一种高炉煤气捕集回收CO2供转炉炼钢使用的生产方法与流程

本发明涉及气体回收利用与钢铁冶炼
技术领域：
，具体涉及一种高炉煤气捕集回收co2供转炉炼钢使用的生产方法。
背景技术：
：据最新有关资料统计，中国钢铁行业碳排放量排在发电、建筑材料制造之后位列第三，占比约15％。因此优化生产制造工艺，减少co2排放、开发co2利用新途径和方法是落实国家绿色发展理念的实际举措，是钢铁行业工作者研究的前沿课题之一。以燃煤发电、石灰煅烧窑尾气为气源捕集回收co2技术均有研究应用报道，以高炉煤气为原料气采用化学吸收法捕集回收co2并实现转炉炼钢应用尚未见研究报道。技术实现要素：鉴于上述问题，本发明的主要目的是：提供一种实现钢铁企业内部co2循环利用的方法，实现钢铁制造过程中节能与碳减排。具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：一种从高炉煤气中回收二氧化碳的方法，包括如下步骤：(1)将从高炉输出的高炉煤气导入吸收塔；(2)在吸收塔内，采用醇胺类吸附剂吸收高炉煤气中的二氧化碳，得到富液；(3)将富液送入再生塔，二氧化碳从富液中解析释放，经过脱水增压后进行收集。可选地，在步骤(2)中，醇胺类吸附剂的温度是30～50℃。可选地，在步骤(2)中，脱除二氧化碳之后的高炉煤气作为高热值煤气被收集。可选地，在步骤(2)中，醇胺类吸附剂是mea、mdea、dga、dea中的任意一种或多种。可选地，在步骤(2)中，醇胺类吸附剂的浓度是45wt％～65wt％。可选地，在步骤(2)中，醇胺类吸附剂的浓度是55wt％～60wt％。可选地，在步骤(3)中，再生塔内的温度范围是110～130℃。可选地，在步骤(3)中，富液释放二氧化碳之后的液体经过降温之后返回步骤(2)。可选地，在步骤(3)中，富液释放二氧化碳之后的液体降温至30～50℃之后返回步骤(2)。相比于现有技术，本发明的高炉煤气捕集回收co2供转炉炼钢使用的生产方法，至少具有如下有益效果：(1)前期基建投资较低具有高炉炼铁、转炉炼钢生产厂的钢铁联合企业，均有现成高炉煤气高压管网，便于引出部分高压高炉煤气作为原料气用于co2捕集回收，可节约部分基建投资。(2)提升高炉煤气热值高炉煤气中原含有的约20％co2并不参与燃烧反应，反而会带走部分热量随烟气排出。采用本发明的生产方法，脱除co2后煤气中co含量由大约24％提高至大约28％，热值由3.1mj/nm3变为4.1mj/nm3，提升煤气品质和热值。(3)co2捕集回收效率高，处理量大，运行成本低本发明采用醇胺类(如mea(乙醇胺)、dea(二乙醇胺)、dga(二甘醇胺)mdea(甲基二乙醇胺))吸附剂，通过控制温度实现co2捕集吸收与解析释放，产品纯度高达99.9％以上，生产效率高，处理量大，运行成本较低。(4)流程优化、节能减排从高炉煤气中捕集回收co2经脱水、增压处理后直接管道输送供转炉炼钢使用，省去外购模式下co2气体需加压液化、运输、再次气化的流程，co2替代ar炼钢，实现节能减排。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：图1是本发明的高炉煤气捕集回收co2供转炉炼钢使用的生产方法的工艺流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。针对当前二氧化碳排放严重造成的一系列环境问题以及钢铁冶炼过程中消耗氩气量大带来的高成本问题，本发明的发明人通过研究，创造性地将二者有机的联系起来，设计开发了一种适用于钢铁生产联合企业应用的生产方法，采用该方法能够低成本且高效率的从高炉煤气中捕集回收二氧化碳，并且可以将捕集的二氧化碳替代氩气用于不锈钢、碳钢冶炼，实现co2部分再利用和节能减排。下面结合图1，对本发明的生产方法进行详细说明。本发明的生产方法包括如下步骤：(1)选择高炉煤气作为二氧化碳的气体来源，将从高炉输出的高炉煤气导入吸收塔。可选气源包括外购co2和钢铁企业内部气源(如石灰窑尾气、高炉煤气、加热炉烟气)捕集回收。综合考虑气源价格、供应稳定性、回收工艺适应性、回收成本、日常运行成本、经济社会效益等因素，自产高炉煤气具有气源稳定、co2含量较高、具备现成的高压供气管网、提取co2后煤气品质提升等优势，因此选定高炉煤气作为co2原料气源。从高炉煤气总管中分出一定数量煤气，经水洗除尘后进入吸收塔。分出的煤气的数量可以由本领域技术人员根据二氧化碳的需要量来确定，此处不做赘述。(2)在吸收塔内，采用醇胺类吸附剂吸收高炉煤气中的二氧化碳。在本步骤中，醇胺类吸附剂可以是mea(乙醇胺)、mdea(甲基二乙醇胺)、dga(二甘醇胺)、dea(二乙醇胺)中的任意一种或多种。针对不同气源和产品用途，目前已实现工业化的co2捕集回收技术主要有吸收分离法(湿法)和吸附分离法(干法)两种，工艺特点和适用范围见下表1。