从废气如来自生产生铁的装置中的废气或来自合成气装置中的废气中除去二氧化碳的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及从废气(9)，如来自生产生铁的装置中的废气或来自合成气装置中的废气之中除去CO2的方法，其中CO2利用化学和/或物理吸收法(14)被除去，再生该吸收剂的热量至少部分地从空气分离装置(23)中获得。因此，在比其它气体的变压吸附中更大的程度上能够从废气中除去CO2，但是较低价值的能量载体能够另外用于这一目的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及从废气如来自生铁生产的装置中的废气或来自合成气装置中的废气中除去(X)2的方法，以及涉及相应的装置。对于生铁的生产，它也应包括与生铁类似的产品的生产，主要有两种已知的通常采用方法鼓风炉熔炼法和熔化还原法。在鼓风炉熔炼法中，首先，借助于焦炭从铁矿石生产生铁。此外，可以另外使用废铁。此后，利用其它方法从生铁生产钢。铁矿石作为块矿、粒料或烧结块与还原剂(主要为焦炭，或煤炭，例如以核状渣屑注入设备的形式)和与其它成分(石灰石，炉渣形成剂等等) 一起混入到所谓的炉料中，随后加入到鼓风炉中。该鼓风炉是冶金反应器，其中炉料柱与热空气(所谓的热鼓风)逆流反应。焦炭和煤炭中碳的燃烧和气化产生反应所需要的热量和产生一氧化碳或氢气，该一氧化碳或氢气构成还原气体的主要部分并且流过炉料柱和还原铁矿石。结果形成生铁和炉渣，并且定期封盖。在所谓的顶吹氧炉中，它也表示为具有顶部气体或鼓风炉气体再循环的鼓风炉， 在焦炭或煤炭的气化过程中具有大于90%的氧份数(O2)的含氧气体被注入鼓风炉中。对于从鼓风炉中排出的气体，它已知为炉顶气或鼓风炉气体，需要提供气体提纯手段(例如，与湿式洗涤器相结合的除尘器和/或旋风分离器，袋式过滤装置或热气过滤器)。此外，在顶吹氧炉中，通常提供了用于将炉顶气再循环到鼓风炉中的压缩机，该压缩机优选具有后冷却器，以及主要利用变压吸附的根据现有技术的CO2脱除用的装置。鼓风炉法的设计的其它选择是还原气体的加热器和/或由氧实施部分燃烧的燃烧室ο鼓风炉的缺点是所使用材料必须满足的要求和高的二氧化碳输出量。所使用的铁载体和焦炭必须是块状和硬的，这样在炉料塔中有足够的腔以确保所注入的鼓风流过它。 该CO2输出量构成严重的环境污染。因此努力替代鼓风炉路线。这里，可以提到以天然气为基础的海绵铁生产(MIDREX，HYL, FINMET)以及熔化还原法(Corex和Finex方法)。在熔化还原中，使用熔化气化器，其中产生热的液态金属，以及至少一种还原反应器，其中利用还原气体来还原铁矿石(块矿，粉矿，粒料，烧结块)的载体，该还原气体是在熔化气化器中借助于煤(和，如果合适的话，小部分的焦炭)用氧(90%或更高)的气化所产生的。同样，在熔化还原方法，一般说来，提供-气体提纯装置(一方面，用于来自还原反应器的高炉炉顶煤气，和另一方面，用于来自熔体气化器的还原气体)，-压缩机，优选有后冷却器，用于再循环到还原反应器中的还原气体， -用于(X)2除去的装置，根据现有技术通常利用变压吸附法， -和，任选地，用于还原气体的加热器和/或用于用氧部分燃烧的燃烧室。Corex方法是二阶段熔炼还原方法。熔炼还原法将直接还原的过程(铁预先还原成海绵铁)与熔炼法(主要还原)相结合。该Finex方法，同样是已知的，主要对应于Corex方法，但是铁矿石作为粉矿被引入。如果在生铁的生产过程中CO2排放到大气中的量显著减少，则它需要与来自生铁生产中的废气分离并且以束缚的形式(CO2捕获和封存(CCS))贮存。本专利技术不仅可用于生铁生产中，而且可用于合成气装置中。合成气是所有的含有氢气和通常还有含CO的气体混合物，它们将用于合成反应中。合成气可以从固体，液体或气态物质生产。尤其，这包括煤炭气化(煤炭与水蒸汽和/或氧反应形成氢气和CO)和从天然气生产合成气的过程(甲烷与水蒸汽和/或氧气反应形成氢气和Co)。