利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统技术方案

一种利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统,属于气体混合物分离技术领域，包括：提浓装置、提纯装置和储存装置；提浓装置的CO2出口管道与提纯装置的CO2进口管道连接，提纯装置的CO2出口管道与储存装置的CO2进口管道连接。提浓装置采用二段变压吸附单元，二氧化碳中间产品气含量约95％，再经过提纯装置提纯后，二氧化碳成品气含量达到99.9％以上。优点在于：为钢铁厂从石灰窑废气中提取二氧化碳进行资源化利用提供一种技术解决方案，采用二段变压吸附技术和提纯技术，制备的二氧化碳含量达到99.9％以上，与氧气混合使用安全，不影响钢水质量；制备过程中无废水、废气产生，清洁环保。

Preparation System for Extracting Carbon Dioxide from Waste Gas of Steel-making Lime Kiln

The invention relates to a preparation system for extracting carbon dioxide from waste gas of a steel-making lime kiln, belonging to the technical field of gas mixture separation, comprising a concentration device, a purification device and a storage device; a CO2 outlet pipeline of a concentration device is connected with a CO2 inlet pipeline of a purification device; and a CO2 outlet pipeline of a purification device is connected with a CO2 inlet pipeline of a storage device. The second stage pressure swing adsorption unit is used in the enrichment unit. The gas content of carbon dioxide intermediate product is about 95%. After purification, the gas content of carbon dioxide finished product reaches 99.9%. The advantages are as follows: providing a technical solution for steel plant to extract carbon dioxide from lime kiln exhaust gas for resource utilization, adopting two-stage pressure swing adsorption technology and purification technology, the carbon dioxide content prepared reaches 99.9%. It is safe to mix with oxygen, and does not affect the quality of steel; there is no waste water and waste gas in the preparation process, and it is clean and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统
本技术属于气体混合物分离
，特别涉及一种利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统。
技术介绍
