[發(fā)明專利]高爐煤氣的分離方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980110069.7
• 申請(qǐng)日: 2009-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN101978235A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中川二彥;茂木康弘;原岡卓司;岸本啟;齊間等;坂井至;三宅正訓(xùn);高田吉?jiǎng)t;住田俊彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會(huì)社;住友精化株式會(huì)社
• 主分類號(hào): F27D17/00
• 分類號(hào): F27D17/00;B01D53/02;B01D53/04;B01D53/14;B01D53/22;B01D53/62;C10K1/08;C10K1/32;C21B5/06
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 金龍河;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分離由高爐排出的高爐煤氣的方法及裝置。

背景技術(shù)

在煉鐵廠中，由煉焦?fàn)t、高爐、轉(zhuǎn)爐等設(shè)備產(chǎn)生稱為副產(chǎn)物氣體的氣體。該副產(chǎn)物氣體的大部分用于發(fā)電廠或加熱爐等利用由燃燒產(chǎn)生的熱的用途。但是，除了氫氣、一氧化碳、甲烷等可以用作燃料的成分之外，還含有氮?dú)狻⒍趸嫉榷栊猿煞郑虼伺c作為一般的燃料氣體的丙烷氣體或天然氣相比，存在每單位體積的熱量低，為700～4500kcal/Nm³的問(wèn)題。特別是，高爐煤氣的每單位熱量為700kcal/Nm³左右，屬于副產(chǎn)物氣體的熱量中最低的種類。

這是由于，在高爐煤氣中，氫氣、一氧化碳、甲烷等燃料成分少，而且這些燃料成分通過(guò)燃燒產(chǎn)生的熱量用于使作為惰性成分的氮?dú)饣蚨趸嫉臏囟壬仙鴮?dǎo)致的。另外，高爐煤氣中所含的氮?dú)鉃?2～60體積％左右，二氧化碳為19～24體積％左右。

另外，最近，由于保護(hù)地球環(huán)境的問(wèn)題，強(qiáng)烈地期望減少二氧化碳的排放量，因此分離并回收來(lái)自高爐的二氧化碳也成為大的課題。

因此，關(guān)于除去這些惰性成分的方法，提出多種方案。

在日本特開昭61-28446號(hào)公報(bào)中提出了，使從高爐煤氣等含有氮?dú)狻⒁谎趸肌⒍趸嫉臍怏w中分離出一氧化碳后的氣體在燃燒催化劑存在下進(jìn)行燃燒，由此除去殘留的微量燃料氣體和氧氣，回收以氮?dú)夂投趸紴橹饕煞值亩栊詺怏w的方法。另外，還提出了從該惰性氣體中分離出二氧化碳，得到高純度的氮?dú)獾姆椒ā?/p>

在日本特開昭62-193622號(hào)公報(bào)中提出了一種變壓式吸附分離方式，其在一個(gè)吸附塔內(nèi)填充吸附高爐煤氣中的二氧化碳的氧化鋁類吸附劑和用于吸附氮?dú)獾亩嗫仔跃郾揭蚁瑢⑽剿?nèi)加壓和減壓，由此可以得到含有比較多的一氧化碳和氫氣的氣體。

在日本特開2004-292298號(hào)公報(bào)中提出了，由從高爐煤氣為代表的副產(chǎn)物氣體中用化學(xué)吸收液吸收二氧化碳后，加熱化學(xué)吸收液來(lái)使二氧化碳分離的方法。

但是，上述的現(xiàn)有技術(shù)分別具有如下所示的問(wèn)題，都無(wú)法達(dá)到實(shí)用化。

在日本特開昭61-28446號(hào)公報(bào)的方法中，在從高爐煤氣中分離出一氧化碳后的氣體中，還依然存在1％左右的一氧化碳和幾乎所有的氫氣。由于它們是不具有可用作燃料程度的熱量的氣體，因此在分離器的后段設(shè)置的燃燒器中進(jìn)行完全燃燒而廢棄。但是，該熱量相當(dāng)于高爐煤氣所具有的總熱量的5％，因此期望提高一氧化碳的分離率，并且也分離氫氣，降低分離后的氣體中殘留的一氧化碳和氫氣的量。

在日本特開昭62-193622號(hào)公報(bào)的方法中，一氧化碳和氫氣的分離率不超過(guò)80％，含有殘留20％左右的一氧化碳和氫氣的氣體還含有大量的二氧化碳、氮?dú)猓词故蛊淙紵膊荒艿玫酱罅康臒崃浚虼硕鄶?shù)情況下也無(wú)法利用。

在日本特開2004-292298號(hào)公報(bào)的方法中，只分離了高爐煤氣中的濃度為20％左右的二氧化碳，在分離后殘留的氣體中依然含有大量氮?dú)猓虼耸蛊淙紵龝r(shí)的熱量改善也只有25％左右。

另外，在所有方法中，還殘留有在分離操作中需要大量的能量的問(wèn)題。在日本特開昭61-28446號(hào)公報(bào)所示的方法中，為了使吸收液再生，將吸收液加熱至100～150℃或者使加入了吸收液的容器減壓的能量，在日本特開昭62-193622號(hào)公報(bào)所示的方法中，需要將吸附塔內(nèi)在吸附一氧化碳和氫氣時(shí)加壓至2atm、在吸附的一氧化碳和氫氣脫附時(shí)減壓至0.1atm的能量，在日本特開2004-292298號(hào)公報(bào)所示的方法中，需要將吸收液加熱至120℃以使其再生的能量。這些能量可以通過(guò)在煉鐵廠內(nèi)產(chǎn)生的廢熱的再利用而進(jìn)行供給，但未必充足。

這樣，從在煉鐵廠產(chǎn)生的副產(chǎn)物氣體中分離作為惰性成分的二氧化碳、氮?dú)猓狗蛛x后殘留的氣體的熱量增加而作為燃料氣體再利用，這對(duì)節(jié)能當(dāng)然是有貢獻(xiàn)的，由降低二氧化碳排放量的觀點(diǎn)考慮也是重要的。但是，在其實(shí)用化中，還殘留有提高作為燃料成分的一氧化碳或氫氣的回收率、降低分離操作所需的能量等成本方面的問(wèn)題。

日本特開平9-47634號(hào)公報(bào)公開了以使用胺類的化學(xué)吸收法回收二氧化碳的方法。但是，在化學(xué)吸收法中，由于未除去在不燃性氣體中占最大比例的氮?dú)猓虼瞬荒茴A(yù)見被處理后的氣體的發(fā)熱量的大幅提升。由于氮?dú)馐侨狈Ψ磻?yīng)性的惰性氣體，因此以化學(xué)處理方法分離氮?dú)饣旧鲜抢щy的，有必要研究其它的分離方法。