺气经CO2吸收塔中含有MDEA的CO2贫液吸收CO2后，返回直接还原铁竖炉，CO2贫液吸收CO2后生成CO2富液；b.所述CO2富液经贫富液换热器换热升温后进入CO2汽提塔，释放CO2后生成CO2贫液；c.所述CO2汽提塔生成的CO2贫液经贫富液换热器与CO2富液换热降温；d.降温后的CO2贫液经贫液泵加压和贫液冷却器冷却后，打入CO2吸收塔吸收工艺气中的CO2。
[0012]本专利技术方法所述步骤b中，CO2汽提塔释放的CO2进入氧化锌床除掉H2S，再利用干燥塔除掉水分，最后进入冷凝器被冷凝液化，得到液态CO2。
[0013]本专利技术方法所述步骤b中，释放CO2后的CO2贫液经再沸器加热后再次回到CO2汽提塔中。
[0014]本专利技术方法所述步骤d中，贫液泵加压后的CO2贫液可经过滤器过滤后，再经贫液泵和贫液冷却器打入CO2吸收塔。
[0015]本专利技术方法所述步骤d中，可在打入CO2吸收塔内的CO2贫液中补充MDEA溶液。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术采用焦炉煤气直接还原工艺配合CO2捕集，并进一步提纯，既能达到减排效果、又能够高效利用CO2，能够达到焦炉煤气资源合理利用，解决了由于天然气不足导致的我国气基竖炉工艺发展缓慢现状，给焦炉煤气直接还原工艺脱碳提供一种新思路。
附图说明
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0018]图1是本专利技术系统的结构示意图。
[0019]图中：01
‑
焦炉煤气净化加压系统，02
‑
直接还原铁竖炉，03
‑
降温除尘系统，04
‑
工艺气压缩机，05
‑
CO2吸收塔，06
‑
加热炉，07
‑
注氧系统，08
‑
装料系统，09
‑
成品冷却器，10
‑
成品转运系统，11
‑
贫富液换热器，12
‑
CO2汽提塔，13
‑
再沸器，14
‑
贫液泵，15
‑
贫液冷却器，16
‑
过滤器，17
‑
贫液补充罐，18
‑
氧化锌床，19
‑
干燥塔，20
‑
CO2气体压缩机，21
‑
冷凝器，22
‑
分离塔，23
‑
液态CO2储罐。
具体实施方式
[0020]图1所示，本焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统用于焦炉煤气直接还原竖炉系统的工艺气中CO2的捕集和处理。所述焦炉煤气直接还原竖炉系统包括焦炉煤气净化加压系统01、直接还原铁竖炉02、降温除尘系统03、工艺气压缩机04、本捕集系统的CO2吸收塔05、加热炉06、注氧系统07、装料系统08、成品冷却器09和成品转运系统10。所述直接还原铁竖炉02顶部设有加料口，装料系统08通过加料口向直接还原铁竖炉02内加入球团矿；
所述直接还原铁竖炉02底部设有出料口，出料口连通成品冷却器09，成品冷却器09的出料口连通成品转运系统10；这样，球团矿在直接还原铁竖炉02内与还原气反应生成的直接还原铁经成品冷却器09冷却后，排到成品转运系统10，进一步储存或使用。所述直接还原铁竖炉02的上部呈圆筒状、下部呈圆锥状；在直接还原铁竖炉02的下部锥段通过管线连通焦炉煤气净化加压系统01，在直接还原铁竖炉02的上部设有还原气出口、中部设有还原气进口；所述还原气出口通过管线依次连通降温除尘系统03、工艺气压缩机04、CO2吸收塔05、加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统，其特征在于：其包括直接还原铁竖炉（02）、CO2吸收塔（05）、贫富液换热器（11）、CO2汽提塔（12）、贫液泵（14）和贫液冷却器（15）；所述直接还原铁竖炉（02）的工艺气出口通过管线连通CO2吸收塔（05）的工艺气进口，CO2吸收塔（05）的工艺气出口通过管线连通直接还原铁竖炉（02）的工艺气进口；所述CO2吸收塔（05）的富液出口通过管线连通贫富液换热器（11）的富液进口，贫富液换热器（11）的富液出口通过管线连通CO2汽提塔（12）的进口，CO2汽提塔（12）的出口通过管线连通贫富液换热器（11）的贫液进口；所述贫富液换热器（11）的贫液出口通过管线依次连通贫液泵（14）和贫液冷却器（15），贫液冷却器（15）的出口通过管线连通CO2吸收塔（05）的贫液进口。2.根据权利要求1所述的焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统，其特征在于：还包括有氧化锌床（18）、干燥塔（19）、冷凝器（21）和分离塔（22）；所述CO2汽提塔（12）的排气口通过管线依次连通干燥塔（19）、冷凝器（21）和分离塔（22）。3.根据权利要求1所述的焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统，其特征在于：所述CO2汽提塔（12）还连通有再沸器（13）。4.根据权利要求1、2或3所述的焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统，其特征在于：所述贫液泵（14）还并联有过滤器（16）。5.根据权利要求4所述的焦炉煤气直接还原竖炉捕集CO2并提纯的系统，其特征在于：所述贫液泵（14）与过滤器（16）之间的管线或者贫液泵（14）与贫液冷却器（15）之间的管线上连通有贫液补充罐（17）。6.一种焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳峰，郑艾军，贾建平，杨永强，李洋，覃开伟，王中华，李小成，韩涛，刘颖义，
申请(专利权)人：河北张宣高科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：