目前CO2日益增长的排放使全球气候变暖已成为国际社会必须面对的焦点问题，冶金行业每年的CO2排放量比例占工业总排放量的30.4％，冶金行业无疑成为CO2排放大户,因此研究开发CO2的回收利用技术已成为钢铁行业节能减排的迫切需求。目前对该项技术的研究和应用，已列入国家科技支撑项目，近几年国内正着手开展示范推广二氧化碳与氧气混合应用于转炉冶炼混合喷吹、转炉铁水脱磷预处理混合喷吹、转炉铁水提钒混合喷吹等，这些研究及应用都是将二氧化碳和氧气混合后，喷吹到高温铁水中以提高转炉冶炼效果和节能降耗。但是如何从钢铁厂废气中经济合地大规模提取制备高纯的二氧化碳已成为目前冶金行业二氧化碳资源化利用面临的一个技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统，为钢铁厂从石灰窑废气中提取二氧化碳进行资源化利用提供技术解决途径。其技术解决方案是：来自炼钢石灰窑除尘器之后的废气，经废气冷却器冷却降温后，采用二段变压吸附技术和提纯技术，制备含量99.9％以上的高纯二氧化碳，该系统为干法净化工艺，过程中无废水、废气产生，清洁环保。本技术包括：提浓装置、提纯装置和储存装置，提浓装置的CO2出口管道与提纯装置的CO2进口管道连接，提纯装置的CO2出口管道与储存装置的CO2进口管道连接。提浓装置采用二段变压吸附单元，二氧化碳中间产品气含量约95％，再经过提纯装置提纯后，二氧化碳成品气含量达到99.9％以上。所述的提浓装置包括：废气冷却器、第一增压机、第一气水分离器、第一段变压吸附塔、中间气罐、第二增压机、第二气水分离器、第二段变压吸附塔、中间产品气罐、压缩机和机械真空泵。来自石灰窑的废气管道与废气冷却器的进口连接，废气冷却器的出口与第一增压机的进口连接，第一增压机的出口与第一气水分离器的进口连接，第一气水分离器的出口与第一段变压吸附塔的进/出口连接，第一段变压吸附塔的进/出口与中间气罐的进口连接，中间气罐的出口与第二增压机的进口连接，第二增压机的出口与第二气水分离器的进口连接，第二气水分离器的出口与第二段变压吸附塔的进口连接，第二段变压吸附塔的出口与中间产品气罐的进口连接，中间产品气罐的出口与压缩机的进口连接。机械真空泵分别与第一段变压吸附塔的进/出口和第二段变压吸附塔的进/出口连接。机械真空泵用于抽真空，将第一段变压吸附塔和第二段变压吸附塔中吸附的二氧化碳解吸出来；所述的提纯装置包括：预冷器、提纯塔、过冷器和冰机。来自提浓装置中压缩机的CO2出口与预冷器的进口连接，预冷器的出口与提纯塔的进口连接，提纯塔的出口与过冷器的进口连接。冰机分别与预冷器和过冷器连接。进入预冷器和过凝器的二氧化碳通过与冰机来的液氨换热而被冷却和液化。所述的储存装置包括：液体CO2储罐、液体CO2加压泵、液体CO2气化器和气体CO2球罐。来自提纯装置中过冷器的CO2出口与液体CO2储罐的进口连接，液体CO2储罐的出口与液体CO2加压泵的进口连接，液体CO2加压泵的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与气体CO2球罐的进口连接。所述的制备系统，变压吸附单元采用二段制备系统，二氧化碳中间产品气含量约95％，再经过提纯装置提纯后，二氧化碳成品气含量达到99.9％以上。本技术的优点在于：为钢铁厂从石灰窑废气中提取二氧化碳进行资源化利用提供一种技术解决方案，采用二段变压吸附技术和提纯技术，制备的二氧化碳含量达到99.9％以上，与氧气混合使用安全，不影响钢水质量；制备过程中无废水、废气产生，清洁环保。附图说明图1为本技术的二氧化碳制备流程示意图，其中，提浓装置1、提纯装置2、储存装置3。具体实施方式图1为本技术的一种具体实施方式。废气取自炼钢石灰套筒窑，石灰套筒窑废气中CO2含量为25％(平均值)，二氧化碳年制备规模为5万吨/年。二氧化碳制备系统组成包括：提浓装置1、提纯装置2和储存装置3。提浓装置1的CO2出口管道与提纯装置2的CO2进口管道连接，提纯装置2的CO2出口管道与所述的储存装置3的CO2进口管道连接。提浓装置1包括：废气冷却器、第一增压机、第一气水分离器、第一段变压吸附塔、中间气罐、第二增压机、第二气水分离器、第二段变压吸附塔、中间产品气罐、压缩机和机械真空泵。来自石灰窑的废气管道与废气冷却器的进口连接，废气冷却器的出口与第一增压机的进口连接，第一增压机的出口与第一气水分离器的进口连接，第一气水分离器的出口与第一段变压吸附塔的进/出口连接，第一段变压吸附塔的进/出口与中间气罐的进口连接，中间气罐的出口与第二增压机的进口连接，第二增压机的出口与第二气水分离器的进口连接，第二气水分离器的出口与第二段变压吸附塔的进口连接，第二段变压吸附塔的出口与中间产品气罐的进口连接，中间产品气罐的出口与压缩机的进口连接。机械真空泵分别与第一段变压吸附塔的进/出口和第二段变压吸附塔的进/出口连接。进一步地，机械真空泵用于抽真空，将第一段变压吸附塔和第二段变压吸附塔中吸附的二氧化碳解吸出来；提纯装置2包括：预冷器、提纯塔、过冷器和冰机。来自提浓装置1中压缩机的CO2出口与预冷器的进口连接，预冷器的出口与提纯塔的进口连接，提纯塔的出口与过冷器的进口连接。冰机分别与预冷器和过冷器连接。进一步地，进入预冷器和过凝器的二氧化碳通过与冰机来的液氨换热而被冷却和液化。