一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法技术

本发明专利技术公开了一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法，从富氢碳循环氧气高炉产生的炉顶煤气通过炉顶煤气除尘系统降温至40℃，由煤气输出管引出通过脱CO2装置脱除CO2后，得到喷吹入炉的还原成品气和二氧化碳的捕集液化原料解吸气。捕集液化原料解吸气在脱CO2装置的收集贮存装置内进行存储、液化，液化的CO2原料气体经缓冲器分离水分，然后进入预冷机组降温到8

【技术实现步骤摘要】
一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法


[0001]本专利技术涉及一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法。

技术介绍

[0002]钢铁工业以碳冶金为主，生产过程中CO2的排放量占全球CO2排放总量的5%～6%，钢铁行业中CO2的排放主要来源于炼铁高炉中焦炭和煤粉的化石燃料燃烧产生的煤气中，因此，CO2的减排与高炉煤气的高效循环利用是紧密关联的，煤气的循环利用效率的提高，能够有效减少CO2的排放量。八钢的富氢碳循环氧气高炉HyCROF自循环煤气中还原煤气成分，与传统高炉煤气相比，该煤气的特点是：CO+H2还原气氛比例高、N2少，有利于煤气自循环脱除CO2的工艺流程实施，随着除CO2还原煤气喷吹，富氢碳循环氧气高炉HyCROF炉况进一步稳定，与喷吹煤气前相比，实现了全氧冶炼，焦比（燃料比）维持在300kg/t以下，减排效果明显，提高了成本竞争优势。随着富氢碳循环氧气高炉HyCROF的持续生产，自循环脱除的CO2需要处理，杜绝由汽提塔顶直接向大气直接放散，进一步降低CO2排放。这种从汽提塔塔顶直接排放大气的处理方式，会造成资源浪费和温室效应气体的排放。富氢碳循环氧气高炉HyCROF每年产生的解析气CO2为33360万Nm3/a，合计产生温室效应气体CO2为65.5万吨。而CO2本身是一种重要的化工原料，食品、轻工、冶金、化工等行业都需要大量的CO2气体；若将富氢碳循环氧气高炉HyCROF的温室效应气体CO2进行捕集液化并进行出售，既降低了企业的温室气体排放，又增加了经济效益，进而消除了富氢碳循环氧气高炉HyCROF脱除的CO2的工艺存在明显的弊端。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法，可以有效补集液化钢铁生产中的二氧化碳，降低二氧化碳排放量。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法，包括具有从富氢碳循环氧气高炉HyCROF1产生的炉顶煤气、作为副产品的煤气由炉顶引出，通过炉顶煤气除尘系统进行除尘后至10mg/Nm3，降温至40℃，调整输出煤气压力至10kPa左右引出2路，一路进入煤气管网，另一路由煤气输出管引出通过脱CO2装置脱除CO2后，得到喷吹入炉的还原成品气和二氧化碳的捕集液化原料解吸气。捕集液化原料解吸气在脱CO2装置的收集贮存装置内进行存储，贮存的CO2气用途有二，一是通过加压作为煤气喷吹加热系统的安保气，二是进行进行液化，液化的CO2原料气体经缓冲器分离水分，脱水后的解析气CO2含量达到>99%，入CO2气体压缩机进口，经CO2气体压缩机压缩到2.3MPa，经过后冷却器冷却，然后进入预冷机组降温到8
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10℃左右。接着进入精脱硫系统，硫化氢含量脱除到小于5ppm。精脱硫后的原料气进入纯化干燥系统，确保纯化干燥系统出来的CO2气体中水份＜20ppm，满足液化不结冰要求，同时吸附微量高沸物（如高碳烃等），纯化干燥器设两台，一台吸附一台再生，设置再生工艺，再生气使用经加热器加热的氮气。经过干燥器后的CO2气体进入低温制冷机冷却降温到约
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18℃，变成过冷（过冷度约2
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3℃）的CO2液体，然后进入低温液体贮槽贮
存。
[0005]具体的二氧化碳原料气的压缩和冷却，将含有杂质的二氧化碳的捕集液化原料解吸气经过经缓冲器分离水分，脱水后的解析气CO2含量达到>99%，入CO2气体压缩机进口，经CO2气体压缩机压缩到2.3MPa。
[0006]将含有杂质的二氧化碳的捕集液化原料解吸气经过经缓冲器分离水分，脱水后的解析气压缩冷却，提高了二氧化碳原料解吸气的压力，降低了二氧化碳原料解吸气的温度。
[0007]具体的二氧化碳原料解吸气提高压力后的精脱硫，二氧化碳原料解吸气，经过干式等离子体，由精脱硫系统精脱硫塔体下部进入，进气口的布置是按照气流的均匀进入而设计，从而保证烟气的停留时间和均匀分布，有效地避免烟气的旋流及壁面效应，通过此系统，硫化氢含量脱除到小于5ppm。
[0008]此精脱硫系统投资少，占地小，运行成本低，与主体工程兼容性好，脱硫效率能够满足利于二氧化碳液化的要求，脱硫副产品容易处理，无二次污染。