表1通过比较湿法与干法的优势和劣势，最终本发明的发明人选择采用吸收分离法(即湿法)来捕集高炉煤气中的二氧化碳，具体是化学吸收法。发明人对捕集高炉煤气中二氧化碳所采用的醇胺类吸附剂进行改进，吸附剂可根据原料气初始条件及产品气的要求选用mea+mdea、mdea+dga、mdea+dea、mea+dea等不同组合为基础组分及适宜浓度配比，以满足减轻管道腐蚀、减少吸附剂消耗、提高吸收效率等特殊工艺要求。在本步骤中，醇胺类吸附剂的浓度可以是45wt％～65wt％，优选是55wt％～60wt％。作为优选的实例，醇胺类吸附剂可以采用如下的具体组合：浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的mea与浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的mdea的组合；浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的mdea与浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的dga的组合；浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的mdea与浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的dea的组合；浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的mea与浓度是25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、3wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％的dea的组合。在此应当说明书的是，上述的各浓度均指的是对应物质在醇胺类吸附剂水溶液中的浓度。借助于上述组合的醇胺类吸附剂，尤其能够满足减轻管道腐蚀、减少吸附剂消耗、提高吸收效率等特殊工艺要求。在本步骤中，吸收塔内温度控制在30～50℃的醇胺溶液吸收高炉煤气中co2，吸收co2后的醇胺溶液称为富液，完成co2捕集。在本步骤中，主要发生了如下化学反应：在30～50℃时，式一的正向反应较快，co2被吸收，从而实现co2的捕集。优选地，脱除co2后的其余高炉煤气经脱水处理后返回高炉煤气总管，作为高热值、高品质的高炉煤气进行收集。(3)将富液送入再生塔，二氧化碳从富液中解析释放，经过脱水增压后进行收集。吸收co2后的富液进入再生塔升温至110～130℃(例如110℃)，此时，式一的反应将逆向进行，co2被解析释放，析出的co2经脱水增压后进入co2气体储罐进行收集。收集的co2可替代ar供转炉冶炼碳钢、不锈钢使用，具体的应用方法可以由本领域技术人员根据实际生产情况来作出合理的选择，此处不做赘述。优选地，富液释放co2后成为贫液，经换热降温至30～50℃，即再生为醇胺溶液，返回吸收塔进入下一个吸收流程。实施例下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。实施例1(1)原料气除尘本实施例所用原料气为高炉煤气，压力约15kpa，成分见表2。表2从高炉煤气主管道分出支管煤气，流量为600nm3/min(分流量根据co2产品需要量调节)，经水洗除尘进入换热器将温度调整至约30～40℃，送入吸收塔底端入口。(2)co2捕集原料高炉煤气从吸收塔底端进入，与吸收塔内醇胺吸附剂(mdea(23wt％)+dea(35wt％)水溶液，即在醇胺吸附剂溶液中，mdea的浓度是23wt％，dea的浓度是35wt％；温度约30～35℃)发生co2吸附反应，醇胺熔液与高炉煤气摩尔比为1:1.2。吸附co2后的醇胺富液汇集至吸收塔底端，泵入至再生塔入口端。脱除co2后的净高炉煤气从吸收塔顶端排出返回高炉煤气总管；脱除co2后的净煤气成分如表3所示。表3(3)co2解析与醇胺液再生吸收co2后的醇胺富液进入再生塔入口端，逐步升温至110～130℃，发生co2解析反应，富液释放co2后成为贫液汇集至再生塔底端，经过换热器将温度降至30～40℃，返回至吸收塔开始下一个循环。(4)co2供炼钢应用解析出的co2从再生塔顶端排出经脱水加压至20～22kpa，供转炉炼钢底吹搅拌气体使用。用于转炉炼钢的co2产品气成分要求见表4。表4主要组分co2n2o2h2o体积含量，％＞99.50.04～0.05＜15ppm＜100ppm上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12