储存装置3包括：液体CO2储罐、液体CO2加压泵、液体CO2气化器和气体CO2球罐。来自提纯装置2中过冷器的CO2出口与液体CO2储罐的进口连接，液体CO2储罐的出口与液体CO2加压泵的进口连接，液体CO2加压泵的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与气体CO2球罐的进口连接。进一步地，制备系统变压吸附单元采用二段制备系统，二氧化碳中间产品气含量约95％，再经过提纯装置提纯后，二氧化碳成品气含量达到99.9％以上。二氧化碳制备系统工艺流程如下：1)来自炼钢石灰套筒窑除尘器后的废气以～14000Nm3/h的流量，在压力～800Pa下进入CO2制备系统界区，首先通过废气冷却器降温，然后经第一增压机加压到0.12MPa，经过第一气水分离器脱除游离水后，进入第一段变压吸附塔；2)无游离水的石灰套筒窑废气从第一段变压吸附塔的底部进入吸附床层，在吸附剂选择吸附的条件下，将石灰窑气中的二氧化碳吸附下来，未被吸附的其余气体从塔顶排出去放空，当被吸附CO2的浓度前沿接近床层出口时，关闭第一段变压吸附塔的混合气进气阀和出口气阀，使其停止吸附，经过4次均压降，提高塔内二氧化碳浓度，然后用机械真空泵抽真空将吸附剂吸附的二氧化碳解吸出来送往中间气罐。抽真空结束后再通过4次均压升对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。本制备系统共9个第一段变压吸附塔，9个吸附塔的工作步骤完全一样，只是每个吸附塔进行不同步骤，交替进行。第一段变压吸附采用9-3-4V流程，即9台变压吸附塔、3塔同时吸附、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统，其特征在于，包括：提浓装置、提纯装置和储存装置，提浓装置的CO2出口管道与提纯装置的CO2进口管道连接，提纯装置的CO2出口管道与储存装置的CO2进口管道连接；所述的提浓装置包括：废气冷却器、第一增压机、第一气水分离器、第一段变压吸附塔、中间气罐、第二增压机、第二气水分离器、第二段变压吸附塔、中间产品气罐、压缩机和机械真空泵；来自石灰窑的废气管道与废气冷却器的进口连接，废气冷却器的出口与第一增压机的进口连接，第一增压机的出口与第一气水分离器的进口连接，第一气水分离器的出口与第一段变压吸附塔的进/出口连接，第一段变压吸附塔的进/出口与中间气罐的进口连接，中间气罐的出口与第二增压机的进口连接，第二增压机的出口与第二气水分离器的进口连接，第二气水分离器的出口与第二段变压吸附塔的进口连接，第二段变压吸附塔的出口与中间产品气罐的进口连接，中间产品气罐的出口与压缩机的进口连接；机械真空泵分别与第一段变压吸附塔的进/出口和第二段变压吸附塔的进/出口连接；所述的提纯装置包括：预冷器、提纯塔、过冷器和冰机；来自提浓装置中压缩机的CO2出口与预冷器的进口连接，预冷器的出口与提纯塔的进口连接，提纯塔的出口与过冷器的进口连接；冰机分别与预冷器和过冷器连接；所述的储存装置包括：液体CO2储罐、液体CO2加压泵、液体CO2气化器和气体CO2球罐；来自提纯装置中过冷器的CO2出口与液体CO2储罐的进口连接，液体CO2储罐的出口与液体CO2加压泵的进口连接，液体CO2加压泵的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与液体CO2气化器的进口连接，液体CO2气化器的出口与气体CO2球罐的进口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种利用炼钢石灰窑废气提取二氧化碳的制备系统，其特征在于，包括：提浓装置、提纯装置和储存装置，提浓装置的CO2出口管道与提纯装置的CO2进口管道连接，提纯装置的CO2出口管道与储存装置的CO2进口管道连接；所述的提浓装置包括：废气冷却器、第一增压机、第一气水分离器、第一段变压吸附塔、中间气罐、第二增压机、第二气水分离器、第二段变压吸附塔、中间产品气罐、压缩机和机械真空泵；来自石灰窑的废气管道与废气冷却器的进口连接，废气冷却器的出口与第一增压机的进口连接，第一增压机的出口与第一气水分离器的进口连接，第一气水分离器的出口与第一段变压吸附塔的进/出口连接，第一段变压吸附塔的进/出口与中间气罐的进口连接，中间气罐的出口与第二增压机的进口连接，第二增压机的出口与第二气水分离器的进口连接，第二气水分离器的出口与第二段变压吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨楚荣，张凌义，
申请(专利权)人：北京首钢国际工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11