[0009]具体的脱硫后的二氧化碳原料解吸气的净化：脱硫后的二氧化碳原料解吸气脱硫后的输入2个并列的纯化干燥系统中的一个纯化干燥吸附塔，经过对应的纯化干燥入口控制装置和纯化干燥出口控制装置的切换，使得其中一座纯化干燥系统中的一个纯化干燥吸附塔处于吸附阶段，其中另一座纯化干燥系统中的纯化干燥吸附塔处于加热再生阶段；脱除二氧化碳中的水和其他组分及杂质；被压缩的二氧化碳原料解吸气经预冷系统冷却至15℃，脱硫后,自下而上通过纯化干燥系统一、二,所含的H2O、C2H2、CO2、C3H6、C4H8等微量高沸物（如高碳烃等）杂质相继被吸附清除，从而避免了这些杂质在设备和管路局部聚结、堵塞。
[0010]所述的纯化干燥系统一、二,是交替运行的，主要包括纯化干燥塔10、一座吸附时，另一只被再生，工作周期为24h。其下层装填活性氧化铝30和惰性氧化铝20。一定高度的吸附床是由支承栅架30承托的，支承栅架是由工字钢60、格栅70和不锈钢孔板80组成。分子筛40和氧化铝之间用分隔板50隔开。内设分隔板，对气流有一定的阻力，也可增加二氧化碳原料解吸气流动的均匀性；同时可以预防因压力波动引起的冲床事故。 为了改善再生污氮气流的均匀性，在污氮气进口处设有上分布器90，其作用是给再生污氮气以阻力，使其分配均匀，并挡住工作过程中分子筛可能产生的粉末，使其不能进入管路系统，起到内置过滤器的作用。 为了改善二氧化碳原料解吸气流的均匀性，在二氧化碳原料解吸气进口处设有下分布器100，该分布器为圆筒上开孔。并在其进口留有出水孔，防止再生解析水分积聚。 具体详见图2为本专利技术的一种富氢碳循环氧气高炉HyCROF煤气CO2捕集液化技术方法的纯化干燥系统的纯化干燥塔原理图。
[0011]所述的纯化干燥系统的再生分四个步骤进行：第一步骤降压；第二步骤加热；第三步骤吹冷；第四步骤升压。
[0012]降压步骤：纯化干燥系统在24h结束工作周期，需将剩余在纯化干燥系统内的二氧化碳原料解吸气进行释放。
[0013]所述的降压是通过将纯化干燥入口控制装置一或二，纯化干燥出口控制装置一或二关闭，打开降压控制装置一（或降压控制装置二）及消音器来实现减压的。为了避免分子筛床层的吸附剂活性氧化铝受到压力波动的冲击，降压的速度不要少于10分钟。降压是按压力联锁实现，降压至纯化干燥系统的压力表显示10kPa完毕。
[0014]加热步骤：打开加热氮气控制阀，关闭吹冷氮气控制阀；打开再生氮气控制装置一或二，打开氮气出口控制装置一或二。再生气由氮气放散排出。
[0015]所述的加热是使氮气经加热器被加热到170℃以上，干燥的热氮气在纯化干燥系统一或二入口处温度在170℃以上，自上而下通过纯化干燥系统。时间为95
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氢碳循环氧气高炉煤气CO2捕集液化的方法，其特征在于按照下列步骤实施，包括具有从富氢碳循环氧气高炉HyCROF1产生的炉顶煤气、作为副产品的煤气由炉顶引出，通过炉顶煤气除尘系统进行除尘后至10mg/Nm3，降温至40℃，调整输出煤气压力至10kPa左右引出2路，一路进入煤气管网，另一路由煤气输出管引出通过脱CO2装置脱除CO2后，得到喷吹入炉的还原成品气和二氧化碳的捕集液化原料解吸气，捕集液化原料解吸气在脱CO2装置的收集贮存装置内进行存储、液化，液化的CO2原料气体经缓冲器分离水分，脱水后的解析气CO2含量达到>99%，入CO2气体压缩机进口，经CO2气体压缩机压缩到2.3MPa，经过后冷却器冷却，然后进入预冷机组降温到8
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10℃，接着进入精脱硫系统，硫化氢含量脱除到小于5ppm，精脱硫后的原料气进入纯化干燥系统，纯化干燥器设两台，一台吸附一台再生，设置再生工艺，再生气使用经加热器加热的氮气，经过干燥器后的CO2气体进入低温制冷机冷却降温到
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18℃，变成过冷的CO2液体，然后进入低温液体贮槽贮存；二氧化碳原料解吸气，经过干式等离子体，由精脱硫系统精脱硫塔体下部进入，脱硫后的二氧化碳原料解吸气脱硫后的输入2个并列的纯化干燥系统中的一个纯化干燥吸附塔，经过对应的纯化干燥入口控制装置和纯化干燥出口控制装置的切换，使得其中一座纯化干燥系统中的一个纯化干燥吸附塔处于吸附阶段，其中另一座纯化干燥系统中的纯化干燥吸附塔处于加热再生阶段；脱除二氧化碳中的水和其他组分及杂质；被压缩的二氧化碳原料解吸气经预冷系统冷却至15℃，脱硫后,自下而上通过纯化干燥系统一、二，所述的纯化干燥系统一、二交替运行，包括纯化干燥塔，其下层装填活性氧化铝和惰性氧化铝，分子筛和氧化铝之间用分隔板隔开；在污氮气进口处设有上分布器，在二氧化碳原料解吸气进口处设有下分布器，该分布器为圆筒上开孔，并在其进口留有出水孔，所述纯化干燥系统的再生分四个步骤进行：第...

【专利技术属性】
技术研发人员：季书民，许晓兵，贾志国，
申请(专利权)人：新疆八一钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：