同样，在合成气装置中，产生不希望有的CO2,它方便分离。对于(X)2的分离，变压吸附(PSA)，尤其还有真空变压吸附(VPSA)，迄今是主要使用的。变压吸附是在压力下气体混合物的选择性分解的物理方法。特殊的多孔材料(例如，活化氧化硅(SiO2),活性氧化铝(A1203)，沸石，活性炭或这些材料的混用)作为分子筛来使用，以便根据它们的吸附力和/或动力学直径来吸附分子。在PSA中，利用以下事实 气体在不同的程度上被吸附到表面上。气体混合物是在准确规定的压力下被注入塔中。不需要的组分(这里，CO2和H2O)然后被吸附，并且有价值的物质(这里，CO, H2, CH4)主要地在不受阻碍的情况下流过该塔。一旦吸附剂满载，该压力被卸去和该塔被清扫。为了操作 (V) PSA装置，需要电流来压缩该负载(X)2的供气。在变压吸附之后的产品气流一它含有有价值的物质一对于来自生铁生产中的废气还含有约2-6%(体积)的C02。然而，来自(V)PSA装置中的残留气流仍然含有较高的还原性气体成分(例如CO，H2)，它们在生铁生产中损失掉了。在变压吸附之后的残留气流一它含有不希望有的成分一典型地具有下列组成 (对于来自生铁生产中的废气的情况)化合物％ (按体积)，对于VPSA% (按体积)，对于PSAH22.25.5N21.52.4CO10.916.8CO282. 172.2CH40.70.9H2O2.62.2 。该残留气体无法以简单方式进行热利用，因为，对于这一目的，由于约士50%的低的和/或波动的热值，它需要富含其它燃料。还将需要降低来自生铁生产中的输出气体(=从生铁生产过程中引出的高炉炉顶气的的一部分)的热值(如果它与来自鼓风炉或溶体还原中的炉顶气混合)，因此也降低了被供应输出气的发电站-例如组合循环发电厂 (CCPP)-的效率，这是由于高的燃料气压缩比和气体轮机的较低效率。在蒸汽电站或供暖锅炉中，在燃烧过程中的火焰温度将会降低。如果要从残留气体中捕获CO2，则残留气体需要被压缩，这样CO2典型以液态存在， 和随后该液体(X)2需要被引入到贮器中，为此目的该压力通常需要提高到这样一种程度，使得(X)2处于液体-固体或超临界状态，其中(X)2具有约1000 kg/m3的密度。超临界状态是在相位图(参见附图说明图1)中临界点之上的状态，它体现特征于液相和气相的密度的平衡。在凝聚的两种状态之间的差异在这一点上停止。对于该高压缩，需要使用高功率的多级压缩机以便使典型的密度达到约在高于 0°c和高于70巴(7，000，000 Pa)的范围内，优选在环境温度下在80-150巴下的线水平。然而，来自(V)PSA中的残留气体不适于捕获，因为除(X)2之外，它还具有较高份数的CO、H2、N2、CH4等等。一方面，CO级分构成安全风险，因为，如果万一渗漏，它可以对人们造成危险(CO中毒)并且在某种情况下，可以导致着火或爆炸。此外，CO2的“杂质”CO、H2 等等因为能量回收或还原工作而损失掉并且影响压缩气体的物理性能，该性能一由于Co、 H2等等的波动份数一同样会波动并引起可测量性、压缩率、水溶性和输运特性波动。由于该杂质，在其中所输送的液化气混合物需要再压缩的工作站之间的距离也必须缩短，结果是因为附加的压缩机或泵和它们的能量需要而提高操作成本。或在管线中的进口压力需要提高以便减少沿着该管线的附加泵和压缩机的数量或功率。至于杂质对于液化气的运输的影响方面的研究已经由纽卡斯尔大学(Newcastle University)进行并且以 http //www. Reos. ed. ac. uk/ccs/UKCCSC/Newcastle 2 07. ppt 公开。它的图解已示于图2中。本专利技术的目的因此是在比其它气体的(V)PSA中更大的程度上从生铁生产或合成气生产的废气中分离CO2,但是另外为此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R米尔纳，JF普劳尔，JL申克，K韦德，
申请(专利权)人：R米尔纳，JF普劳尔，JL申克，K韦德，
类型：发明
国别省市：